摘要：以广州市某新建地埋式污水处理厂基坑为例，分析基坑涌水涌砂发生原因并详细介绍工程施工过程中涌水涌砂发生及处置分析过程。并在此基础上，提出了围护结构施工及土方开挖过程中防止涌水涌砂的一些做法，对类似工程具有较好的借鉴意义。
关键词：深基坑；涌水涌砂；处置
一、前言
水污染已成为城市化进程中的不容回避的重要问题，各省市大量新建污水处理设施。常见的施工形式为地埋式（下沉式）污水处理厂，采用此种形式施工基坑深度往往较深，多大于5m，深基坑围护结构涌水涌砂是目前施工的一大难题，基坑出现涌水涌砂就会引起基坑周边地面及围护结构沉降，涌水涌砂不能及时有效的控制，容易导致基坑围护结构失稳及基坑垮塌等安全隐患或事故。
二、工程概况
广州市某新建污水处理厂占地面积4.5公顷，采用地埋式（下沉式）污水处理厂形式。项目扩建污水处理规模为15万立米/日，配套污泥浓缩脱水干化设施，污水处理工艺为MBR工艺，出水水质执行国家标准《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）V类水和《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准的较严值。基坑围护结构采用φ850mm@600mm三轴搅拌桩止水帷幕+φ1200mm@1500mm旋挖钻孔灌注桩+锚索+钢筋混凝土角撑的支护体系。基坑共设置六道锚索支护+三道钢筋混凝土角撑的支护形式。
本项目所处地貌上属珠江三角洲冲积平原，施工场区地势比较平坦，基坑临近河道。地下水类型主要为上孔隙潜水，富存于第四系淤积粉砂层、第四系冲洪积粗砂及砾砂层之中。场区砂层分布广，厚度大，含丰富的地下水。
三、基坑涌水涌砂情况概述
基坑西侧开挖至第三-四层腰梁位置围护结构开始出现较大渗漏水，水流夹砂夹泥涌出，西侧施工道路地下出现部分脱空现象，最深达3.7m，地表也出现大面开裂现象，影响区段长度约32m。基坑监测数据反映基坑周边地表沉降较大，变形速率、累计变形值均超过规范预警值：
周边地表沉降监测点C87、C89、C92、C93、C94、C95、C96（位于基坑西侧）的变化速率分别为：-5.18mm/d、-6.05mm/d、-5.71mm/d、-5.81mm/d、-6.32mm/d、-6.21mm/d、-6.07mm/d已超出设计报警值（±50mm，5mm/d）。
四、基坑涌水涌砂原因分析
现场涌水涌砂发生区域为基坑西北角，此区域水文地质复杂，有富水砂层，地下水较发育。
（1）三轴搅拌桩止水帷幕存在施工缺陷，搅拌桩垂直度局部未达到设计要求，可能存在部分桩与桩之间的搭接质量未达到设计要求，形成了漏水通道。
（2）基坑范围内地下承压水与河涌河道相邻土层之间存在透镜体，粉土与细砂互层与地下水相互作用产生水力联系导致水平水压力使三轴搅拌桩桩间产生涌水涌砂。
（3）施工过程中三轴搅拌桩止水帷幕冷缝处理时局部旋喷桩与支护桩未能较好咬合，基坑外侧临近河涌，在饱和动态含水砂层中施作高压旋喷桩，浆液容易被水流冲走，成桩质量不佳。
（4）锚索钻孔施工导致三轴搅拌桩止水帷幕失效。
五、基坑围护结构涌水涌砂处置措施
通过对基坑涌水涌砂原因的分析，施工现场采取了一系列的处置措施，确保了基坑的施工安全。
5.1堵漏施工
堵漏点分以下几种情况：
（1）基坑开挖过程中有涌水可能的位置；
（2）基坑开挖过程发现的渗漏点；
（3）基坑开挖过程发现的围护结构涌水涌砂；
5.1.1 围护结构预封堵
围护结构施工过程中，发现三轴搅拌桩止水帷幕可能有施工冷缝位置，在基坑开挖前采用两根φ600的双管旋喷桩进行冷缝处理预封堵。
5.1.2基坑开挖期间一般渗漏点封堵
围护结构的一般渗漏点，发现一处采取措施封堵一处。该类渗漏点可采用冲击钻斜穿漏水点钻孔，然后安装有止浆装置的注浆针头，用聚氨酯注浆泵压入水溶性聚氨酯封堵。
5.1.3基坑开挖过程较大水流的渗漏点封堵
发现有较大水流的渗漏点时，可采用在漏水点位置埋设塑料管引流，管上安装闸阀，周围用快速水泥封堵，水泥凝固后，关闭塑料管闸阀截断水流，达到封堵的目的。
5.1.4基坑开挖过程的涌水点封堵
围护结构上出现涌水，可采用带阀门的钢板进行封堵，将钢板与支护桩钢筋焊接牢固，周边用棉絮堵塞，用快速水泥将周围封堵。待快速水泥凝固后，关闭阀门即完成封堵。
当涌水量较大，无法采用钢板封堵时，可选用棉絮堵塞，然后堆码砂袋并回填土方反压，坑外用聚氨酯或水泥-水玻璃双液浆进行注浆处理。
渗漏严重的位置，加密地面沉降及围护桩位移监测频次，地面出现空洞立即采用河砂、黏土进行回填及夯实。
5.2注浆施工
放样出钻孔位置，钻机到位并调整钻杆角度（注浆孔与地面垂直），确保水平位移及倾斜度满足规范要求。钻孔时应待相邻孔位上水泥浆凝固并已达到设计强度时，成孔后进行清孔并检查成孔质量。
图1 钻孔示意图
钻孔完成后即可安装钢花管，采用规格为φ48×3.5mm钢花管。
地表加固注浆每根间距3m×3m梅花形布置，共设置6排，注浆孔与地面垂直。孔深为6m，其中钢花管外露长度为50mm。
基坑堵漏注浆间距0.8m×0.8m梅花形布置，共设置2排，注浆孔与地面垂直。孔深为18m，其中钢花管外露长度为50mm。
钢花管开四排注浆孔，孔径10mm，注浆孔间距250mm，单排孔间距1000mm，四排开孔交错布置。
注浆水泥采用42.5普通硅酸盐水泥，水泥净浆水灰比0.8：1~1：1，双液浆质量配比暂定为水：水泥：水玻璃=1：1：0.2（具体现场试验确定），水玻璃浓度采用38~43波美度。采用压密注浆，注浆压力控制为0.4-0.7Mpa，达到注浆压力并稳压1min后，结束注浆完成封堵。
六、结论
结合现场监测结果，表明基坑在采取以上处置方法后，监测点变形速率控制在安全许可范围内，基坑涌水涌砂取得较明显效果。
（1）本工程基坑涌水涌砂处置方案合理有效，对于同地区类似基坑开挖具有一定参考意义。
（2）三轴搅拌桩止水帷幕施工过程中难以达到设计垂直度及质量要求，因此，设计单位时应充分考虑这些施工工艺要较高的工序，增加搭接量或对地质情况薄弱段采取加强措施。
（3）三轴搅拌桩遇岩面无法进入时，应在岩面采取座浆措施，确保止水效果。局部砂层与中微风化岩直接接触处采用高压旋喷桩进行桩间封底加强止水。
（4）周边存在河涌等含水砂层中施作高压旋喷桩，浆液容易被水流冲走，成桩质量差，设计应考虑补强措施。
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作者简介：梁巧颖，工作单位为广州市净水有限公司，主要从事建筑工程施工管理。
论文作者:梁巧颖
论文发表刊物:《基层建设》2019年第21期
论文发表时间:2019/10/14
标签：基坑论文; 注浆论文; 污水处理论文; 结构论文; 钻孔论文; 钢花论文; 水泥论文; 《基层建设》2019年第21期论文;