深基坑管涌治理实例

深基坑管涌治理实例
摘要：随着城市建设发展,高层建筑物越来越多,深基坑随之增多。

尤其在地下水位高、含水量大、承压水水头高的场地，基坑内管涌常有发生。

导致地下水渗入，造成基坑浸水，使地基土的强度降低，土层压缩性增大，严重的引发周边建筑物产生过大的沉降，增加土的自身压力，形成基础自身沉降，直接影响建筑物的安全。

因此在基坑开挖中要注意地下水的活动，尤其要重视管涌现象、及时采取合理、有效措施进行治理。

关键词：深基坑;地下水;承压水;管涌;注浆
一、工程概况：
苏州国际财富广场位于苏州工业园区星原街以东，星汉街以西，苏华路以南，相门塘以北。

由两栋高层塔楼、裙房及满铺地下室组成，建筑面积约197000m2，地下4层。

裙楼开挖深度15.55m，东塔楼地上34层，开挖深度16.85m，西塔楼地上45层，开挖深度17.25m。

基坑支护形式为“二墙合一”地下连续墙加三道钢筋混凝土支撑。

二、工程特点：
1.开挖深度大，整个基坑开挖至基础底标高-15.900m（开挖深度15.4m），东塔楼基坑最大开挖深度约21m。

2.基坑周围环境复杂，尤其北侧的苏华路红线宽度37.4米，苏华路下有苏州市轨道交通1号线星海街站～星港街站区间隧道，距离基坑围护地墙约1
3.91m，平行于基坑围护布置，区间底标高为-15.9m，基坑围护施工及开挖施工对其均有影响。

3.本场地浅部地下水按其埋藏条件，主要为潜水、微承压水和承压水。

潜水主要赋存于①填土层中。

微承压水主要赋存于④粉土层中，该层夹粉质粘土，富水性、透水性一般。

承压水主要赋存于⑦粉土夹粉砂层中(顶标高-38.69 ～-32.65，底标高-45.36～-36.47)，补给来源主要为承压水的越流补给及地下径流补给，其富水性及透水性均较好。

各土层分布规律及工程性质一览表
三、管涌：
1、管涌发生：
2012年11月14，裙房区域垫层浇筑完成；落深区垫层浇筑完成50%；坑中坑（电梯深井）压顶梁钢筋正在绑扎。

即将开挖完成开挖东区（除电梯深井土方外）的最后一块土方时，在地下连续墙内侧TRD外围，相对标高-17.1米处发生管涌（详见下图）。

基坑平面图
2.管涌情况判定及治理：
发生管涌后，首先业主会同设计、勘察、监理、施工对管涌情况进行判定，判别管涌严重程度，从而确定处理方案。

即从涌水浑浊度及带砂情况、管用口直径、用水量、洞口扩展情况、涌水水头等判别管涌的严重程度。

同时还结合基坑周围环境综合考虑，尤其距管涌处44米左右的苏州市轨道交通1号线星海街站～星港街站区间隧道，距离基坑围护地墙约13.91m。

为了减少或平衡动水压力，分析了管涌的常见应急措施，如集水井抢排法、深井降水法、注浆法。

为减小影响，考虑涌水量一直保持在12m3/h的现状，业主确定了先引导再封堵的原则。

采用了施工方便、效果可靠、能有效阻止管涌的排水引流并加固周围土体的方案。

同时对承压水、地墙变形及地铁轨道监测数据提高至每2小时/次，并将监测结果及时上报。

其次浇筑垫层混凝土，再次插管入土，形成管井，达到管井内水位与承压水的平衡；最后管井内注浆封堵出水口。

首先，用挖掘机把油桶压入管涌处，然后在油桶周围用快干水泥及普通水泥进行封堵并快速浇筑油桶周围垫层（砼标号由C20提高至C40），并将水泵放入油桶抽水。

上述措施完成后，管涌水仅从油桶内流出，流量维持在12m3/h。

然后采用Ø400钢管进行插管，并对钢管与油桶中间进行封堵，由于垂直度不够，未将涌水口套在钢管内，在封堵快要完成时，有水流从垫层下流出，紧急封堵方案失败。

这时，坑外承压水位下降超过3米并在持续下降，地铁检测数据无明显变化。

当坑外承压水水位下降超过4.5米时，业主召集相关人员及专家连夜召开抢护方案讨论会。

为了减少对管涌周围土体的影响，排除了Ф609钢管套管引流方案。

对以下2个方案及备案进行论证：
①利用重晶石密度大（4-4.8t/m3）的特点对管涌进行封堵。

②聚氨酯及双液注浆作为单独封堵方案。

首先，从管涌点的位置推断出，管涌处不在围护结构的薄弱点或地质薄弱段。

决定针对性地采取局部加强措施，切断管涌路线。

考虑在地下水丰富的地质条件下，单液浆体注入后还未凝固就可能被冲散稀释，很难达到止水效果，适宜采用双液注浆。

即决定采用先反压后制止管涌，用聚氨酯及双液注浆，把注浆管打入垫层下13.5米，注入聚氨酯2.25吨后，管涌处及周边不再涌水。

期间对承压水、地墙、地铁监测频率加大到0.5小时/次。

管涌得到了有效控制，没有实施强行降承压水方案。

为防止后期施工期间可能出现的渗、涌水，避免造成基底破坏。

对管涌区域采取垫层加固。

即以管涌点为中心凿除10×10m的素混凝土垫层，重新浇筑C40配筋（Ø16@100双层双向）垫层，压制管涌点及周边土体。

四、管涌原因：
本工程地质条件差，土体含水量丰富，且有承压水。

管涌发生地点的地质状况：-17.1～-20.6为粉质粘土，-20.6～-26.0为粘土，-26～-32.5为粉质粘土，-32.5～-37.5为粉土加粉砂（本层为承压水层，承压水水头高度-5m）。

管涌发生机理管涌处土层分布
从基坑管涌位置分析，位于地下连续墙以内，作为塔楼隔水帷幕TRD（隔断承压水）的外围。

地下连续墙已经把微承压水隔断，并未隔断承压水层，基坑开挖后可能产生基坑突涌。

管涌处土层分布如图所示，深基坑底下土层中存在承压含水层，在水位差的作用下，基坑土体中存在渗透水流，由于土体的不均匀性，土体中某一部位的土颗粒在渗透水流的作用下发生运动，使填充在土体骨架空隙中的细颗粒被渗水带走而形成涌水通道，形成管涌。

经过现场测量，管涌通道为垂直向下，通道直径约10cm，可测深度15m，判断为勘探孔未封堵或封堵不到位所致。

五、影响分析：
由于准确分析原因，采用针对性措施和方案，管涌现象得到了控制。

管涌发生后，围护结构变形比较大，监测信息起了积极的作用。

监测内容包括：①围护结构水平位移；②地面沉降；③地下水位④支撑轴力
1、基坑变形情况：
围护水平位移管涌前累计最大位移18.39mm，管涌后最大位移18.346 mm。

土体水平位移管涌前18.99 mm增大为18.34 mm 。

第一道支撑轴力变化不大。

第二、三道支撑轴力分别减少122KN和80KN，支撑总轴力仍在设计预加值以内。

说明此次管涌对基坑安全影响不大。

2、水位变化情况：
基坑管涌过程中, 涌水量一直保持在12m3/h，坑外承压水水位一度下降超过4.5米。

管涌治理结束后，回升3米。

说明涌出水量不大，管涌口径没有不断扩大。

3、环境变化情况：
管涌处距离已通车的地铁一号线仅44m，与地铁区间之间的承压水
层并未隔断。

监测数据显示24 小时内地铁沉降 1.7mm，向基坑方向位移1.6mm。

没有达到地铁的预警值，没有对基坑安全造成影响，没有影响地铁运营安全，没有因基坑外地面下沉影响周围建筑物安全。

六、结语：
通过工程实践和观察发展，大部分深基坑管涌、漏水和基底内的地层的粘度均匀性分布，接触关系都有直接或间接地关系。

有的因承压水过大产生基底管涌；有的因降水效果不理想产生管涌；有的因地质原因开挖后隔水层（粘土层）分布部均匀而产生管涌；也有的管涌来自于旧井和勘挖孔的水力传导……
在处理问题时要注意以下几点：
①准确分析原因，采用针对性措施和方案；
②要从根本上制止漏水，以免发生二次漏水；
③注浆止水严格控制注浆压力，防止堵漏处造成更大的漏水；
④制止管涌最好还是先反压，后制止管涌，一般用双液注浆较理想。

一经发生管涌必须马上处理，以免发生支护位移和基坑外地面下沉影响周边建筑物安全。

【参考文献】
[1] 宋维新，压密注浆在处理基坑管涌中的作用，《西部探矿工程》，2004年07月
[2] 朱万连，对深基坑施工中出现流沙和管涌现象的防治，《山西建筑》，2005年08月
[3] 陈福正，多项技术在深基坑管涌处理中的综合应用，《建筑施工》，2011
年12月。