对深基坑管涌现象原因分析及处理措施
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对深基坑管涌现象原因分析及处理措施
(郑诗传 福建省 福州市 350000)
摘 要:随着深基坑工程数量的增多,基坑工程安全问题也显得日益
重要。本文阐述了在深基坑工程中比较容易出现的管涌灾害,对其产
生的原因进行了分析,并提出了以疏为主、综合治理(包括沙石滤水
围井、降水、注浆以及旋喷止水)等在内的治理的工艺方法。供同行
参考。
关键词:深基坑;管涌;原因分析;措施
0、前言
“管涌”就是指土颗粒群体在渗透水压的作用之下发生相对的运
动,填充于骨架空隙之中的细颗粒被渗水冲走的现象。管涌的初始的
阶段通常情况下的征兆并不是很明显,比较不容易被预防,如果发作
或发展起来又是非常的迅急,此时,在慌乱的情况之下所做的仓促的
决策不仅可能会徒劳无功,而且有可能会随着时间的流逝,局面更加
难以得到控制,从而造成了更大的损失。尤其是在沿海地区或者是在
冲积平原上,明挖的深基坑施工更容易出现管涌的现象,在管涌发生
之后可能会引发基坑坍塌失稳等比较严重的灾害。因此对管涌产生的
原因进行正确的分析,及时地对症下药制定出应对的处理方案,并且
要做到坚决果断的实施非常重要,尽可能的把管涌的危害降低到最小,使得周边临近的建筑物包括基坑自身的安全得到保护,保证基坑
的工程能够顺利的实施。
1、管涌产生的原因分析
基坑工程是一个整体的系统的工程,基坑出现的问题一般是由多
方面的原因所造成的。地质原因是管涌发生的根本原因,因此要求设
计、施工单位必须对工程范围的地质有比较清楚的了解,确定有针对
性的围护施工方案,认真及时地研究地质的条件以防范事故的发生。
既要重视地质的原因,也不可以忽略掉施工自身的原因。止水帷幕封
闭不了、开叉,施工质量达不到标准要求,或者工艺方案的选择的错
误,都是有可能造成管涌的发生的,如果通过有效控制住这些主观的
失误,那么大多数的管涌情况可能也都不会发生了。
一般情况下,地下工程的地质为二元的或者三元的结构,上层含
水量丰富,土体渗透系数大,地下水联系性高,是相对比较透水的填
土、粉土、淤泥质土、卵石层、砂砾层等:下层是黏土、残积土层、
风化岩、粉质黏土等相对不透水层或不透水层。当基坑开挖以后,如
果不允许基坑外降水,由于透水层渗透水头的损失不大,在~定水力
梯度渗流作用下,下层的相对不透水层将会承受较大的水压力。在没
有反滤层保护的情况下,当这股水压力冲破了不透水层,或者围护结
构本身存在着某个薄弱部位,反压土体的厚度的损失,粉土、粉砂、
细砂等就会随水而流出,即发生了管涌 管涌不断进行,水土流失也
越来越严重,管涌面越来越大,最终导致基坑外得地面沉陷,甚至可
能造成围护结构的失稳、坍塌事故的发生。 2、管涌险情判别
当发生管涌现象以后,首先要及时对管涌的具体情况进行判别,
以此来判断管涌的严重程度,根据管涌的程度来确定处理的方案 一
般可以从如下的几个方面对管涌险情的严重程度进行判别,分别是管
涌口直径、涌水的浑浊程度和带砂的情况、洞口扩展的情况、涌水量、
涌水的水头等,另外同时还要结合基坑周边的环境进行综合的考虑,
如果周边有重要的道路、建筑物等,就要提高管涌的严重程度判别等
级。
(1)如果管涌程度在开始初期较轻,但是随着管涌的进行,管涌
的严重程度不断发展,管涌的口径不断扩大,导致管涌流量不断增大,
随之带出的砂、泥也越来越多,这亦属于一种重大的险情,需要及时
对之进行处理。
(2)如果管涌口所涌出来的水量小,水流的流速小,携泥携砂量
也较少,那么这种情况则属于较轻的管涌,可不对管涌口进行处理,
如在管涌口附近挖集水坑设水泵等进行集中的抽排,同时需要根据实
际情况采取止水或者降水措施。 ‘
(3)如果管涌的开口较大,水流速快J短时间内管涌携带出大量
的泥砂J这就属于严重的管涌,必须在发现情况时,立刻采取相应的
应急措施进行处理。
(4)当基底地面有水渗出、出现隆起、细流流出等现象,可能就
是管涌出现前的预兆。随着时间的推移,在较高的水压差作用下。相
对不透水层中细小的颗粒将由于地下水逐渐洇渗而被逐渐携带出来,另外土体颗粒之间的空隙也越来越大,大颗粒也渐渐被带出,最终形
成涌水的通路,险情亦随之发生了。
3、管涌处理措施
管涌程度受地质的影响,对管涌采取的处理方案也各有差异,应
因地制宜确定最佳处理方案,通常情况下应以疏为主,以疏、排、堵、
截、压或者是几方面相结合为原则进行综合治理。
3.1滤水围井
当出现单个管涌或管涌数目虽多但比较集中的情况,可采用如下
这种方法 当管涌口相对很小时,可用无底汽油桶或水桶做围井。用
麻袋或编织袋在管涌口处装士抢筑围井,同步在井内填铺反滤料,以
制止涌出的刘水带砂,以控制险情。
应根据险情程度、地面情况、料物储备等来确定围井面积。应以
能够控制涌水带砂为原则定围井高度,但一般不超过1.5 m,防止
在围井附近产生新管涌。如果出现管涌群,根据管涌口之间间距选择
单个或多个围井进行抢护。围井与基底保持紧密接触,以防造成漏水,
使围井水位无法抬高。
抢护管涌险情的原则是制止涌水带砂,而留有渗水出路。这样既
可使砂层不再被破坏,又可以降低附近渗水压力,使险情 以控制和
稳定。所以围井内铺填必须选择透水料。因为发生管涌时,完全靠堵
是非常难以实现的,管涌已形成通路,短暂的封堵只会引发更大规模
的管涌。可在管涌口采用先铺一或两层土工布,之后上筑土袋围井,
井内可填充一些砾石碎石等~般透水性材料,土工布对颗粒细小的粉土、粉砂、细砂可有效拦截。
3.2降水减压
在管涌发生部位对应的基坑外侧设置井点降水,经过抽排该段地
下水位将会降低,切断管涌水力的供应,管涌将逐渐减弱。因为需要
一定时间进行井点降水,在降水产生效果前,应采取疏排、反压等缓
解措施,来避免管涌情况的恶化。降水井根据基坑深度、地质情况可
选择真空降水、管井降水等。
3.3注浆
通常情况下,根据管涌点的位置,可以推断出地质薄弱段或围护
结构薄弱点,以有效采取局部强化措施来切断管涌的路径。在地下水
丰富的地质情况下,单液浆体注入后还未凝固就有可能被稀释冲散,
止水效果很难达到,此时可采用水泥一水玻璃双液注浆,凝结时间为
4O一80s,亦可采用其他凝固时间较短的化学浆液。
3.4滤水压重
当管涌涌水涌砂量大,情况严重,其他措施都来不及采取时,可
直接将滤水性材料分层压在管涌口范围以内,通常情况下由下层到上
层,压重的颗粒由小到大,根据管涌程度确定具体的厚度,一般情况
下分层厚度不宜小于30cm。
3.5 旋喷桩、搅拌桩
很多管涌是由于围护结构没有闭合而引起的,如果是该种情况,
可以施作旋喷桩或搅拌桩对管涌对应的围护结构范围止水,通常作法
是在桩间的外侧施作一根,并在外侧施作一排相互咬合的旋喷桩墙或搅拌桩墙,以此来抑制管涌。
4、结语
当管涌得到有效抑制后,应根据现场具体情况确定下一步施工方
案,除非在险情极其严重的情况下,通常应以加快下层土的开挖为原
则,只有当局部加深见底盹基坑内水才更易于排放,同时可以有效降
低基坑内地水压力,从而保证后续段开挖能够在比较干燥的作业面进
行施工。
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中国建筑工业出版社,1999. 对深基坑管涌现象原因分析及处理措施作者:郑诗传作者单位:刊名:城市建设理论研究(电子版)英文刊名:ChengShi Jianshe LiLun Yan Jiu年,卷(期):2011(18) 本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_csjsllyj201118362.aspx