軟土地區(qū)超深基坑開(kāi)挖應(yīng)急管理案例分析*

王海俊

(上海市基礎(chǔ)工程集團(tuán)有限公司，上海 200433)

0 引言

隨著城市地下空間的開(kāi)發(fā)利用，各類基坑工程深度、數(shù)量、規(guī)模不斷刷新紀(jì)錄，但也相應(yīng)帶來(lái)一系列事故安全隱患，且在上海、南京、蘇州等地基坑事故頻發(fā)，由此帶來(lái)的損失也不可估量。險(xiǎn)情發(fā)生往往因其工程水文地質(zhì)條件較為復(fù)雜，地下水變化規(guī)律難以琢磨，尤其是沿海軟土地區(qū)超深基坑，地下水突涌及滲漏的預(yù)防和控制格外重要。

本文以某科學(xué)裝置項(xiàng)目超深基坑為例，對(duì)應(yīng)急管理全過(guò)程進(jìn)行總結(jié)分析，并形成一部分適用于軟土地區(qū)超深基坑綜合搶險(xiǎn)的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，為后續(xù)類似超深基坑順利筑底提供一定的理論依據(jù)。

1 風(fēng)險(xiǎn)預(yù)判及管理制度

1.1 致命性風(fēng)險(xiǎn)分析預(yù)判

某項(xiàng)目基坑開(kāi)挖深度達(dá)40.6m，通過(guò)水文地質(zhì)勘察得知，⑦層為第I承壓含水層，⑧21層為弱含水層，⑨層為第II承壓含水層。且基坑第8道支撐至基坑底部將揭露大量⑦1層砂質(zhì)粉土層(見(jiàn)圖1)，同時(shí)⑦層(⑦1和⑦2層)為上海地區(qū)第一承壓含水層，且⑦1和⑦2層在一定水動(dòng)力作用下易產(chǎn)生流砂現(xiàn)象，對(duì)基坑開(kāi)挖非常不利。

根據(jù)以上水文地質(zhì)情況并結(jié)合常年施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)基坑開(kāi)挖階段可能發(fā)生的致命性風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別預(yù)判，主要分為：地下連續(xù)墻接縫處滲漏、墻體滲漏、基坑底部⑨層承壓水突涌等，并針對(duì)險(xiǎn)情需要進(jìn)行應(yīng)急相關(guān)搶險(xiǎn)演練。

1.2 應(yīng)急管理制度

1)應(yīng)急預(yù)案工作流程

制定發(fā)生緊急情況或事故的應(yīng)急預(yù)案工作流程，開(kāi)展應(yīng)急知識(shí)教育和應(yīng)急演練，提高現(xiàn)場(chǎng)操作人員應(yīng)急能力。

2)監(jiān)測(cè)平臺(tái)使用

利用PC端監(jiān)測(cè)平臺(tái)及移動(dòng)端APP，將超深基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集并上傳，以供搶險(xiǎn)階段觀察與互動(dòng)，確保數(shù)據(jù)的及時(shí)性，實(shí)時(shí)了解超深基坑變形數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)，為出現(xiàn)緊急情況提供保障。

3)巡視制度及通信系統(tǒng)

由管理人員及搶險(xiǎn)隊(duì)員分組輪班7×24h進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)巡查，重點(diǎn)檢查圍護(hù)墻滲漏水及支撐涌砂情況，第8道支撐以上1次/2h，以下1次/1h，每日滲漏情況和資料上報(bào)至搶險(xiǎn)群組。

現(xiàn)場(chǎng)配備12組對(duì)講機(jī)，保證基坑上下信息無(wú)縫連接，及時(shí)同步上報(bào)險(xiǎn)情時(shí)況，為搶險(xiǎn)提供強(qiáng)有力的信息保障。

1.3 場(chǎng)內(nèi)應(yīng)急物資及機(jī)械配備

現(xiàn)場(chǎng)配備足額應(yīng)急管理物資并設(shè)置專用儲(chǔ)存站點(diǎn)、C200阿特拉斯引孔機(jī)、旋噴注漿機(jī)、柴油發(fā)電機(jī)、25t汽車式起重機(jī)、80t履帶式挖掘機(jī)、φ800mm鋼支撐、油溶性聚氨酯、水玻璃、普通硅酸鹽(P32.5)水泥、雙快水泥、大功率泥漿泵、大功率潛水泵、振管注漿設(shè)備、手電筒、對(duì)講機(jī)、草包、腳手管及配套扣件、4mm厚鋼板、20mm厚鋼板等。

2 應(yīng)急管理演練

根據(jù)險(xiǎn)情實(shí)際需要，將險(xiǎn)情全過(guò)程所涉及的應(yīng)急管理組織保障體系、地下連續(xù)墻縫滲漏、地下連續(xù)墻滲漏坑外打孔注漿、⑨層井抱箍、承壓井降水停電故障、水泵故障分別進(jìn)行了搶險(xiǎn)演練，并由專人采集影像資料，演練結(jié)束后進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，詳情如下。

1)應(yīng)急管理組織體系桌面推演應(yīng)急演練

演練流程：?jiǎn)?dòng)應(yīng)急管理預(yù)案→項(xiàng)目部管理人員電話通知業(yè)主、監(jiān)理、公司相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和搶險(xiǎn)專家、各公用管線單位應(yīng)急聯(lián)系人、搶險(xiǎn)隊(duì)及相關(guān)分包單位→確認(rèn)所有應(yīng)急組織體系相關(guān)人員電話正確有效。

2)承壓井水泵故障應(yīng)急演練

演練流程：水位自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)承壓觀測(cè)井水位異常并報(bào)警→降水班組現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)是降壓井水泵故障→降水班組立即啟動(dòng)備用井水泵并向項(xiàng)目部匯報(bào)→負(fù)責(zé)人立即至現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)督辦更換備用水泵→啟動(dòng)備用水泵抽水至安全水位→負(fù)責(zé)人確認(rèn)抽至安全水位后停止備用井抽水。

3)承壓井降水期間停電故障應(yīng)急演練

演練流程：人為切斷承壓井電源→停電報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警并自動(dòng)啟動(dòng)備用柴油發(fā)電機(jī)→降水班組現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)降壓井水泵是否正常啟動(dòng)→通知電工檢修網(wǎng)電故障→網(wǎng)電故障排除恢復(fù)供電→承壓井電源切換至網(wǎng)電并停止備用柴油發(fā)電機(jī)→降水班組現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)降壓井水泵是否正常啟動(dòng)→確認(rèn)降壓井水泵正常啟動(dòng)。

4)⑨層井破損抱箍封堵

演練流程：現(xiàn)場(chǎng)巡視人員匯報(bào)井管出現(xiàn)破損漏水→負(fù)責(zé)人現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)并宣布啟動(dòng)⑨層井破損抱箍封堵應(yīng)急管理預(yù)案→現(xiàn)場(chǎng)搶險(xiǎn)隊(duì)從應(yīng)急倉(cāng)庫(kù)搬運(yùn)相關(guān)材料設(shè)備至搶險(xiǎn)→井管抱箍封堵作業(yè)→負(fù)責(zé)人現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)井管抱箍封堵效果。

5)地下連續(xù)墻滲漏坑外打孔注漿應(yīng)急演練

演練流程：現(xiàn)場(chǎng)巡視人員匯報(bào)地下連續(xù)墻出現(xiàn)滲漏水→項(xiàng)目部主管領(lǐng)導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)并宣布啟動(dòng)坑外注漿應(yīng)急管理預(yù)案→現(xiàn)場(chǎng)搶險(xiǎn)隊(duì)從應(yīng)急倉(cāng)庫(kù)搬運(yùn)相關(guān)材料設(shè)備至滲漏點(diǎn)→滲漏點(diǎn)坑外注漿(雙液注漿和聚氨酯注漿兩種)應(yīng)急管理作業(yè)→項(xiàng)目部主管領(lǐng)導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)坑外注漿搶險(xiǎn)效果→應(yīng)急演練結(jié)束

6)地下連續(xù)墻滲漏鋼板封堵應(yīng)急演練

演練流程：①現(xiàn)場(chǎng)巡視人員匯報(bào)地下連續(xù)墻出現(xiàn)滲漏水→生產(chǎn)經(jīng)理現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)并宣布啟動(dòng)封鋼板→現(xiàn)場(chǎng)搶險(xiǎn)隊(duì)從應(yīng)急倉(cāng)庫(kù)搬運(yùn)相關(guān)材料設(shè)備至滲漏點(diǎn)→滲漏點(diǎn)封鋼板→生產(chǎn)經(jīng)理現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)封鋼板效果→應(yīng)急演練結(jié)束。

鋼板堵漏流程：確認(rèn)滲漏位置→在滲漏點(diǎn)四角用沖擊鉆打4個(gè)深度20cm的孔→釘入4根膨脹螺栓→安裝鋼板并用螺絲固定鋼板→鋼板四周塞入快干水泥→快干水泥硬化后關(guān)閉引流管閥門。

3 開(kāi)挖期間應(yīng)急響應(yīng)案例

1)開(kāi)挖期間實(shí)際啟動(dòng)應(yīng)急響應(yīng)案例：險(xiǎn)情發(fā)生于基坑西北角第6道混凝土支撐下，滲漏險(xiǎn)情發(fā)生于支撐底的開(kāi)挖面，該處距地面深度約22m，位于⑤1黏土層，而⑦1層頂埋深約29.9～36.2m，二者相距約7.9～14.2m，支撐底部持續(xù)冒砂，根據(jù)以往基坑經(jīng)驗(yàn)及地質(zhì)情況，判斷其為⑦層承壓水沿地下連續(xù)墻轉(zhuǎn)角幅接縫滲漏至開(kāi)挖面導(dǎo)致，發(fā)生后立即啟動(dòng)搶險(xiǎn)預(yù)案，過(guò)程中第2次堵漏下鉆桿過(guò)程中滲漏點(diǎn)顏色發(fā)生明顯變化，基本判定漏點(diǎn)定位準(zhǔn)確，最終通過(guò)雙液旋噴法成功封堵墻縫外側(cè)滲漏點(diǎn)。

2)利用監(jiān)測(cè)平臺(tái)P03圍護(hù)自動(dòng)測(cè)斜點(diǎn)在噴漿過(guò)程中的地下連續(xù)墻水平位移累計(jì)變形量差值進(jìn)行監(jiān)測(cè)，由監(jiān)測(cè)結(jié)果可知P03水平位移變化量較小，無(wú)明顯變化。在第5道支撐以下，仍有墻縫存在滲漏現(xiàn)象，隨后采取封鋼板措施。

3)在堵漏過(guò)程中第1桶雙液漿噴射完畢后發(fā)生1次抱鉆現(xiàn)象，抱鉆位置位于砂層以下10～12m，注漿設(shè)備多次嘗試無(wú)法起拔鉆桿，隨即嘗試采用千斤頂起拔鉆桿仍未成功，最終采用拔管機(jī)起拔鉆桿成功。

后續(xù)為避免墻縫滲漏，針對(duì)8個(gè)轉(zhuǎn)角幅墻縫及基坑南北兩短邊滲漏較大部位的墻縫進(jìn)行了雙液旋噴封堵，封堵范圍為地面以下18～42m，過(guò)程中再次發(fā)生2次抱鉆現(xiàn)象，8幅轉(zhuǎn)角RJP接縫止水施工完成后，滲漏水明顯減弱。

專家論證后一致認(rèn)為抱鉆主要由噴漿引起的砂層塌孔、砂土抱緊鉆桿導(dǎo)致，而上海市常規(guī)的雙液旋噴搶險(xiǎn)設(shè)備扭矩不足，無(wú)法靠自身力量起拔鉆桿，由此可以看出，上海軟土地區(qū)超深基坑搶險(xiǎn)也存在很大風(fēng)險(xiǎn)。

4 搶險(xiǎn)耗時(shí)對(duì)比分析

由于上海地區(qū)地下承壓水一旦發(fā)生滲漏突涌，其主要特點(diǎn)表現(xiàn)為水量、水壓大，突涌時(shí)間短，一旦發(fā)現(xiàn)有滲漏突涌跡象，應(yīng)將應(yīng)急管理的反應(yīng)時(shí)間降至最低，方能最大程度降低基坑突涌風(fēng)險(xiǎn)。

針對(duì)搶險(xiǎn)演練與實(shí)際搶險(xiǎn)中的各道工序進(jìn)行耗時(shí)統(tǒng)計(jì)分析(見(jiàn)圖1)，主要包括人員就位、引孔設(shè)備調(diào)試、注漿引孔及提鉆下放、坑內(nèi)滲漏封鋼板工序等。

圖1 演練與實(shí)際搶險(xiǎn)耗時(shí)統(tǒng)計(jì)曲線

由圖1可以看出，實(shí)際搶險(xiǎn)在人員就位、引孔設(shè)備調(diào)試、注漿引孔、坑內(nèi)封鋼板及快干水泥調(diào)制等工序與搶險(xiǎn)演練階段耗時(shí)相比得到一定縮短，說(shuō)明應(yīng)急管理演練有利于磨合實(shí)際搶險(xiǎn)中人員、設(shè)備、材料制備等工序，提高工效。

5 結(jié)語(yǔ)

1)軟土地區(qū)超深基坑開(kāi)挖有必要進(jìn)行應(yīng)急管理演練并在現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)備充足的應(yīng)急物資，對(duì)可能出現(xiàn)的險(xiǎn)情涉及的各工序進(jìn)行熟悉磨合，從而有效提高實(shí)際搶險(xiǎn)中的人員、機(jī)械、材料、工藝等一系列工序的反應(yīng)速度，從而盡可能加強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)及控制能力。

2)超深基坑由于深度較深，基坑底部有可能揭露砂層，尤其在⑦層砂層以下10～12m左右很容易因噴漿導(dǎo)致塌孔后抱鉆，故有必要提前配備可提供足夠扭矩的搶險(xiǎn)設(shè)備及零配件，確保鉆桿順利拔除。

3)軟土地基超深基坑地墻接縫形式局限于銑接頭，實(shí)際開(kāi)挖搶險(xiǎn)過(guò)程中，超深地墻轉(zhuǎn)角幅接縫位置易發(fā)生滲漏，建議采取轉(zhuǎn)角幅接縫RJP接縫止水，且在日常巡視中單獨(dú)記錄。