皖北地區(qū)因基坑降水引發(fā)地基破壞的機(jī)理與應(yīng)對措施探析

程軍

宿州市建筑勘察設(shè)計(jì)院 安徽 宿州 234000

皖北地區(qū)處于黃淮沖積平原，所沉積地層主要為黏土、粉質(zhì)黏土、粉土、粉砂等，一般建設(shè)地塊之內(nèi)，地層分布穩(wěn)定、均勻，場地類別多為II類或III類，屬中軟或中硬土，具有相對良好的工程地質(zhì)特性，適宜各類工程項(xiàng)目建設(shè)。

隨著城市建設(shè)技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展水平的不斷提升，為了提升國土空間綜合利用效率和水平，推動地上地下空間復(fù)合利用，各地出現(xiàn)了越來越多的地下工程建設(shè)項(xiàng)目，大量深基坑支護(hù)工程隨之出現(xiàn)。

深基坑支護(hù)工程的成敗，相當(dāng)程度取決于對地下水的控制。地下水控制應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、基坑周邊環(huán)境要求及支護(hù)結(jié)構(gòu)形式選用截水、降水、集水明排方法或其他組合。在皖北地區(qū)，目前普遍采用的降水方式為管井和輕型井點(diǎn)。建設(shè)場地所分布的粉土、粉砂層含水量豐富，埋藏深度多處于5～10m之間，是施工降水需要控制的主要含水層，同時也是建筑物基礎(chǔ)的主要持力層。

管井降水由濾水井管、吸水管和抽水機(jī)械等組成。管井井點(diǎn)設(shè)備較簡單，排水量大，降水較深，較輕型井點(diǎn)具有更大的降水效果，可代替多組輕型井點(diǎn)作用。管井埋設(shè)的深度和距離根據(jù)需降水面積、深度及滲透系數(shù)確定，一般間距15～40m，管井深度一般在15～25m，外徑一般為600～800mm。適用于滲透系數(shù)較大，地下水豐富的粉土層、粉細(xì)砂層。管井降水在皖北地區(qū)的深基坑工程中應(yīng)用十分廣泛。

管井降水有著嚴(yán)格的工藝流程，如果控制不好，則可能會帶來較為嚴(yán)重的地基破壞事故[1]。主要工藝流程如下：

（1）測量定位。根據(jù)井位平面布置圖測放井位，當(dāng)布設(shè)的井點(diǎn)受地面障礙物或施工條件影響時，現(xiàn)場可作適當(dāng)調(diào)整。

（2）鉆孔。埋設(shè)護(hù)口管：護(hù)口管底口應(yīng)插入原狀土層中，管外應(yīng)用黏性土填實(shí)封嚴(yán)，防止施工時管外返漿，護(hù)口管高出地面10cm～30cm。

垂直度應(yīng)控制在1%內(nèi)，孔身應(yīng)圓正，鉆進(jìn)過程中對水位、涌砂、氣體逸出等情況進(jìn)行觀察，記錄，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

（3）清孔換漿。鉆孔鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，在提鉆前將鉆桿提至離孔底0.5m，進(jìn)行沖孔清除孔內(nèi)雜物孔底沉渣小于20cm。

（4）下井管。下井管：井管進(jìn)場后，應(yīng)檢查過濾水管是否符合規(guī)范要求。濾水管應(yīng)設(shè)置在滲透系數(shù)較大的土層中和井底部位，以保證降水效果。下井管過程中應(yīng)注意，井管頂部應(yīng)高出地面30～50cm。

（5）濾料回填。填料前采用適當(dāng)?shù)牟牧戏忾]井管上部管口，井管居中，采用循環(huán)水法填料。濾料采用5～15mm粒徑砂石、中粗砂，級配須符合要求，雜質(zhì)含量不大于3%。用鐵鍬均勻地拋撒在井管四周，礫料填至地面4m深的位置，以上部分用優(yōu)質(zhì)黏土回填密實(shí)。

（6）井口封閉。在濾料上面采用優(yōu)質(zhì)黏土回填至地表。回填時沿井管進(jìn)行圍填，注意少放慢下，在井管口處封閉嚴(yán)密。

（7）洗井。洗井洗至井水基本不含泥沙為止，泥漿比重小于1.05。

（8）降水運(yùn)行。洗井結(jié)束后，在降水井內(nèi)放入潛水泵，降水運(yùn)行過程中，電纜與管道系統(tǒng)在布置時應(yīng)注意在抽水過程中避免被挖機(jī)等碰壞，降水運(yùn)行時將水排至場地四周的排水溝內(nèi)，通過排水溝將水排入指定地點(diǎn)。

（9）維護(hù)及拆井。降水運(yùn)行期間，設(shè)專人對降水情況進(jìn)行觀察，并詳細(xì)記錄出水量、水位、水泵運(yùn)行狀況，發(fā)現(xiàn)異常情況，及時處理。降水井抽出的水就近排入施工場地排水系統(tǒng)。主體結(jié)構(gòu)完成后，將深井作為泄水孔封堵。

1 在工程實(shí)踐中，由于管井降水不當(dāng)引發(fā)的地基土松散、沉陷屢見不鮮。主要原因分析如下

圖1 采用管井抽水帶出的大量粉土、粉砂顆粒

圖2 降水井周邊發(fā)生嚴(yán)重沉陷，持力層被破壞

（1）降水井的濾料級配不合理，顆粒不均勻，濾料顆粒之間間隙偏大，導(dǎo)致降水過程中，地層中的粉土、粉砂顆粒伴隨地下水滲流而被抽出。

（2）進(jìn)水管的濾網(wǎng)不規(guī)范，目數(shù)不夠，難以有效過濾也是導(dǎo)致土層細(xì)小顆粒流失，地層結(jié)構(gòu)破壞的原因。

（3）降水設(shè)計(jì)計(jì)算及管井深度、間距布置不合理，井水位降深過大，導(dǎo)致井內(nèi)外水頭梯度過陡，土顆粒被水帶出，形成滲流破壞。

如圖所示，某工地采用坑內(nèi)管井降水，抽出大量粉土粉砂顆粒，導(dǎo)致降水井周邊沉陷明顯，地基持力層遭到嚴(yán)重破壞[2]。

2 預(yù)防措施

（1）嚴(yán)格按相關(guān)操作規(guī)程做好管井的成孔、安裝、洗井，管井的濾管宜采用無砂混凝土濾管、鋼管或鑄鐵管，濾管外徑不宜小于200mm，管井成孔直徑應(yīng)滿足充填濾料的要求。

（2）井管與孔壁之間充填的濾料宜選用磨圓度好的硬質(zhì)巖石成分的圓礫，不宜采用棱角形石渣料、風(fēng)化料或其他黏質(zhì)巖石成分的礫石。且濾料規(guī)格宜滿足下列要求：

D50=6 d50∽d50式中 ：D50------小于該粒徑的填料質(zhì)量占總填料質(zhì)量50%所對應(yīng)的填料粒徑（mm）

d50-----含水層中小于該粒徑的土顆粒質(zhì)量占總土顆粒質(zhì)量50%所對應(yīng)的土顆粒粒徑（mm）

濾料的不均勻系數(shù)應(yīng)小于2。

（3）充填濾料后應(yīng)及時洗井，洗井應(yīng)直至過濾器及濾料濾水暢通，并應(yīng)抽水檢驗(yàn)井的濾水效果。

（4）在抽降水過程中，由專人負(fù)責(zé)觀測井水位變化及基坑地下水位變化，并且密切觀察水質(zhì)情況，若發(fā)現(xiàn)水體渾濁，則說明發(fā)生了土體顆粒流失，應(yīng)立即廢止該井，采取其他補(bǔ)救措施[3]。

3 發(fā)生沉陷破壞后的應(yīng)對處理

（1）由原勘察部門查明地基破壞的范圍和深度，宜采用鉆探與觸探相結(jié)合的方式進(jìn)行，與原勘察原始數(shù)據(jù)進(jìn)行比對分析。

（2）采用注漿加密方式對破壞地層進(jìn)行修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)，對降水井采用砂石充填，井中及井外圍一定范圍內(nèi)設(shè)置注漿管，注漿孔間距、注漿壓力、水灰比、添加劑等遵循相關(guān)規(guī)范規(guī)程的規(guī)定，注漿施工單位應(yīng)編制專項(xiàng)方案報(bào)監(jiān)理單位審核審批后，嚴(yán)格按注漿工藝要求實(shí)施。

（3）注漿處理完成，過了漿液凝固期后，再由原勘察部門對注漿效果進(jìn)行檢驗(yàn)、檢測，對注漿處理后地層的均勻性和承載力進(jìn)行分析評價(jià)。

（4）根據(jù)本區(qū)段注漿補(bǔ)強(qiáng)的檢驗(yàn)、檢測結(jié)果，原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員分析確定是否需要采取必要的建筑措施或結(jié)構(gòu)措施，以減少加固地基和原天然地基可能發(fā)生的沉降差異對建筑物的不利影響。

通過對幾個類似事故的處理，按以上方式應(yīng)對，效果顯著，地基整體沉降均勻穩(wěn)定，所涉及工程項(xiàng)目均順利竣工。