软弱土层地区深基坑涌水涌砂预防及应急处置措施

软弱土层地区深基坑涌水涌砂预防及应急处置措施

陈斌锷

佛山市顺德区轨道交通投资有限公司        广东省佛山市        528000

【摘要】笔者结合某地铁线路多个软弱土层深基坑涌水涌砂事故处理的经验，总结了软弱土层地区深基坑涌水涌砂事故的主要原因、风险管控措施和事故应急处理措施。为类似深基坑施工风险管控及应急处理提供参考，以供借鉴。

【关键词】深基坑 涌水涌砂事故 风险管控 应急处理

引言

随着我国社会经济的快速发展，城市建设日新月异，轨道交通、地下隧道和地下商业设施等各类地下工程也在大量涌现，深基坑的规模、深度都有增大的趋势。同时深基坑开挖又常在城市繁华地区，场地局限性大，临近建筑、道路和各种地下管线密集，确保深基坑工程施工安全稳定尤为重要。

当基坑出现涌水涌砂时，如果处理不当，会引起很大安全风险、经济损失和社会负面影响。一方面在基坑本身，引起基坑支护开裂、变形、倾斜、坍塌、基坑内人员设备被淹或掩埋等风险；另一方面在基坑外，引起基坑外水土流失引起地面塌陷、管线损坏、建筑物位移倾覆、交通瘫痪等事故及二次事故等风险。因此，应根据“安全第一，预防为主，以人为本，综合治理”的原则，对深基坑涌水涌砂事故采取风险管控措施，并对发生的深基坑涌水涌砂事故迅速进行应急处理，最大限度降低事故的损害程度。

一、 主要原因分析

我国深基坑围护结构大部分采用地下连续墙或钻孔桩+止水帷幕的结构形式，两种结构形式均存在接缝多、施工质量受地质条件和施工工艺影响难以控制的特点。接缝施工质量难以控制易出现薄弱位置，从而影响围护结构止水性能。在基坑开挖过程中，基坑内外水土压力差的长期作用下，在软弱土层地区极易发生基坑渗漏水，渗水带有明显的承压性，水量较大时还会夹杂泥沙，从而造成基坑涌水涌水事故。

采用地下连续墙时，地连墙垂直度控制不好导致接缝错台、间隙大；先施工幅地连墙存在混凝土扰流，残留在接缝内；地连墙接缝刷壁时未清理干净，存在夹泥夹砂；地连墙泥浆护壁质量不佳、成孔后清孔不到位、墙身混凝土浇筑过程中发生塌孔造成墙体夹泥等原因均会形成围护结构渗漏通道。

采用钻孔桩+止水帷幕时，钻孔成桩质量欠佳（断桩、未咬合等）；高压旋喷桩由于土层变化大、施工操作不当（提升过快）等原因导致桩身弱点，作业时间和施工顺序不连续产生过多冷接头；钻孔桩垂直度控制不佳、高压旋桩施工过程中遇到障碍使孔位发生了偏移导致桩位间没有形成很好的连接等原因均会形成渗水通道。

二、 风险管控措施

(1)高度重视围护结构施工过程质量控制，对结构质量、垂直度、接缝质量、清孔要求等施工工艺均要严格按要求施工。

(2)基坑开挖前应做好开挖条件验收工作，对项目组织机构、值班巡查要求及安排、监测点布设、应急物资及预案进行全面细致核查。

(3)技术人员通过分析地质情况和围护结构设计情况及施工记录，对有可能涌水涌砂位置，提前在基坑外采用WSS注浆加固，在基坑内接缝处随挖随封钢板。

(4)结合项目实际，做好应急桌面推演和应急实地演练。

(5)施工过程中设安全防护人员，24小时不间断观察，如有险情则及时排除或撤离。

(6)基坑开挖到位后，应提前做好策划安排，创造良好条件尽快进行结构封底。

三、事故应急处理措施

(1)当发生涌水涌砂突发事故时，现场值班领导、安全员或工班长，应立即组织人员迅速撤离危险区域，以人为主，确保人员生命安全。

(2)撤离危险场所后，立即清点现场施工人员数量，查看有无人员未撤离现场，同时向值班领导汇报事故时间、地点、涌水涌砂、受伤人员等情况。

(3)值班领导在接到报告后，立即报告通知项目经理、副经理、总工程师及相关救援小组人员到达现场，立即启动应急抢险程序。

(4)根据应急预案，马上建立抢险应急组织结构，一般由总指挥长、副指挥长、技术组、施工组、物资组、监测组、后勤组及联络公关组等部分组成。并明确组织分工，具体任务落实到人。

(5)在现场应急处置的基础上，尽快组织各参建方对事故分析研究，根据渗漏情况、周边环境变化，确定相应的救援方案和抢险施工技术方案，指导抢险和救援工作。如果参与人员欠缺相关技术经验，可聘请相关专业专家指导。

(6)抢险施工技术方案应该落实到图纸和施工方案，经审批后交付现场实施。抢险技术方案宜分为两个阶段进行，第一阶段应该以堵住漏点和应急处置为主，第二阶段才考虑周边环境修复。

(7)现场做好安全和技术交底工作，全过程施工应实时跟进，并根据现场观察情况和监测数据对抢险施工方案进行适当调整。

(8)现场采取安全警戒线或隔离措施，防止其他人员进入危险区域，避免事故损失的扩大。

(9)及时联系受影响区域重要管线（燃气或供水等压力管道）、建构筑物和路桥产权单位进行巡查、监测或应急处理。

(10)根据事故损失情况，按照相关规定，及时上报相关部门，必要时利用社会力量及时控制事故损害程度。

四、常用应急处理技术方案

(1)当渗漏量不大时，应第一时间采用塞棉絮、木塞封堵、塞堵漏灵、封钢板等封堵措施。

(2)当渗漏量较大无法堵住时，基坑内侧一般采用堵排结合，先用棉絮封堵漏水点，盖上棉被，再用沙袋填充砂土进行反压，并适当设置2-3条泄压水管，争取引出部分清水泄压并堵住泥沙。沙袋反压基本平衡后，可视情况在沙袋堆上浇筑砼加强保护。

(3)基坑外侧调集WSS钻注一体机注入水泥浆和水玻璃混合双液浆封堵漏水点。利用混合双液浆凝结速度快，强度提高快的特点封堵渗漏通道，达到堵漏目的。

水泥的水解产物Ca(OH)与水玻璃相遇迅速结合成一种水泥胶状体，其反应机理：

Na2 O ·nSiO2+ Ca(OH)2+ mH2 O— CaO ·nSiO2·mH2 O+ 2NaOH

1）材料：水玻璃(波美度35～40)，模数3.0～3.4；普通硅酸盐水泥，PO 42.5，水泥浆液水灰比为1：1。

2）正式混合液注浆前应进行试配，以确定混合液根据需要在10s-20s内凝固，配置的水泥、水玻璃浆液比重为1：1。

3）注浆位置一般宜设置在紧贴冠梁外侧的漏水点处（①）和其左右各1m（②、③）处，施工顺序按照①-②-③为一组，按以上顺序重复3-5次为一循环。注浆管从孔深渗漏点以下5-10m处为初始提升位置向上提升注浆，并于渗水点以上2-5m处停止注浆。

4）注浆方式为间歇性注浆，即从注浆底面向上，每间隔0.5m一注浆，注浆量控制为1m³，若孔内注浆压力达到0.5MPa，则立即提升注浆管0.5m，提杆后停顿15分钟凝固后，再进行注浆。

5）注浆完成一循环后，根据现场渗水情况，若仍有渗水，则在原位置提升0.5m初始深度，即渗漏点以下4.5-9.5m处间歇性提升注浆管，重复以上循环。

6）上述注浆点循环注浆完成后，在外侧再设置1-2排梅花间距1m注浆点加强封堵效果。

五、结束语

一旦深基坑发生涌水涌砂事故，会造成较大的经济损失，延误了工期，甚至造成周边建筑物倾斜倒塌、管线破坏、交通瘫痪和人员伤亡，教训十分深刻。通过相关事故，主要有以下几点体会和认识：

(1)软弱土层地区的深基坑极易发生涌水涌砂事故。

(2)软弱土层地区的基坑围护结构属于止水结构，施工中的过程控制十分重要,围护结构质量的好坏直接关系到基坑及周边环境的安全。

(3)采取有效的风险管控措施能大大减少软弱土层地区的深基坑涌水涌砂事故发生。

(4)事故发生后采取及时有效的应急处理措施，能避免事态扩大，降低事故损失。

参考文献：

[1] 梁炯望.锚固与注浆技术手册[M].北京:中国电力出版社. 1999

[2] 钟越.深基坑地下连续墙涌水涌砂防治方法探究[J].建筑工程技术与设计. 2018, (18):4322.

[3] 杨东 深基坑涌水事故的处理与应对措施[J].建材与装饰(中旬刊). 2007,(08):189-190

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