水运工程中预防深基坑透水与管涌的措施分析
在水运工程中,船闸工程结构复杂,深基坑工程是其重要组成部分,具有施工难度大、危险性较大等特点,水运工程深基坑的开挖深度多大于5m,周边工程地质条件复杂。近年来,我省的水运工程中船闸工程在其施工过程中,均出现了不同程度的船闸深基坑透水、管涌现象,透水、管涌的作用力强、危害性大,对深基坑的开挖造成严重的安全隐患,其造成的后果对施工也影响巨大。因此,在水运工程的深基坑施工中,除了加强基坑监测、地下水位观测外,还需要对基坑透水、管涌进行了分析、总结,提出科学有效的解决和预防措施,保证深基坑工程施工安全和稳定。
1 深基坑透水与管涌概述
1.1 深基坑透水与管涌概述
深基坑透水是水运工程基坑中经常遇到的一种现象,主要指在基坑开挖深度较深时,地下水透至基坑的现象,多在地下水位高于基坑开挖底板时,地下水破坏围岩由基坑四周或坑底涌入。而深基坑管涌(图1)是指在地下水渗流作用下,土体中的细颗粒沿着粗颗粒孔隙通道,当土体中的渗透流速变大到一定程度时,土体中的细颗粒被地下水冲刷带走,逐渐形成更大的流通通道,最终导致基坑失稳的现象。管涌破坏是渐变过程,可能发生在基坑局部范围,若无适当的处理措施,其破坏范围会逐步扩大。
图1 深基坑中管涌破坏示意图
1.2 透水与管涌产生的原因
在水运工程深基坑中,发生透水的原因主要是因为地下承压水压力较大,易冲破或刺穿覆盖土层,形成地下水透水;在一般情况下,基坑透水水量较均匀,透水口径不会随着透水极速增大,透水路径基本为竖直方向;影响基坑透水量大小的主要因素有地下水补给来源、大气降水、入渗系数、围岩渗透系数、含水层厚度、渗透通道、埋藏深度等。发生管涌的原因主要是河道与基坑相通形成涌水通道,造成了河道水管涌;一般情况下,涌水水量、涌水口径逐渐增大或极速增大,涌水翻沙,引起周边基底和土层塌陷,甚至引起建筑物塌陷,涌水路径为河道方向水平加竖直方向都有;基坑管涌形成必须具备岩土粗颗粒之间的孔隙直径大于细颗粒直径、地下水渗透力能够带动细颗粒在其孔隙间移动两个条件。
1.3 深基坑透水与管涌的危害
深基坑透水和管涌对基坑工程的稳定和安全造成巨大的威胁,可以使基坑坑壁失稳,或致其坑壁岩土体发生机械潜蚀,引起突发性大量涌水而淹没基坑,导致基坑失稳、周边建筑物变形塌陷等情况,给水运工程深基坑施工带来巨大的威胁和困难。
2 深基坑透水与管涌险情判断
在深基坑工程中,如果发生了透水与管涌事故,首先需要对透水与管涌的情况及其严重程度进行判断,并根据其判断结果制定和执行应急处理方案。对于透水与管涌的严重程度判断,需要结合基坑周边道路、建筑物等的重要性程度,按照基坑涌水的浑浊度、涌水中含砂的情况、涌水口的直径及其扩展速率、涌水量及涌水水头等多方面综合考虑。
2.1 在深基坑工程中,当基底地面出现隆起、有水渗出或细流流出等现象时,是即将发生管涌的预兆。在地下水压力的作用下,地下渗透力将土层中的细颗粒带出来造成土体中形成大的贯通通道,使地下水有良好的流动通道,造成大量的土颗粒被带出,最终形成管涌事故,进而造成基坑破坏和失稳。
2.2 当基坑发生透水与管涌后,若突涌口的涌水量较小,水流流速不大,水中的含泥砂量少,突涌口堆积少,可判断为较轻的管涌。这种情况下对管涌口可不做处理,只在在附近挖集水坑设水泵集中抽排,同时视情况可采取一定止水、降水措施即可。
2.3 在基坑发生透水与管涌后,虽开始管涌程度较轻,但若其涌水量不断增大,管涌口径不断扩大,含泥砂量也逐渐增多时,说明基坑管涌程度在不断发展,属于重大险情,需要及时进行处理,以避免出现更大的损失。
2.4 若基坑出现透水与管涌后,突涌口直径大,涌水量多而且急,含泥沙量的很高,在基坑内形成较大的堆积的等情况,这些属于严重的管涌事故,必须要在第一时间执行事先制定的应急处置预案,以免出现整体基坑破坏,造成无法挽回的损失。
3 水运工程中深基坑透水与管涌的处理措施
本文结合我省水运船闸工程深基坑施工(图2)过程中,发生的透水、管涌情况,施工单位第一时间汇同项目办、设计单位,决策相应的应急处理措施,对深基坑透水与管涌形成了有效的控制。
文章来源:《预防医学情报杂志》 网址: http://www.yfyxqbzzzz.cn/qikandaodu/2021/0708/573.html
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