一个深基坑泄压井突涌事故的处理及分析
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深基坑突涌事故应急处理措施摘要:深基坑工程中防治底部承压水突涌的问题逐渐成为一个非常严峻的课题。
本文结合工程案例对深基坑突涌事故原因进行了分析,继而提出了事故应急处理措施,最后总结了一些工程经验,可为相关的工作提供参考借鉴。
关键词:基坑工程;突涌;事故分析;验算;应急处理前言随着我国城市建设的发展,基坑工程大量涌现,开挖深度不断增加,基坑朝着超大超深的规模发展的同时,基坑工程事故也逐渐增多。
在基坑工程事故中基坑底部的突涌是较为突出的一种,会导致基坑外的地面沉陷,甚至可能造成基坑坍塌失稳等比较严重的灾害发生,给国家经济和人民生命财产造成不同程度的损失。
因此,对基坑突涌要加强重视,提前防治,准备应急处理措施十分重要。
基于此,笔者结合某深基坑突涌工程事故,从基坑突涌稳定性验算以及截水帷幕止水效果两方面对突涌事故原因进行分析,并且在此基础上提出了局部堵漏、加强截水帷幕、基坑降水以及加快承台及地下室底板施工等应急处理措施,处理效果显著,具有较高的经济效益与社会效益。
1 工程概况1.1 基坑概况某大楼共设三层地下室,地下三层底板面结构标高为:-15.25m,底板厚500m,底板底设200mm厚垫层,基坑开挖深度为14.60m。
基坑开挖范围内的土层情况如(表1)所示。
场地工程地质剖面图如(图1)所示。
表1 各土层物理力学性质图1 工程地质剖面图根据场地地质条件,基坑支护形式采用冲钻孔灌注桩结合三道内支撑。
基坑范围内地下水主要为杂填土中的上层滞水,水量贫乏。
坑壁及坑底主要位于淤泥层,为相对隔水层,地下水量不大。
但坑底以下中砂层为承压水含水层,其顶板埋深18.80~28.50m,安全厚度较小。
为防止基坑突涌,设计采用三轴水泥土搅拌桩结合高压旋喷桩对地下水进行隔离。
截水帷幕需穿过中砂层进入不透水层不小于1m。
基坑支护平面图如(图2)所示。
图2 基坑支护平面图1.2 基坑突涌事故概况基坑开挖至第三道内支撑位置,即开挖深度11.5m。
一个深基坑泄压井突涌事故的处理及分析摘要:随着城市规模不断地扩展,地下空间开发越来越被重视,谈及地下工程,地下水是永远无法回避的话题,解决地下水问题也是地下工程亘古不变的难题,本文将通过一个深基坑泄压井突涌事故的处理与分析,为相关工程施工提供参考与帮助。
关键词:深基坑;泄压井;突涌事故;处理及分析1、工程概况案例基坑为一十字换乘地铁车站的换乘节点,基坑纵向长21m,横向宽37m,开挖深度25m。
围护结构为1m地下连续墙,深50m,采用H型钢接头,基底以下4m采用满堂高压旋喷加固。
换乘节点为地下负三层结构,开挖深度较深,经验算基坑抗隆起不满足要求,但是如要隔断承压水,围护结构深度至少需达到65m。
根据地勘资料在地面下40m左右进入圆砾层,特别是在进入50m以下,圆砾粒径较大,而且还存在孤石,考虑到围护结构连续墙的施工难度,采取半悬挂围护结构加降压完成施工,开挖到基地需要降承压水手头15.36m,经现场降水试验,最终确定换乘节点基坑内设置9口降压井,6口疏干井。
由于基坑面积不大,同时布设32根Φ1200抗拔桩、10根Φ900立柱桩,同时还要考虑错开支撑位置及施工挖土作业面等因素,所以降水井无法按照理想状态布置,具体布置情况见下图1。
图1 降水井布置图2、事故背景在换乘节点开挖到基底时,按照设计要求对6口疏干井中4口进行了碎石回填,剩余的疏干井SG-3与SG-6作为泄水孔,在底板中安装了泄水井管,其中钢管壁6mm,内径400mm,上盖法兰钢板厚20mm,而换乘节点降压井随着结构施工逐步进行停抽,并按照方案进行封井。
换乘节点地下三层结构已施工完毕,顶部已回填恢复道路,换乘节点南侧标准段尚未开挖,北侧相邻标准段底板已施工完,部分顶板已完成(见图2)。
换乘节点在负三层结构施工完成后,考虑施工对环境的影响,为了减少对地下承压水的抽取,采取对负三层结构注水反压,注水深3m。
换乘节点结构施工完成并恢复顶部道路后,开始抽取负三层中反压的注水,抽到积水只剩40cm深,就在准备处理预留的泄压疏干井过程中,突然其中一口泄压井大量涌水涌砂,无法封堵。
目录1事故特征 (1)1.1事故类型和危害程度分析 (1)1.2事故发生前可能出现的征兆 (1)2应急组织与职责 (1)2.1 应急组织体系....................................................................................................... 错误!未定义书签。
2.2指挥机构及职责 (1)3应急处置 (3)3.1响应分级 (3)3.2响应程序 (3)3.3险情报告程序 (5)3.4险情报告内容 (6)3.5向公众通报应急情况 (6)4 应急响应和处理 (7)4.1应急响应级别 (7)4.2应急处置流程 (7)4.3信息发布 (8)4.4现场监测与评估 (9)4.5应急结束 (9)4.6 处置措施 (9)5应急物资与装备保障 (14)5.1主要应急物资和机械设备 (15)5.2应急抢险救援小组人员名单 (16)5.3应急救援电话 (16)基坑涌水、坍塌事故现场处置方案1事故特征1.1事故类型和危害程度分析在基坑开挖时易发生基坑涌水、涌砂、坍塌事故当出现基坑涌水、涌砂事故时,基坑(桩间)因涌砂、涌水流出,如过漏水点处理不当就会出现基坑侵泡现象;周围建筑物出现倾斜、裂缝;管线出现断、裂现象,作业人员和机械设备被淹没、掩埋现象;出现基坑坍塌现象;会出现操作人员触电现象。
1.2事故发生前可能出现的征兆1.2.1基坑开挖时出现少量的渗水现象时,立即停止开挖查明原因。
1.2.2开挖时出现涌水、涌砂,出现有塌踏现象。
1.2.3基坑支撑体系轴力变化达到警戒值时,基坑出现变形、位移、倾斜、开裂。
1.2.4周围建筑物、路面出现下沉达到警戒值。
1.2.5未按照开挖施工方案施工出现超挖。
1.2.6遇到厚的流砂层、淤泥层、鹅卵石层,尤其遇到大量地下水作业人员和机械设备被淹没、掩埋现象。
1.2.7开挖时渣土有滑坡或塌方现象。
四、深基坑突泥涌水事故应急预案1.本项目事故类型和危害程度分析中国中铁广州市轨道交通十一号线工程项目经理部二分部所承建范围内,深基坑数量多、作业范围广。
(1)当基坑开挖深度足够大,承压含水层顶面以上土层的重量不足以抵抗承压含水层顶面处的承压水头压力时,开挖面以下土层将发生突涌破坏。
(2)在砂层、粉砂层、砂质粉土或其他透水性较好的夹层中,止水帷幕或围护墙因开裂、空洞等,致使大量的地下水夹带砂粒涌入基坑,坑外产生水土流失。
深基坑突泥涌水可能造成人员、物质、设备的损失及周边地面建筑物的沉降开裂等。
危害程度:事故发生将会早成重伤或人员死亡,属于重大风险。
2.应急处理基本原则见中国中铁广州市轨道交通十一号线工程项目经理部二分部《灾害事故(事件)应急应变预案》“1.5应急处理”。
3.组织机构及职责见中国中铁广州市轨道交通十一号线工程项目经理部二分部《灾害事故(事件)应急应变预案》“3组织机构及职责”。
4.预防与预警4.1危险源监控(1)根据涌水量加强对地下水位的监测频率。
按照设计监测项目及频率对深基坑进行监测。
①当监测数据变化量较大或者速率加快、遭遇连续强降雨等恶劣天气、周边岩土体或者周边建(构)筑物出现异常时,应及时加大观测频率。
②对局部重点施工,根据需要加强监测频率.③根据涌水量加强对地下水位的监测频率。
(2)分级预警根据监控量测控制指标,将施工过程中监测点的预警状态按严重程度由小到大分为三级:黄色监测预警、橙色监测预警和红色监测预警。
三级预警参考表4.2预控措施(1)在施工前结合设计文件对工程影响范围内的建(构)筑物、公路、地下管线、居民生产生活用水等周边环境及地质条件进行全面核查,并形成正式报告,上报建设单位。
(2)编制有针对性的专项施工安全方案,经专家论证及审批后各实施。
(3)对地下水采取以堵为主,限量排放原则,防止因地下水流失导致地面沉降,房屋开裂等。
(4)基坑开挖前,应检查降水效果,确保地下水达到预计降水指标后方可进行开挖。
深基坑涌水应急救援预案一、预案编制依据根据《中华人民共和国安全生产法》、《建设工程安全生产管理条例》和相关标准规范,结合本工程实际情况,制定本预案。
二、预案适用范围本预案适用于深基坑工程在施工过程中出现的涌水事故的应急救援工作。
三、组织机构1. 应急救援领导小组:负责组织、指挥和协调应急救援工作。
组长:项目负责人副组长:安全经理、技术负责人成员:施工队伍负责人、现场管理人员、应急救援队伍成员2. 应急救援小组:负责具体实施应急救援措施。
组长:现场负责人副组长:技术员、安全员成员:施工人员、应急救援队伍成员四、风险分析与预防措施1. 风险分析(1)地质条件复杂,地层松散,地下水丰富,易导致基坑涌水。
(2)基坑周边环境复杂,地下管线、建筑物基础等可能导致基坑涌水。
(3)基坑支护结构缺陷,导致地下水渗漏。
(4)施工过程中,降水措施不当,导致基坑涌水。
2. 预防措施(1)充分调查地质条件,了解地下水分布,制定合理的基坑降水方案。
(2)加强基坑周边环境的调查和监测,确保基坑施工安全。
(3)严格按照设计要求施工,确保基坑支护结构的完整性。
(4)加强施工过程中的降水措施,防止基坑涌水。
五、应急救援流程1. 发现涌水事故后,立即启动应急预案,报告项目负责人。
2. 项目负责人立即组织应急救援领导小组成员到达现场,了解事故情况,确定事故等级。
3. 根据事故等级,启动相应级别的应急救援预案。
4. 应急救援小组成员迅速采取措施,控制事故发展,防止事故扩大。
5. 及时疏散现场人员,确保人员安全。
6. 组织医疗救护,对受伤人员进行救治。
7. 调查事故原因,制定整改措施,防止类似事故再次发生。
8. 事故处理完毕后,组织撤离应急救援队伍,恢复正常施工。
六、应急救援措施1. 涌水事故发生时,立即切断电源,防止触电事故。
2. 立即启动降水设备,降低基坑水位。
3. 采用砂袋、棉被等材料堵塞涌水点,阻止水流蔓延。
4. 组织人员撤离基坑,确保人员安全。
一、预案概述为保障基坑施工安全,提高作业人员面对突发涌水事故的应急抢险能力,确保人员生命财产安全,特制定本预案。
二、适用范围本预案适用于我单位所有基坑施工项目,包括但不限于深基坑、浅基坑等。
三、组织机构及职责1. 应急指挥部(1)成立应急指挥部,负责指挥、协调、监督基坑涌水事故的应急处置工作。
(2)应急指挥部下设以下小组:a. 抢险救援组:负责现场抢险救援工作。
b. 医疗救护组:负责现场伤员的急救和转运工作。
c. 通信联络组:负责现场应急通讯联络工作。
d. 后勤保障组:负责应急物资、设备、车辆等后勤保障工作。
e. 情报信息组:负责收集、整理、上报事故信息。
2. 各小组职责(1)抢险救援组:a. 确定事故现场范围,设置警戒区域。
b. 组织人员撤离,确保人员安全。
c. 进行现场抢险救援,包括排水、堵漏、加固等。
(2)医疗救护组:a. 对伤员进行现场急救。
b. 将伤员迅速转运至医院接受进一步治疗。
(3)通信联络组:a. 确保现场应急通讯畅通。
b. 及时上报事故信息。
(4)后勤保障组:a. 准备应急物资、设备、车辆等。
b. 协调、保障现场抢险救援工作。
(5)情报信息组:a. 收集、整理、上报事故信息。
b. 及时向相关部门汇报事故进展。
四、应急处置程序1. 发现涌水险情后,立即向应急指挥部报告。
2. 应急指挥部接到报告后,迅速启动应急预案,组织各小组开展应急处置工作。
3. 抢险救援组:a. 设置警戒区域,确保人员安全。
b. 确定涌水来源,采取相应的堵漏措施。
c. 组织排水作业,降低基坑水位。
d. 对受损区域进行加固,防止事故扩大。
4. 医疗救护组:a. 对伤员进行现场急救。
b. 将伤员迅速转运至医院接受进一步治疗。
5. 通信联络组:a. 确保现场应急通讯畅通。
b. 及时上报事故信息。
6. 后勤保障组:a. 准备应急物资、设备、车辆等。
b. 协调、保障现场抢险救援工作。
7. 情报信息组:a. 收集、整理、上报事故信息。
基坑涌水、坍塌事故现场处置方案编制:审核:审批:***项目经理部年月基坑涌水、坍塌事故现场处置方案1.事件风险分析2.应急指挥机构及职责2.1应急指挥机构根据涌水突泥的险情状况,若险情可控,项目部派出应急救援工作组赶赴现场,依托施工单位组织开展应急救援工作。
若涌水突泥事件可能进一步蔓延或扩大,项目部成立应急救援领导小组,如果需要多方协调才能完成的应急处置,必要时项目部可以在工区现场成立应急救援指挥部。
指挥部根据事发状况,可以成立一个或多个应急抢险小组组织开展应急救援工作,并由项目部业务主管部门牵头,相关部门和事发生单位派员参加开展应急救援。
应急抢险小组(包括但不限于)由抢险突击组、警戒保卫组、医疗救护组、综合组组成。
2.2 应急指挥机构职责按照“管业务必须管安全、管生产必须管安全”,管安全必须管应急的原则,项目部应急指挥机构的职责原则上按照综合应急预案应急救援机构职责”的规定和工作界面的划分,各应急救援小组开展应急救援工作。
根据事态的发展情况,各应急救援小组的职责和临时性的抢险工作任务,由应急救援领导小组(或指挥部)在现场进行临时调整。
3 处置程序和措施(1)协调指挥,明确职权。
抢险队在现场要遵循“主动承担,积极汇报,方案缜密,合理冒险”的原则,工程部要当好项目领导的参谋。
在平时要积极搞好预案,建立抢险救援事故紧急处置系统。
(2)突出重点,积极救人。
抓住灾害现场的主要方面,即“救人第一”的指导思想,积极抢救人员。
在救人中体现“救多数人、救活着的人”等原则,且要按“先浅后深、先易后难”的顺序进行,确保救人的数量和质量。
(3)搞好防护,慎重初战。
工地坍塌事故一般都有部分架子、钢筋悬在半空摇摇欲坠,对抢险救援行动和现场抢险队员构成威胁,因此,要加强防护。
能消除危险的要及时消除,不能消除的要采取监护措施。
明确划出安全警戒区域,对不同区域的人员要进行不同的防护。
在初战时尤其要注意安全,因为先到人员面对的情况混乱,照明设施不良,现场电线裸露,高空建筑构件坠落等等,都容易造成救援人员的人生危害,因此要慎重初战。
深基坑事故专项应急预案一、前言近年来,随着城市建设的快速发展,高层建筑和大型基础设施工程的建设数量在不断增加。
其中,深基坑工程作为一种常见的城市建设项目,也因规模巨大、技术难度高而备受关注。
深基坑事故发生的风险一直存在,如何有效应对深基坑事故,是当前需要解决的问题。
本文将介绍深基坑事故的应急预案,以期提高事故发生时的应对效率。
二、应急预案的制定1、背景分析深基坑工程是指基坑深度大于二倍宽度的土方开挖工程。
在施工过程中,由于土壤的不稳定性、地下水的涌入、设备的故障等原因,都有可能导致深基坑工程事故的发生。
因此,必须制定专项应急预案,以保障施工现场的安全。
2、应急预案的目的、范围和实施目的:制定深基坑事故专项应急预案,保证深基坑工程施工过程中出现的各种事故能够得到及时、有效的应对,减少人员伤亡和财产损失。
范围:深基坑施工现场。
实施:在深基坑施工现场出现事故时,各工作人员应按照预案的规定及时进行应对。
三、应急预案的组织架构和职责1、总体组织由施工管理部门组织制定应急预案,并定期进行演练和更新。
2、应急指挥部应急指挥部负责基坑施工现场事故应急响应和指挥、组织协调相关部门的救援工作,及时做出科学决策,保障现场安全。
3、现场救援队伍现场救援队伍负责在应急指挥部的指挥下进入施工现场,进行救援和抢险工作,及时处理现场事故,尽力避免事故扩大和伤亡加重。
四、应急预案的内容1、前期准备在深基坑施工前,需要进行实地勘测和技术评估,制定合理的施工方案。
2、应急物资储备保障施工现场有足够的人员、设备、材料等应急物资储备。
其中,必须储备足够的灭火器、安全带、救生衣等安全设备。
3、应急预案的组织机构制定详细的应急预案,明确各职能部门的职责和工作内容。
4、现场应急处置发生事故时,现场人员必须立即组织撤离和营救伤员等应急处置措施。
同时,还需要组织专业救援队伍进入现场进行救援和抢险工作。
5、事故调查与记录发生事故后,需要对事故原因进行调查,同时对事故的过程进行记录,以便进行事故后续处理。
深基坑作业事故报告与处置制度是为了保障深基坑作业安全、及时应对事故并采取相应措施的制度。
下面是一个可能的深基坑作业事故报告与处置制度的简要流程:1. 事故报告流程- 发生深基坑作业事故后,现场工作人员应立即报告相关负责人或工地安全管理人员。
- 负责人或工地安全管理人员应立即通知上级主管部门和相关责任人,并启动应急预案。
2. 事故调查与分析- 主管部门应组织相关专业人员进行事故调查与分析,查明事故原因和责任。
- 调查和分析结果应及时上报给有关部门和单位,以便采取相应的措施防止事故再次发生。
3. 事故处置措施- 在保证现场人员安全的前提下,及时采取紧急措施,控制事故发展,并进行事故现场的救援和伤员救治。
- 恢复基坑施工现场的安全环境,清理事故现场,消除危险。
- 及时通知相关单位和公众,告知事故情况和采取的应对措施。
4. 事故责任追究- 对于造成人员伤亡或财产损失的事故,应依法追究事故责任,包括工地安全责任人、施工单位、监理单位等。
- 根据事故调查结果,作出相应的处罚和处置决定,如罚款、停工整改、责令停业等。
5. 事故应急演练与培训- 定期组织深基坑作业事故应急演练,提高工作人员的应急处置能力。
- 对参与深基坑作业的工作人员进行安全教育和培训,加强安全意识和操作技能。
上述流程仅供参考,具体的深基坑作业事故报告与处置制度应根据实际情况和法律法规进行制定。
对于深基坑作业,必须严格遵守相关安全规定,确保施工过程安全可靠,最大限度地保障工作人员的生命财产安全。
深基坑作业事故报告与处置制度(二)是为了及时、有效地应对深基坑作业事故,减少事故损失,保障工人的安全与健康而建立的。
以下是该制度的要点:1. 事故报告要求:- 任何发生的深基坑作业事故都必须立即向相关管理部门报告,无论事故的严重程度如何。
- 事故报告应包含事故发生的时间、地点、事故类型、人员伤亡情况等相关信息。
2. 事故处置要求:- 事故发生后,应立即组织人员进行紧急救援,并采取必要的措施保证现场的安全。
深基坑施工突发事件应急预案范文一、前言深基坑工程是城市建设中常见的重要工程,但由于其施工环境特殊,施工风险较大,一旦发生突发事件可能会造成重大人员伤亡和财产损失。
为了保障施工人员的生命安全、减少财产损失、维护社会稳定,制定一份完善合理的深基坑施工突发事件应急预案是必要的。
二、应急预案的制定目的1. 组织人员快速组织施工人员进行疏散,确保人员的生命安全。
2. 联系沟通及时与相关部门、相关单位建立紧急联系,共同处理突发事件,减少人员伤亡和财产损失。
3. 现场应急措施根据不同的突发事件,制定现场安全应急措施,尽量避免一切可能导致的人员伤亡和财产损失。
三、突发事件分类及应急预案1. 地下水涌入事件地下水涌入是深基坑施工过程中较常见的突发事件之一,一旦发生,需要及时采取措施以防止基坑倒塌和水灾发生。
应急预案:(1)立即组织施工人员进行疏散,确保人员的生命安全。
(2)迅速与相关部门联系,向施工单位申请调派抢险队伍和相关设备。
(3)立即采取措施封堵水源,封堵控制水流的方向和速度。
(4)清除基坑内的积水,与相关单位共同组织抗洪排涝。
(5)加强现场巡查,及时发现和处置可能的漏水或渗水点。
(6)确保施工材料储存的安全,防止被水淹。
(7)加强监测和预警,保持与相关部门和单位的紧密联系,及时汇报情况。
2. 塌方事件塌方是深基坑施工中较为严重的突发事件之一,可能会造成重大人员伤亡和财产损失。
应急预案:(1)立即组织施工人员进行疏散,确保人员的生命安全。
(2)迅速与相关部门联系,向施工单位申请调派抢险队伍和相关设备。
(3)控制基坑周边区域,确保周边居民的安全疏散。
(4)组织专业人员进行现场勘察,确定塌方原因,制定应急措施。
(5)采取措施处理塌方现场,确保施工现场安全。
(6)加强监测和预警,保持与相关部门和单位的紧密联系,及时汇报情况。
3. 火灾事件火灾是深基坑施工中较为严重的突发事件之一,一旦发生火灾,需要迅速采取措施以避免火势蔓延和人员伤亡。
研究隧道工作井深基坑管涌事故及处理技术摘要:隧道工作井深基坑(下文统一简称为深基坑)施工期间,受围护结构存在缺陷或降水问题,经常会发生基坑管涌问题,如果出现该项问题之后,未为及时采取相应措施对问题进行处理,势必会对工程施工造成不良影响,容易引发各种事故,情况严重时会导致深基坑报废,对周边环境造成严重破坏等问题,不仅会造成经济损失,甚至会造成人员伤亡。
可见,在深基坑施工期间,必须要采取合理措施解决管涌问题,确保施工作业顺利进行,提高工程质量。
下面,依据工程实例对应急处理深基坑管涌事故分析基础上,对补救深基坑管涌事故的合理措施进行总结,希望文中内容对相关工作人员可以有所帮助。
关键词:深基坑;隧道工程;工作井;管涌深基坑施工是一项复杂工作,在实际施工期会应用到许多先进施工技术,而从实际施工情况来看,经常会由于处理不当,而引起管涌事故,如果处理不当,会对后续施工造成不良影响,因此,施工人员必须要提高对该项内容对重视,做好相应分析工作。
1隧道工作井工程概述1.1.深基坑概况深基坑长25m,宽度24.6m,基坑深为29m,基坑围护结构形式为1m地下连续墙,围护结构深度为43m,接头采用工字钢接头。
1.1.施工情况在工程具体施工期间,地下连续墙施工采用跳槽法施工。
在基坑四周连续墙围护结构中嵌入岩石,通过该方式提高围护结构的稳定性,进而形成一个全密闭的基坑结构。
基坑内属于疏干降水区域,通过设置围护结构将基坑中的微承压含水层隔断,在施工现场一共布置了4口降水井。
2分析深基坑管涌事故2.1 事故现象在2020年12月20号4点25分时,基坑底部位置出现渗漏水现象,对渗漏水进行观察可以发现,渗水较为清澈。
施工人员发现渗漏问题之后,对渗漏现象进行处理,在处理渗漏问题期间,渗水量逐渐加大,并且渗水中携带了少许泥沙。
随着时间推移,渗水量不断加大,地下水严重地墙壁携带泥沙向上翻涌,在施工现场发生了管涌问题,对工程施工的开展,以及工程质量都造成严重影响。
一个深基坑泄压井突涌事故的处理及分析
摘要:随着城市规模不断地扩展,地下空间开发越来越被重视,谈及地下工程,地下水是永远无法回避的话题,解决地下水问题也是地下工程亘古不变的难题,本文将通过一个深基坑泄压井突涌事故的处理与分析,为相关工程施工提供参考与帮助。
关键词:深基坑;泄压井;突涌事故;处理及分析
1、工程概况
案例基坑为一十字换乘地铁车站的换乘节点,基坑纵向长21m,横向宽37m,开挖深度25m。
围护结构为1m地下连续墙,深50m,采用H型钢接头,基底以下4m采用满堂高压旋喷加固。
换乘节点为地下负三层结构,开挖深度较深,经验算基坑抗隆起不满足要求,但是如要隔断承压水,围护结构深度至少需达到65m。
根据地勘资料在地面下40m左右进入圆砾层,特别是在进入50m以下,圆砾粒径较大,而且还存在孤石,考虑到围护结构连续墙的施工难度,采取半悬挂围护结构加降压完成施工,开挖到基地需要降承压水手头15.36m,经现场降水试验,最终确定换乘节点基坑内设置9口降压井,6口疏干井。
由于基坑面积不大,同时布设32根Φ1200抗拔桩、10根Φ900立柱桩,同时还要考虑错开支撑位置及施工挖土作业面等因素,所以降水井无法按照理想状态布置,具体布置情况见下图1。
图1 降水井布置图
2、事故背景
在换乘节点开挖到基底时,按照设计要求对6口疏干井中4口进行了碎石回填,剩余的疏干井SG-3与SG-6作为泄水孔,在底板中安装了泄水井管,其中钢管壁6mm,内径400mm,上盖法兰钢板厚20mm,而换乘节点降压井随着结构施工逐步进行停抽,并按照方案进行封井。
换乘节点地下三层结构已施工完毕,顶部已回填恢复道路,换乘节点南侧标准段尚未开挖,北侧相邻标准段底板已施工完,部分顶板已完成(见图2)。
换乘节点在负三层结构施工完成后,考虑施工对环境的影响,为了减少对地下承压水的抽取,采取对负三层结构注水反压,注水深3m。
换乘节点结构施工完成并恢复顶部道路后,开始抽取负三层中反压的注水,抽到积水只剩40cm深,就在准备处理预留的泄压疏干井过程中,突然其中一口泄压井大量涌水涌砂,无法封堵。
图2 降水井布置图
3、应急处置
由于泄压井涌水水压较大,并伴有泥沙,现场条件无法封堵,为了确保周边建构筑物及道路的安全,最终决定利用附近的河水回灌反压处理,使回灌水位保持与承压水水头基本持平(地面下9.5m),并在换乘节点周边布置监测点位,加强监测与现场巡视。
由于处理及时,监测数据显示地面沉降无异常,后经专业作业人员水下探摸,涌砂量大约在25~30m3,涌水量最大时40 m3/h,总涌水量约1000 m3,总回灌水量约13000 m3。
4、封井方案
4.1 封井思路
经过咨询专业人员与专家,目前水下作业封堵技术在水利工程及海底工程中运用较多,工艺已比较成熟,安全风险可控,其次根据水深计算负三层底板处水压为0.15mpa,压力较小,封堵难度不大。
4.2 封井工艺流程
第一阶段为水下作业阶段,本阶段工作主要包括水下清砂、安装注浆管、泄水井孔封堵、安装钢扪板。
在封堵材料达到强度要求后,进入第二阶段,首先进行抽水验证封堵效果,在抽水过程中由潜水员携带摄像头潜入封堵位置,观察有无异常,确定封堵效果,在水位抽到负三层顶板面下后,可由人直接在负三层顶板上预留洞处进行观察,直至将结构内水抽完,然后对钢扪板盖采取一定的加强措施后,对预埋的注浆进行注浆,对地板下土层进行加固。
万一注浆完成后发现效果不好后,可再采用小直径钻头打通注浆管对薄弱部位进行二次补注。
封井工艺流程见下图3:
图3 封井工艺流程图
4.2.1施工准备
(1)施工与应急的材料、设备、人员到位,验收符合要求;
(2)对参与本次施工所有人员进行安全技术交底;
(3)钢扪板盖及注浆管等加工完成,确保有备用;
(4)制定潜水路线及步骤。
4.2.2潜水探摸
潜水人员根据潜水路线潜入处理部位,潜入的同时牵引绳,对水底探查,确定底部泥沙厚度、有无障碍等情况,指导下一步施工。
4.2.3 清砂清孔
先用高压水水枪冲起沉积的泥沙,然后用泥浆泵排走泥沙。
为了保证在清泥过程中水压依然平衡,将泥浆排到泄压井边上翻梁外侧,这样确保水下作业在无压状态进行。
为了封堵的顺利,清孔要求尽量将管孔中泥沙面清至底板底面以下,清孔深度不得小于80cm。
4.2.4、埋设注浆管
(1)注浆管制作
注浆管必须在施工前加工完成,同时保证至少有两根以上备用。
制作材料采用内径50mm壁厚5mm的无缝钢管,注浆管底端削三角形,顶端压丝,在封堵完成后安装加工好的一个三通,三通另两端均安装上球阀,开口端与螺纹均涂抹黄油,并进行防水包裹,注浆管底板以下部分进行梅花点孔,并采用无纺布进行包裹。
(2)注浆管安插
注浆管的安插必须定位准确,才能确保在封堵后盖板按要求就位,螺栓孔可以准确对中,为此施工中增加一块定位盘(6mm钢板制作)与导管焊接,通过定位盘与盖板两点一直线将注浆管安装到位,封堵时将盖板抬起,充填封堵材料,保证盖板垂直位置不变,具体见下图4。
人工插管如有困难,采用高压射水配合。
图4注浆安装示意图
4.2.5二次清孔
安装完成注浆管后进行二次清孔,以确保下一步封堵填充的空间,已达到预期的封堵效果。
清孔要求尽量将管孔中泥沙面清至底板面一下清孔深度不得小于80cm。
4.2.6封堵泄水孔
泄水孔封堵采用PBM聚合物混凝土进行封堵,在地面拌合,然后由潜水员运至泄水孔处对泄水孔进行填充封堵,要求填充密实,顶面进行抹平,但应适当比法兰盘稍低3cm,影响盖板与法兰盘的密贴性。
(1)封堵材料
封堵材料采用PBM聚合物混凝土,关于PBM聚合物混凝土介绍见附件3,其各种成分参考配比见下表。
正式施工前先在现场试配,确定各成分比例及促进剂和引发剂用量,将凝固时间控制在4小时以上,抗压强度要求3天达到30Mpa,28天达到50Mpa。
PBM聚合物混凝土的特点是水中不分散、不离析,不需振捣,可自流平自密实,强度高,与金属粘结牢固。
成分石子砂水泥PBM树脂促进剂(紫色)引发剂(无色)
混凝土 32~36%39~43%9~10%16~19%树脂的 1.0~2.5%树脂的1.0~2.5%
(2)拌合及浇筑
首先将砂、石、水泥等骨料按比例干拌均匀,待用;然后按A:B=10:1的比例将树脂混合均匀,再加入促进剂搅拌均匀,最后加入引发剂,拌匀即成为树脂组份;将配制好的树脂组份立即倒入骨料中,拌合均匀。
由于本工程用量较少,采用人工拌合,用吊篮吊入水中,由潜水员倒入处理部位。
4.2.7安装盖板
泄水管井封堵之后,立即将钢盖板放下,盖板与法兰之间必须设置橡胶垫片,然后将8个M10螺栓安装拧紧。
4.2.8抽水
为了确保安全,在完成封堵后3天,采取分阶段抽水,每个阶段发现异常时,均需立即停止抽水,必要时进行回灌。
整个抽水过程加强周边监测与巡视工作,确保施工安全。
分阶段抽水既可以逐步检测泄水孔封堵效果,同时也可以让压力逐步释放,平稳过渡。
4.2.9注浆处理
因为底板底潜水水头压大于承压水水头压,本次工程注浆主要目的是对涌砂造成的地层损失进行补偿。
注浆材料采用单液水泥浆,采用42.5普通硅酸盐水
泥,配比取W:C=0.8:1。
根据地质及经验,补偿注浆量按涌砂量的两倍进行控制,同时注浆压力按照基坑底部位置水压力的2~3倍控制,注浆压力控制在1mpa以内。
4.2.10封盖施工
先将泄水孔口四周板面主筋凿出,连接主筋,然后采用C40防水混凝土进行灌注帽盖,在浇筑混凝土前割除注浆管。
5、原因分析
根据地质水文资料以及现场涌水情况分析,发生本次突涌,主要在于随着结构的完成,降压井进行了封闭,基坑内承压水水头压力恢复原状,预留的泄压井底部与承压水层之间隔水层被击穿,从而导致泄压井突涌。
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6、总结
本次事故案例,首先是警戒我们在地下工程中涉及承压水时,在施工结构时留泄压井需要慎重,不可习惯经验性预留泄压井,要留也必须选择合理封井时间,必须充分考虑隔水层的安全;其次本案例也为今后城市地下工程提供水下作业与水下封井的成功经验。
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参考文献
[1] 吴林高.工程降水设计施工与基坑渗流理论[M].北京:人民交通出版社,2004.
[2] 刘军,潘延平,等.轨道交通工程承压水风险控制指南[M].上海:同济大学出版社,2008.。