关键词：超深基坑，流砂，承压水，地墙接缝，应急处置
1.工程概况
12号线漕宝路站位于漕宝路北侧地块和道路结合部地下，沿漕宝路呈东西走向，车站东端设换乘通道跨沪闵路，与沪闵路东侧的既有1号线漕宝路站采用通道换乘。车站周边环境复杂，东北侧创新基坑距沪闵高架桩基最近约28.9m，运行中的轨交1号线距离车站创新基坑约51.7m，南侧漕宝路污水泵站距离东端头井约29.5m且基坑南侧存在大量地下市政管线，特别漕宝路下1200mm合流污水管距车站结构仅有4.5m。本车站，为地下四层三跨现浇混凝土结构，全长150m（内净），总宽22.8m，车站标准段开挖深度约28.6m，端头井开挖深度约为30.1m（西段）和30.4m（东端）。车站主体部分围护结构采用1200mm厚连续墙。东端头井北侧两幅地墙51m，其余端头井墙深56m，标准段南侧墙深54m，标准段北侧墙深49m。本车站下二、三层板采用逆作板法施工，沿基坑深度设置八道支撑（端头井处9道），第一道支撑采用800×800mm的钢筋混凝土支撑，第五道、第七道支撑结合下二、三层板采用逆作，其余采用φ609mm钢管支撑，其中第八道支撑为双榀。
2.水文地质
（1）拟建场地内浅部暗浜局部发育，对施工有不良影响。
（2）第③层为灰色淤泥质粉质粘土，流塑，高等压缩性，对基坑支护结构稳定性不利，③层内夹有薄层粉性土，开挖时局部可能会产生管涌、流砂。
（3）第④1层为灰色淤泥质粘土，夹极薄层粉砂，土质软弱，呈流塑状态，抗剪强度低，具流变特性和触变特性，是影响车站基坑支护结构稳定性的主要土层。
（4）第⑤1-2为灰色粉质粘土，厚度相对较大，夹多量薄层粉性土，土质不均匀，呈软塑—可塑状态。
（5）第⑤2层为灰色砂质粉土夹粉质粘土层，呈稍密—中密状态。
（6）第⑤3-3层为灰色砂质粉土，夹薄层粘性土及粉砂，呈中密—密实状态。
（7）第⑤3夹层为灰色砂质粉土夹粉质粘土，局部夹粘质粉土及多量粘性土，土质不均匀，呈中密状态。
（8）第⑦2层灰色粉砂，土质密实。
（9）第⑨层灰色粉砂，土质密实，是建（构）筑物良好的桩基持力层。
（10）本场区下部第⑤2层属微承压水，第⑤3-3层、第⑤3层、第⑦2层分别属承压水，根据上海市已有资料，微承压水和承压水的水头，均低于潜水水位，呈年周期性变化。经抽水试验前水位观测，第⑤2层微承压水水头埋深为地下7.00m，第⑤3-3层承压水头埋深约为4.48m，第⑦2层土的承压水位为地下8.02m。
3.基坑开挖突遇流砂，应急预案及时启动
当东端头井开挖至28m深度，施工至第九道钢支撑时，现场施工员发现挖机在南侧地墙侧开挖时，地墙接缝处出现流砂现象，并立即向总包项目经理进行汇报。项目经理、项目工程师、总监理工程师立即都到达现场观察，经观察，挖土面－24m，流砂呈灰色，应为⑤2层砂质粉土，漏点位置为地墙接缝。初步判断为地墙接缝漏水，在坑外⑤2层微承压水压力下产生流砂，已经流出砂土量约在2个立方米。此时东端头井地墙累计变形量在80mm~100mm。
项目参建各方当场决定启动本工程基坑施工应急预案。要求施工单位立即先对流砂面上进行覆土，并吊运水泥包进行围、堆。虽然流砂流量不大，但这该土层砂性比较重，透水性较高，项目参建各方立即按应急预案成立了应急救援小组，抢险救援小组及时掌握、了解流砂进展状态，及时传递、反馈信息；迅速与有关部门密切配合，协助查明流砂的原因、性质、预测事态的发展趋势，为领导决策提供依据；对可能危及的重点，要害部位和设施采取果断的防范、补救措施，防止损失和影响的扩展。加强值班和报告制度，认真落实逐级值班制度，如再有突发性事件发生，小组成员应第一时间赶到事故现场，参与处置。事情有进一步恶化态势应立即向上级相关部门报告。抢险开挖期间，抢险小组组长、副组长24小时在工地值班，保证24小时有组员监督。
4.分析原因，制定抢险方案
当天下午，施工总包单位总工程师、专业降水单位、设计单位、地墙专业施工单位、监理单位、项目公司领导全部到达现场。根据各单位意见汇总，及设计建议，同时综合各方信息，进行原因分析后，确认漏点为地墙接缝处。确定了抢险方案，并形成了一份处理报告。
确定的处置措施如下：
(1)、在地墙漏水处先用膨胀带塞缝，用膨胀水泥封堵，然后采用钢板（1~2cm厚）进行焊接封堵。
(2)、立即对第九道钢支撑进行施工，并及时按要求加设预应轴力。
(3)、在坑内漏水漏浆处覆干袋装水泥2米。东端头井地墙所有接缝处打设3根高压旋喷桩注浆，三重管工艺，水泥掺入量不小于45%，养护期7天。加固深度覆盖全部⑤2土层，从－35m～－17m，桩直径1000mm，桩与桩搭接300mm。
(4)、冒砂处在旋喷桩施工前在漏水部位机械引孔，进行压密注浆，弥补地下流砂空洞，注浆粉煤灰：水泥＝1：1。
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(5)、基坑监测加密，3次/天。数据及时分析，对坑外地下水，地面沉降与地墙测斜，立柱隆起数据分析是重点。
(6)、如在之后开挖中发现有新渗漏点，则将该渗漏点周边一定范围采用聚氨脂注浆予以封闭。
(7)、坑内打设两口轻型井点降水井，待坑外水位降至开挖面以下1m后，轻型井点进行降水，对坑内土进行疏干。
5.实施抢险措施
确定方案后，加固机械及加固材料下午送达现场，开始压密注浆及旋喷加固施工。经过1天对几个现有渗漏点的注浆施工，坑内已无大的漏水点，堵漏工作初步告捷。旋喷加固工作全部完成后，进入养护阶段。
在坑内打设两套轻型井点设备，坑外水位满足要求后，开启轻型井点设备，对坑内土进行疏干。
此段时间内，基坑内沉降观测点有每天20mm沉降产生，基坑外因地墙阻隔，没有大的变化，基坑地墙变形速率正常，约每12小时0.4~0.5mm。
6.制定剩余土开挖方案
第九道钢支撑完成后，最后一皮土方厚度约为2m，由于基坑土质较为复杂，已发生过流砂突发事件，决定在渗漏处的地墙接缝处由上之下，用膨胀螺栓固定1cm厚钢板，内填膨胀水泥，同时在外侧打一根聚氨脂双液注浆管以便注浆将渗水点封闭；且坑内工程桩间距较密，基坑挖至坑底后桩头钢筋保护处理很重要，因此最后一层土挖土施工方法是重点。
经参建各方讨论决定挖土采用三台小型挖机，考虑到工程桩比较密，注意保护桩头钢筋。坑底上1米桩间土采用人工配合清除。待开挖至设计标高后，300mm垫层浇捣随挖土随挖随浇。垫层浇捣后进行截桩至设计标高，剥出钢筋。桩头截至设计标高后进行小应变检测。
同时明确最后一皮土方开挖应急预案：如为地墙接缝处渗水，渗水较小采用导管引流，快干微膨胀水泥封堵；若渗水或流砂较大，则在地墙上钻孔，膨胀螺栓固定一块1cm厚钢板，内垫棉花胎，同时在外侧加打一根聚氨脂双液注浆管以便注浆将渗水点封闭；若开挖后坑底冒砂，则迅速将此处超挖一定深度，浇捣一层防水混凝土后迅速施工垫层；若冒砂严重则应立即停止施工并用混凝土覆盖采取其他措施；若周边地下水突降，则检查坑内情况，坑内封堵漏水点并在坑外进行回灌水；若周边管线突然下沉，则基坑外和地下管线间挖管线外侧打入灌浆管进行注浆加固，注浆至坑底标高，水灰比1：1，同时向管线单位报告，共同商讨对策。
7.实施方案并加强观察
待坑内条件满足开挖要求。东端头井采用24小时挖土。开挖阶段，应急小组成员24小时进行挖土监督。
最后皮土方开挖完成后，项目部立即安排人员进行大底板钢筋绑扎工作，要求三天内完成东端头井混凝土浇筑工作。
最终大底板按计划浇筑完成，待混凝土达到一定强度后，东端头井趋于稳定。
8.流砂原因分析
(1)、渗漏源头：漏水漏砂位置为2层微承压水层的土层，微承压水在水压作用下沿地下连续墙缝渗入。将2粉土带入坑内，产生流砂现象。
(2)、地墙施工施工质量原因：开挖出的地下连续墙没有发现有缺损、空洞。墙面平整度垂直度均符合规范，地墙混凝土密实，幅内无渗漏，漏水点均在地墙接缝。地墙接缝渗漏水是该工艺无法避免的，但在该土层地墙缝漏砂量不会很大完全可以正常封堵住。地墙施工质量不是该事件的主要因素。
(3)、支撑与开挖原因：是否由于地墙变形量大而引起的渗漏。如按基坑变形要求，地墙在产生流沙时地墙变形并未超过东端头井设计参考值。由此认为地墙变形并不是渗漏的主因。
(4)、地质因素
地质原因是本工程的一个主要原因。经反复降水及开挖后观察分析，东井南侧地质特别复杂，地下粉土砂性特别大，透水能力，液化程度很严重，而且该区域2层有很多特性引起流沙发生，比如该2层层厚明显有起伏，厚薄不均有上侵下探情况，局部厚达6米以上。由于坑外设置了承压水试验井，该井显示的水头高度－10米，与2层无明显水力联系。坑内挖土降水，坑内外水头差较大，加之连续降雨，坑外地下水位较高，使坑外水压力加大，加剧水压增加。以上各种因素共同造成了该2层土产生液化严重的情况。这些地质状况都很难在开挖前预料到。
(5)、工艺因素
工艺原因是一个重要因素。柔性接口的圆锁口管工艺是一个成熟工艺，但其也有难以克服的工艺缺陷，由于地墙接缝水平刚度低，无法抵抗竖向缝的开裂，如在此采用刚性接口虽仍然漏水但可以避免发生流砂。由于地墙深度达49～56米，成槽至2层后向下还要挖25米以上，根据本项目地质情况，即使采取再好的护壁措施，仍难以避免槽壁塌方，而绕流将不可避免。后一幅墙在前行幅地墙上刷壁，在绕流部位将无法获得正常位置的效果，造成该部位夹泥较厚。这个部位在承压水作用下，在有压力的水流冲刷下，泥皮被逐渐冲刷掉。形成较宽的缝，使粉土在此通道进入坑内，形成流砂。
9.总结
东端头井大底板砼浇捣完成后，基本确保了东端头井基坑安全。此次基坑流砂总量并不大，但为确保周边安全而采取了较为稳妥的保护措施。地墙变形量约0.2mm/8小时，控制的相当好，对基坑及周边环境基本没有大的影响。特别是周边管线及沪闵高架在整个抢险开挖过程中均没有大的沉降，反在坑外加固情况下有微量抬升。此次流砂事件是更充分说明了建立、健全施工应急预案及应急保证体系的重要性，同时为今后类似基坑工程处理相关突发事件提供了宝贵的经验。
论文作者:丁聿铭,
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年13期
论文发表时间:2019/12/9
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