2018年技术总结-赵冬亮-泉涌处理
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专业技术工作总结
2018年度
姓名：赵冬亮
泗阳ppp项目部
关于拉森钢板施工中基坑底出现泉涌的分析和防治措施
在泗阳ppp项目中，我初步接触到了拉森钢板桩，并且在施工过程中广泛应用。
随着生产工艺的进步和工程的需求，拉森钢板桩逐步兴起，并在各工程领域得到广泛的推广和应用。
它是一种特制的型钢板桩，主要起到挡土、挡水等作用。
常用在多水的软土地层，预制成型直接打入，可以形成刚性的止水帷幕。
施工过程中，利用打桩机和振动锤将钢板桩打入到地下，形成止水帷幕。
可是，偶尔在施工过程中会出现泉涌现象，影响工程的顺利开展。
通过一年多接触深基坑施工,对深基坑施工有了更进一步的认识和了解。
拉森钢板桩对地下水较高的一类土深基坑支护起着尤为重要的作用，该方式具有施工简单，工期短，支护强度高，建设费用便宜等优点，施工还具有显著的环保效果，大量减少了取土量和混凝土（相对深搅桩、喷锚、旋喷桩、连续墙支护等）的使用量。
但拉森钢板桩在深基坑支护中也存在一定的施工弊端，施工中有可能出现流沙、泉涌现象。
下面介绍的污水管网工程中不巧出现了泉涌现象,我查阅相关资料，总结了较有实用性的预防流沙、泉涌的方法,重点介绍了基坑出现泉涌、流沙的应急措施,以确保深基坑施工的顺利进行。
本文章结合某工程实例，简述一下拉森钢板桩在施工过程中产生泉涌的一种处理方法。
下面简单介绍一下。
城北污水处理三期污水管网工程，该工程主要包括两部分的内容，一是管网工程：本工程拟铺设DN800≤D≤DN1000的重力流污水管网6.05km及附属构筑物。
二是泵站工程：污水提升泵站1座，规模为20000m³/d。
污水泵站为一体化泵站，筒体高度9.8米，设备基础厚500mm，基础埋设深度-10.2米（室外地坪为±0）。
1、工程地质条件
依据本工程地质勘察报告，勘探控制深度25.0米，对勘探揭露的地层，据其成因时代、物理力学性质指标的差异，可划分为3个工程地质层（编号1～4），各层的工程地质特征现自上而下分述如下：
2、水文条件
勘探期间拟建场地地下水初见水位埋深约 1.0m，稳定地下水位埋深约1.10m，近3～5年内最高地下水位埋深为自然地面下0.500m，最低地下水位埋深为自然地面下2.0m，年变幅一般在1.50m左右。
针对本工程地质和埋深情况，工程设计采用拉森钢板桩支护形式进行开挖。
钢板桩采用FSP-Ⅳ型号，钢号为Q235B，钢板桩长度15m，宽度400mm。
基坑断面9.6×6.0米，基坑开挖完成后，三道围檩进行内支撑。
3、泉涌形成过程
前期的管网工程施工，我们已对当地的土质和施工条件有了更深一步的了解，由于当地土质为粉质沙土，且地下水位较高，开挖过程中，机械对土体的振动较大，土极易液化，形成液化土，流动性增大，容易形成流沙。
流沙对钢板桩产生更大的侧压力，使钢板桩支护体系容易出现隐患，我们在钢板桩打完后，周圈设置了轻型井点降水（井点管为Φ40pe管，间距为1.0m，埋设深度为4.0m）。
钢板桩支护完成后，进行基坑开挖，当基坑开挖深度超过地下水位时，坑内有部分积水，边开挖边采用集水坑明排水，当挖至距离设计底高程还有50cm时，基坑底出现一个小冒水眼，水从水眼不断涌出，同时伴随带有粉细砂。
位置在基坑靠近钢板桩50cm处，然后施工单位增加了明排水的强度，继续开挖，当挖至设计高程后，基坑底部出现5.6个冒水水眼，水和粉细砂不断涌出，泉涌强度明显增加。
4、原因分析
4.1流沙的成因
土体在受水浸泡饱和时,土粒中亲水胶体颗粒吸水膨胀使土粒的密度减小,当在动水压力的作用下,动水压力超过土粒的重力时,土粒产生悬浮流动,即形成流沙。
基坑开挖过程中，机械对土体和地下水的振动较大，使动水压力增大，形
成流沙。
4.2泉涌的成因
当深基坑开挖深度较深时，地下水位和基坑底水位产生较大的水位差，在水位差的作用下,基坑土体中存在渗透水流,由于土质为粉质沙土,土体中某一部位的土颗粒在渗透水流的作用下会发生运动,使填充在土体中的细小颗粒被渗水带走而形成涌水通道,即形成泉涌(又称翻沙鼓水、泡泉)。
当主渗漏涌水通道上的细颗粒被基本带走后,在较强的水流冲刷下,主通道两侧的细颗粒进入涌水主通道,使涌水主通道逐渐变宽,泉涌持续时间越长,通道的宽度越宽,继而发生大量涌水和塌方事故。
5、预防措施
预防和处理流沙、泉涌的原则是“减少或平衡动水压力”。
在深基础施工之前,首先应根据地质钻探资料和工程实际情况,在设计中增加深基础施工的降水方案。
通常采用的方法是基坑降水，主要方法有人工降水、抗渗围护等,无论采用什么方案,方案中应对基坑中待挖土中的地下水位变化情况进行必要的验算,使降水措施满足地下水位浸润线低于开挖底标高以下500 mm的施工条件。
本工程在设计阶段虽然对工程的地质进行了详细的勘测，但在工程实际设计中未考虑到会出现泉涌现象。
虽在四周设置了轻型井点降水，但降水是为了减轻液化土体对钢板桩支撑的侧压力，降水深度远远小于深基坑设计底高程，对基坑底出现泉涌没有预防作用，降水深度不够。
主要的预防方法
5.1井点降水法：a.当出现流沙时,应立即停止开挖,并回填深坑将流沙埋没或在深坑中注水,以平衡渗流的动水压力。
然后在深基坑周围立即补下二级(或三级)井点,待二级(三级)井点降水使地下水浸润线低于开挖范围以下500 mm后,再继续开挖施工。
b.当深坑接近承压水层时或经计算坑底土体的抗浮不能满足稳定要求时,可采用井点管穿过不透水层直接抽取不透水层下的承压水,以降低承压水头,从而避免因承压水头过大而形成泉涌。
当地下承压水流量大,不宜采用轻型井点,应采用出水量较大的喷射井点或管井降水。
5.2土体抗渗加固截水法：当地下含水层渗透性较强,厚度较大时,可采用悬
挂式竖向截水方法与坑底井点降水相结合。
基坑范围有时受限，基坑内井点降水不宜实施。
此方法对造价影响较大，施工成本会大幅度增加。
在土体开挖之前,对深基坑四周抗渗薄弱的土体进行抗渗加固。
土体抗渗加固的方法有：深层搅拌桩加固法、粉喷桩加固法、压密注浆加固法等。
土体抗渗加固的水泥掺量可根据试验确定,一般深层搅拌的水泥掺量宜为被加固土重量的15%~18%；粉喷深层搅拌的水泥掺量宜为被加固土重量的13%~16%；注浆加固的浆液注入率一般为被加固土体重量的15%~20%,浆液配合比：水泥∶粉煤灰∶水玻璃=1∶1∶0.04。
加固的范围(深度和厚度)可经过计算确定,被加固的土体具有一定强度和较高抗渗能力,形成一截水帷幕,截水帷幕的渗透系数不宜小于 1.0×10-6cm/s,可保证深坑开挖时,不会出现流沙或泉涌现象。
6、治理方法
当开挖到基坑底后，发现冒水流砂可采用如下几个方法：
（1）可采用上述预防措施中的5.1方法进行补救处理，在基坑周边增设轻型井点降水，以平衡渗流的动水压力，截断水源。
如基坑深度较深，轻型井点无法满足要求，可采用管井降水，达到同样的效果。
轻型井点和管井降水的布置根据现场实际情况进行布设。
此方法由于施工时间较长，再加上降水需要时间，故需在基坑开挖前布设，如在施工中补救，长时间抽排泉涌可能造成基坑周边土方塌陷，对支护造成影响，可能需要对已开挖好的基坑进行回填处理。
（2）在冒水水眼处开挖一道排水沟，排水沟内填上空隙较大的建筑材料（如碎石），排水沟通往基坑边的集水井，通过抽水使水眼不冒水。
再进行下步施工。
如果冒水眼较多，就需要对进坑再进行下挖，在底部满铺反滤材料土工布，再在坑底填充上空隙较大的建筑材料（如碎石），厚度最好大于500mm。
在基坑周边做集水井，进行抽排。
本次工程处理方式就采用这种方法。
土工布铺设2层，起到和好的过滤作用，碎石铺填800mm，周边进行降水，基底进行底板施工，效果很好。
（3）用隔水材料覆盖在基坑底部，隔水材料建议使用2布1膜土工膜，使水眼里涌出的水在隔水材料的阻隔下，沿隔水底面引到工程范围以外。
泉涌严重的时候不宜采用此方案。
总之如果出现泉涌，根据大小情况具体对待，如果很小，可以采取速战速决
的办法，立马挖开就浇筑垫层，垫层可以浇筑厚些，如果泉涌很大，就要采取相应的措施了。
我们采用的第二种方法比较实用，而且实际实施过程中比较容易操作，各位同事如有遇到此类基坑问题，可以参考一下，希望有所帮助。
