深基坑內管涌、流砂的事故原因及補救措施

靳 虎 聶集祥 肖克云 何逸龍 羅兵兵

黃河科技學院應用技術學院，河南濟源 459000

隨著我國經濟水平的提高，城市化進行的速度也在不斷加快，在城市建設的過程中出現了越來越多的大規模建筑，這些建筑附有較深的超大地下室。而且隨著人們對于居住環境和生活品質的追求，很多大型建筑開始選在在河岸邊進行施工建設。因此，對于建筑物的基礎施工提出了更高的要求。在深基坑的施工中應根據實際情況采取相應的降水措施，例如，利用深井降水或輕型井點等人工降水的方式，以及通過圍護抗滲等措施來達到設計和施工的要求。然而有些建筑工程會遇到地下有不透水的土層存在、不同土層在滲透系數上有較大差異、或者土層中有粉砂層夾雜，且其滲透系數比較大以及遇到人工水管在深基坑附近發生漏水等各種復雜的地質和水位情況，這些都會有可能導致深基坑出現管涌或流砂等事故，嚴重影響施工的正常進行。因此，相關的施工單位和技術人員應準確分析造成管涌和流砂事故的主要原因，并及時采取有針對性的處理措施加以補救。

1 深基坑工程發生管涌和流砂事故的主要原因

1.1 深基坑工程發生流砂事故的原因

松散的小顆粒土在飽和以后，由于動水所產生的壓力作用而發生流動懸浮，就形成了流砂。動水壓力作用于土體顆粒，產生了相應的拖拽，這種拖拽力就被稱為滲流力。如果水自下而上發生滲流，則滲流力的方向向上；反之，則滲流力的方向向下，始終與滲流的路徑保持相同。滲流力的大小和水力梯度是正比例關系。如果滲流力向上，且超過了土體的自重時，因為土體飽和出現了軟化現象，降低了其抗剪強度，就會使顆粒間的應力作用消失，造成土粒出現懸浮現象而產生移動，土體的穩定性減弱，因而導致流砂事故的發生。

1.2 深基坑工程發生管涌事故的原因

深基坑工程在施工時沒有在基底進行碾壓并做好鋪墊層，造成底板的防滲結構較差，就有可能在地下水的壓力作用下發生管涌。一般來說，地基土的厚度分布和顆粒粗細程度的一致性，以及其接觸的連續性與管涌的產生密切相關。特別是在承壓水發生垂直方向上的滲透時，各土層的滲透力和流速都存在明顯的不同，這就會帶走接觸面上的一些細小的顆粒，進而造成接觸面發生被沖刷的現象。某些深基坑工程的下方存在承壓水，因此在基坑的開挖過程中，含水層上方所覆蓋的不透水層厚度在不斷降低，最終造成基坑底板被承壓水所沖破，由此而產生了管涌事故。發生管涌后，基底破裂，且地下水發生突涌，會使深基坑的邊坡發生失穩的情況，同時相關的支護結構甚至周邊建筑都會出現位移或沉降。這些問題不僅對地基造成了極其嚴重的破壞，也給施工帶來了更大的難度。

2 深基坑工程發生管涌和流砂事故的主要原因時的補救措施

2.1 發生流砂事故時的補救措施

一旦發現出現了流砂事故要立即停止開挖施工，并盡快進行回填，也可以采取注水的辦法，直至達到地下水的浸潤位置。同時在深基坑的周圍應設置閉合井點，使地下水位盡快回落。

2.1.1 對流砂發生點進行封堵

如果發現在深基坑的開挖作業面或者坑壁發生流砂事故時，首先應盡快明確流砂的具體位置、流砂量和其范圍等情況，并立即用水泥以及袋裝粘土等封堵材料進行反壓回填。通過降低動水壓力或增加壓重的方式來封堵流砂點。反濾層應在水流的連出段進行分層鋪設。同時通過在滲流的向上地表出口覆蓋透水材料增加壓重的方式來對滲流力加以制衡，從而使溢流出口能夠保持穩定性。如情況緊急時可以在流砂點采用鋪設竹席同時拋入大型石塊，以及填土或灌水等方式來進行應急補救。補救施工要盡量加快速度，才能有效控制住事故范圍。

2.1.2 采取應急降水措施

可以利用井點或管井等措施來促使地下水位下降，回落到基坑坑底下方。還在深基坑的四周布設咬合樁或攪拌樁等設施形成止水帷幕，以降低動水壓力，并延長地下水發生滲流的路徑，從而對地下水流進行堵截。也可以結合流砂的具體位置，在圍護墻的外通過注漿等方式來封堵流砂點。如果其他補救措施無法對流砂點進行有效封堵時，可以采用液氮或者液氨來凍結流砂點，通過斷截水力聯系的方式來對地下水的滲流加以阻斷。

當流砂事故發生時要對基坑周邊的水管情況進行密切的監測。另外，還要對地下水的水源補給情進行觀察，對各種相關信息要及時進行分析處理，以便迅速采取應對措施。

2.2 發生管涌事故時的補救措施

由于管涌發生的程度并不相同，而且其相關的地質條件也存在較大的差異，因此，補救措施也不一致。在實際處理時應結合具體的管涌情況進行相應的疏排，并靈活采用多種補救方案進行綜合性的應急處置。

2.2.1 利用集水井進行排水補救

如果管涌發生時深基坑的坑底標高超過了不透水的土層，同時周圍未經過施工的土體中地下水的浸潤線也沒有超過坑底標高，在這種情況下可以通過集水井來進行排水處理。當基坑在地下水的承壓作用下發生管涌事故時，要及時在管涌口覆蓋砂石來防止管涌口流失砂土，并立即在坑底位置挖掘臨時性的集水坑，通過水泵將水排出。當搶挖作業進行到坑底的標高位置時，可以利用潛水泵對埋入坑底土中的集水井中的水進行抽排。在集水井和管涌點將應設置排水盲溝，從而使涌水能夠通過盲溝進入集水井中。在管涌點的數量比較多的情況下，可以在坑底鋪設砂石作為墊層。

2.2.2 利用管井進行減壓降水補救

發生管涌事故時可以在深基坑外采取降水措施來使水力供應得到有效的降低，減少壓力差，從而對管涌事故進行有效的控制。其主要的補救方式為在深基坑的外側對發生管涌的位置相對應處設置井點，進行降水。通過對該段的地下水進行抽排來降低其水位，從而阻斷其供應水力，逐步對管涌程度加以控制。但是采取井點降水的補救方式時，需要耗費一定的時間來完成相關的施工作業，因此，在實現有效降水前要首先采取一些疏排或反壓等措施來緩解管涌程度，防止管涌出現進一步的擴大。另外，要在綜合分析計算承壓水的土層滲透參數和水頭高度的基礎上，結合深基坑的實際大小來確定井點的數量。

2.2.3 采用注漿法進行應急補救

如果是在深基坑工程的局部開挖時發生了管涌事故，在承壓水頭的位置位于頂面標高以下時可以通過注漿法來進行補救處理。在停止開挖作業后首先進行土方的回填施工，回填土方高度超過承壓水頭位置，并埋沒管涌點。然后使用小型注漿設備進行注漿，以加固基坑內的回填土方。在注漿時應在漿液中按比例加入早強劑或者水玻璃等成分，以提高注漿的早期強度，并加快其凝固速度。當土體達到了強度要求時應開挖深坑，在坑底穿過或接近了不透水的土層時，要驗算坑底土體的抗浮穩定性，從而對土層加固注漿的厚度加以確定。在實際的補救處置時可以結合實際情況綜合采用注漿和井點降水這兩種方法來對管涌進行處理，以提高補救的效果。

2.2.4 采用濾水壓重的方式進行補救

如果發生了嚴重的管涌事故，出來了大量的涌砂和涌水時，在其他的補救措施均無法及時采用的情況下，可以在管涌口處直接分層壓填濾水材料，其壓重顆粒應按照由小到大的順序自下而上依次壓填，并按照管涌的具體程度來決定厚度，且每一分層的厚度都應保持在30cm以上。

2.2.5 利用旋噴樁或攪拌樁進行止水補救

造成管涌事故發生的一個主要因素是圍護結構沒有完全閉合。如果接縫的寬度大于5cm時應采用攪拌樁或者高壓旋噴的方式來進行止水補救。實施補救時可以在樁間的外側進行單根旋噴樁或攪拌樁的施作，另外，還應在樁體外側進行攪拌樁墻或者旋噴樁墻的施工。

3 結語

深基坑工程在施工時經常會遇到管涌和流砂事故的發生，因此，在進行施工方案的設計時就要做好排水補救的應急預案。同時，在施工現場應按照預案要求準備好應急處置時多需要各種材料和相關設備。某些建筑區域的土層情況較為復雜，造成地質報告難以全面準確的反映該區域的滲透參數，因此，在計算深基坑工程的涌水量時會出現一定誤差，進而導致流砂和管涌現象的發生。所以，在對深基坑工程進行降水設計時，不僅要對地質報告進行認真的分析，還應開展相關的試驗，以充分了解土層性質。在此基礎上結合實踐經驗才能制定出更有針對性的補救措施，保證深基坑工程的施工安全。補救措施的重點是迅速準確，因此需要快速的對事故原因進行準確判斷，并及時根據相應的應急預案來開展補救。更重要的是應做好相關的預防措施，以減少管涌和流砂事故的發生，才能使深基坑工程更加順利的進行施工。

[1] 嚴秀敏. 淺論深基坑開挖流砂、管涌應急降水技術[J]. 建材與裝飾，2013 （9）：136-138.