浅析软基开挖中涌水及流沙问题的处理

1、浅析软基开挖中涌水及流沙问题的处理夏堃 1（ 1.辽宁宏禹水利工程建设监理有限公司，辽宁沈阳）摘要：当基础深度在天然地下水位以下时，在基础施工中常常会遇到地下水的处理问题。特别是在岩土结合部且结合部岩石较为破碎时，地下水由岩石裂隙或岩石缝隙中大量涌出淹没地基，严重影响基础的承载力和施工进度。在处理这类问题的过程中，应注意堵水、排水相结合，在确保边坡稳定安全的前提下保证基础的处理质量。关键词：深基坑；流沙；涌水；基础换填1. 前言软土是指滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。具有天然含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、固结系数小、固结时间长、

2、灵敏度高、扰动性大、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大等特点。一般来说，基坑开挖要具备必要的条件： 首先保持基坑干燥， 为施工作业提供便利；其次是确保边坡稳定，确保施工的安全。有的基坑积水或土质稀软，工人难以立足，无法施工；有的出现“流砂现象”导致边坡塌方，地质破坏；有的内部基坑土体发生较大的位移， 影响邻近建筑物的安全。 之所以会出现这些异常情况，都是由地下水引起的。 所以，在基坑施工中应对地下水的处理给予应有的重视。本文通过分析实际施工中软基开挖过程中涌水及流沙处理的具体经验， 总结相应的处理措施。2. 工程概况本标段为南水北调东线穿黄河工程北区工程的滩地埋管标，3进

3、行按 100m/s设计，为有压内圆外城门洞型断面，内径7.50m，总长1600.00m。起始桩号：4+934.807，终止桩号： 6+534.807，纵坡1/2500 ，埋管采用现浇钢筋混凝土结构，底部铺设素混凝土垫层、碎石垫层（岩基除外）。埋管沿线局部地基的饱和沙壤土和细砂存在振动液化，基坑开挖渗、排水，高边坡稳定和渗透变形稳定，岩土交界地基不均匀沉陷等问题。工程区地处柏松山以东，原位山枢纽引河以北至黄河南岸之间的黄河滩地，地面高程 41 42m，建基面高程 2627m。工程区地下水为第四系松散土层孔隙潜水，受黄河水和雨季降水渗透补给， 埋藏壤土、沙壤土层中，潜水位高程 37.2 38.5m

4、 之间。涌水及流沙情况发生在桩号：6+434.8076+304.807，本段为埋管段末端及其与穿黄隧道连接处，岩体裂隙发育，较为破碎，强风化状。且距离黄河较近，再加上黄河上游调水使黄河水位上升，本段软基涌水及流沙现象较为严重。3. 问题及措施3.1 流沙问题的处理施工至桩号 6+304.807 时，开始出现流沙现象。虽然排水井井口高程36m，井深 30m左右，且在该段增加了井的密度，达到每7.5m 一口排水井，但流沙现象仍较为严重。渗出的水流携带大量的细砂流到建基面上，不仅覆盖了建基面，也覆盖了基地两侧的排水沟。 通过增加排水井改善流沙情况已无法实现，只有直接处理流沙。在处理流沙的施工过程中采

5、用了以下措施:覆盖在建基面上的流沙先不要清理，留作保护层以保护流沙下的建基面原状土不会过多的受到渗水的浸泡和侵蚀，以利于清除流沙后的施工。在不稳定的渗水边坡上加密木桩竹排加固边坡，由于流沙较为严重，本段工程采用长度 4m的木桩以间距 0.5m 布置，相邻木桩之间架设竹排， 在竹排的挡土面再铺设土工布。 架设 2 排这样的木桩， 个别严重的地方架设 3 排。采取这样的措施可以防止流沙被水流带到建基面，且水流可以由孔隙渗到排水沟。在边坡底部（基底两侧）加深排水沟，且在排水沟上铺设土工布。此项措施为了防止在排水沟内汇集的水渗向基槽内。由于本段流沙段较长，在基础开挖时长度不宜过长，一般 20 30m，

6、且在未开挖的下游边坡处用土堆一道高约 0.5m 的围堰，以挡住下游未开挖处的流沙。为了防止渗水在基槽底渗出，在已开挖的基槽四周开挖浅的排水沟，并在四角开挖集水坑。在采取了以上措施后，处理流沙的效果十分明显。不但减小了流沙对施工进度的影响，也确保了建基面的安全稳定。在运用以上方法时应注意几个问题：经常观察边坡，及时发现滑坡、塌方的征兆，并及时的架设、加固木桩以稳定边坡。注意木桩竹排的日常维护，及时发现损坏的木桩竹排。及时排出排水沟、集水坑内的积水，防止排出的地下水回渗而流入基坑。基底的附加排水设施应与排水井一起使用。当施工至桩号 6+384.807 时，流沙状况改善。施工可正常了。3.2涌水问题

7、的处理地基开挖至桩号 6+414.807 时（距岩土过度段 20m），在没有任何预兆的情况下，挖掘机在作业的过程中挖出了 1 个“泉眼”，涌水孔成规则状直径约 200mm3的圆，疑似地质勘探的探孔，粗测流量约为 80m/h 。经讨论用挖掘机将长 4m的木桩下垫折叠起的土工布按入涌水孔内， 插入后出水量明显减少， 但仍有水流涌出。此时基槽内已有约 200mm深的积水且水流冲刷出深 200mm、宽 500mm的水沟。由于水流携带大量的泥土在基槽内形成较厚的淤泥层， 在基槽设水泵排水暂时无法进行。由于积水的较长时间浸泡，已开挖的建基面表层土以下 300mm-500mm也已形成淤泥状。在地下水压力的作

8、用下水流通过较小的裂隙又形成了许多较小的涌水孔，直径多在 20mm-30mm，再有边坡坡脚处也开始有流水涌出，总的出水量仍然较大。边坡由于水流长时间的冲刷和浸泡开始出现裂缝，并有滑坡的可能。针对如上情况可采取以下措施：堵孔，减少大量涌水。对于较大的涌水孔用长木桩封堵，以大幅减少出水量。对于较小的涌水孔可以暂时不做处理，但要注意观察看是否有变大的趋势，以便及时的处理。排水，排除积水减小积水对下层土的侵蚀。排水时以下两个方面应同时进行：涌水处排水。对于位于坡脚处的采用封堵方法无效的涌水孔，可以现场取土修建一道小围堰阻挡水进入基槽并通过排水沟引导积水抗中。 小围堰和排水沟的设置可以参照处理流沙时的设

9、置方法。排出基槽内积水。加固稳定边坡，提供安全的作业环境同时减少滑坡造成的淤泥增加。由于可能滑坡的土体体积较大， 木桩的设置间距可适当减少， 并增加木桩的排数以确保边坡的稳定。清理淤泥，换填碎石。采取以上措施后，槽内积水明显减少，剩下大量的淤泥。本部分基础换填采用换填碎石而不是碎石土， 是由于此段渗水较严重， 碎石土阻断了水流的流动且易使土液化造成基础的不稳定， 而碎石则可以使水流自由通过，不会影响基础的稳定。由于渗水时时进行，不断有泥土随着水流进入基槽，挖掘机一次性把淤泥挖除难度很大。于是采取逐步挖除，逐步回填碎石的方法。碎石要事先在未受淤泥影响的建基面上备足，以便挖掘机及时取用碎石填筑，防

10、止淤泥流动到已清除的基槽影响换填质量。 挖掘机清除淤泥时应挖到原状土，然后迅速填筑碎石，碎石分层填筑，分层厚度 30cm，先用挖掘机挖斗拍压，待填筑出可供挖掘机行驶的作业面时再由挖掘机碾压。当填筑到边坡处的涌水孔时， 将涌水孔挖深约 50cm，在涌水孔周围均匀设置四根木桩，间距约 100cm呈“口”字形布置， 在木桩外围设置竹排呈 “井”字形，然后在周围填筑碎石形成一个排水井， 再放置若干台水泵， 这样不仅可以使基槽内的水通过碎石的缝隙汇集到排水井，也可以使此涌水孔的水不会进入基槽。在换填碎石的过程中需要注意以下问题：淤泥一定要挖除干净，防止基础不稳定。碎石中不应有杂物，特别是泥土、草木之类。碎石的粒径级配应适当， 不要影响水流的通过， 同时通过碾压应达到密实。在确保安全和质量的前提下，作业的速度应该适当加快，可以防止新产生的淤泥增加施工难度和费用。通过采取这些措施并严格的实施，碎石换填作业进行的较为顺利。4. 结束语流沙和涌