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基坑勘探孔诱发的管涌处理

2013-01-09

城市道桥与防洪 2013年7期
关键词:粘土管内标高

陈 磊

(上海城建市政工程(集团)有限公司,上海市 200065)

1 工程概况

1.1 车库概况

车库工程主要分为两层停车区域和单层出口区域,基坑总长313.00 m,西侧紧邻地铁9号线松江体育中心站(装饰装修阶段,尚未运营)并与车站共墙178.00 m,东侧与松江体育馆主体结构相距27.13 m,南侧为乐都路,北侧为荣乐中路,见图1。

图1 地下停车库工程总平面图(单位:m)

围护结构主要采用600 mm厚地连墙,西侧墙深33.7 m(共墙部分墙深30 m),其他区域墙深22.2~23.9 m不等。主体基坑各区由3道封堵墙(φ800@1000的钻孔灌注桩+φ850@650搅拌桩止水帷幕)分隔。基坑划分为六个区段,其中Ⅲ-1区长92.33 m,宽63.11 m,基坑深度10.65 m和12.05 m,基坑面设置钢筋混凝土栈桥板,支撑采用3道钢筋混凝土支撑。

本工程基坑西侧环境保护等级为一级,其余部分环境保护等级为二级。

1.2 勘探孔涌水情况简述

2012年11月19日,Ⅲ-1区开始进行土方收底施工,先行开挖北侧土方。该块土方坑底存在变坡区域,坑底绝对标高分别为-7.15 m、-8.35 m,落低深度1200 mm,高标高底板及低标高底板须一次浇筑完成。2012年11月25日中午,在进行标高-7.15 m挖土收底作业时,现场施工人员发现有承压水从土面涌出,水量较大,含砂,适时土面绝对标高-7.15 m。涌水点所处位置及险情发生时情况见图2~图4。

图2 涌水点位置平面图

图3 涌水点位置剖面图

图4 涌水情况现场

2 工程水文地质

根据勘察成果,场地为古河道沉积区,缺失⑥层暗绿色硬土层,分布有⑤2、⑤3和⑤4层古河道沉积层,其中⑤2层分布较为稳定,⑤3和⑤4层不连续分布。受古河道影响,⑦1层局部分布,⑦2层层面有一定起伏,其下分布的⑧、⑨、⑩、11○、12○层分布较为稳定。地基土自上而下为①填土层、②1灰黄~青灰色粘土、③灰色淤泥质粉质粘土、④灰色淤泥质粘土层、⑤1-1灰色粉质粘土层、⑤1-2灰色粉质粘土夹粉砂、⑤2灰色粉砂层、⑤3灰色粉质粘土层;⑤4灰绿色粉质粘土层,分布不均匀,层厚变化较大、⑥硬土层缺失、⑦1灰色砂质粉土层、⑦2黄色~灰色粉砂层、⑧1灰色粘土、⑨青灰色粉砂层。

深部承(微)压水位(⑤2、⑦层)埋深在3~11 m之间,Ⅲ-1区⑤2、⑦层直接接触,水力相通,见图5。

图5 Ⅲ-1区地质剖面图

3 涌水原因分析

经过现场摸排并研究岩土详勘资料,该涌水点应为一静力触探孔,可能由于勘探孔施工完成后未按要求用填充并振捣密实造成涌水。该静力触探孔孔径3~5 cm,孔深80 m,进入⑨号土层,见图6。

4 施工具体技术措施

4.1 第一次处理措施(涌水处套打Ф273钢管)

2012年11月25日,施工单位决定先行将涌水点处土方挖深1.5 m,将虚土及此前涌出的砂挖出,在涌水处套打Ф273钢管并用挖机垂直下压,直至插入开挖面以下6 m,钢管内置一6 t水泵,持续抽水,使涌水点仅限钢管内部,对钢管外部施工无影响,见图7。其后涌砂情况渐渐得到好转,涌水中基本不含砂,拟定待该块混凝土底板浇筑完成后再行对涌水点进行处理。

图6 涌水原因示意图

图7 Ф273钢管套住涌水点

4.2 第二次处理措施(外部套打Ф1200钢管)

该涌水点位于本工程不同深度坑底变坡区域,且按设计图纸要求,在附近有一集水坑。2012年12月6日,在进行落低区域底板收底施工时(土面绝对标高-8.35 m),可能由于周边土体的挖除扰动及卸荷,在第一次已经临时处理的Ф273钢管外再次发现涌水情况,涌水基本为清水,无砂,见图8~图11。

图8 涌水点平面图

图9 涌水点剖面图

图10 现场涌水情况(1)

图11 现场涌水情况(2)

2012年12月7日,施工单位在Ф273钢管外另加套打Ф1200钢管,最终插入开挖土面以下2.5 m,并将钢管高出-7.15 m标高的垫层面部分割除,在 Ф273管内下泵持续抽水,Ф1200管外涌水渐止。后用双快水泥及混凝土将Ф1200钢管外部临时封堵。后 Ф273管内持续出水,Ф273管与Ф1200管之间尚有少量冒水情况,水量较小,基本不含砂,见图12~图15。

图12 Ф1200钢管加工成形

图13 Ф1200套住涌水区域

图14 Ф273管内下泵持续抽水(1)

图15 Ф273管内下泵持续抽水(2)

4.3 后续处理措施(封堵)

(1)施工单位将Ф1200钢管顶标高控制在高标高底板的垫层底部,且与底板钢筋焊接牢固,Ф273钢管接出高标高底板的顶面且外壁一圈满焊止水片2块,Ф273钢管以外部分均与底板混凝土一起浇筑,管内持续抽水,见图16。

图16 底板浇筑前涌水点处理措施

(2)待Ⅲ-1区大底板浇筑完成养护7 d后,将Ф273钢管位于底板面以下部分内壁焊接环状止水片1块,测得管内土面至底板面深度为10.5 m,后将钢管接高至地面以下3 m(绝对标高+0.60,目的是为了稳定水面,保持静止水位)。对该涌水部位采用如下封堵方法(见图17):

a.用水泵将管内水抽至孔底,提出水泵;

b.向管内猛灌细石混凝土至底板垫层部位(绝对标高-7.15 m);

图17 涌水点封堵处理

c.在混凝土初凝后,管内的水位无明显的升高,说明混凝土灌注的效果较好;

d.当判定已达到效果后,向管内灌入细石混凝土至距底板顶面约10 cm位置(绝对标高-5.85 m),混凝土灌注结束,及时观测管内水位的变化情况,以判断封堵的实际效果;

e.待管内灌注的混凝土初凝能符合要求,并能确定封堵的实际效果满足要求后,即可割去所有外露钢管;

f.钢管割去后,在底板顶面以下10cm处采用铁板焊封管口;

g.管口焊封后,用水泥砂浆抹平管口,涌水点处理工作结束。

5 经验教训

整个管涌及其处理过程,施工单位严密监控地铁车站及松江体育馆沉降变形情况,整个过程无明显异常变化。

通过本次案例,为提高基坑工程安全性,避免出现类似险情,总结经验如下:

(1)涉及有管材或深层孔打入承压含水层时,一定须重视回填材料,严格检查,精心施工,否则将可能酿成极为严重的后果。

(2)建议建设单位在岩土详勘期间委派专业机构进行勘探质量监控。

(3)工程前期岩土勘察过程中,深层勘探孔建议尽量布置在基坑围护外围。

[1]夏明耀,曾进伦,等.地下工程设计施工手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1999.

[2]DG/TJ08-61-2010,基坑工程技术规范[S].上海:上海市城市建设和交通委员会,2010.

[3]刘建航,侯学渊.基坑工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2009.

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