賈汪地區基坑出水的原因探討及處理措施

陳益民

（徐州中國礦大巖土工程新技術發展有限公司，江蘇徐州 221008）

基坑涌水是建筑時經常遇到的一種現象，多指的是開挖較深時，地下水涌入基坑的現象。涌入基坑的水一般來自圍巖和坑底。

江蘇省徐州市賈汪城區由于礦井閉坑停止排水，地下水水位上升，近年來在基坑開挖施工中多出現基坑涌水現象。本文分析了賈汪基坑涌水的原因，提出了處理措施。

1 賈汪地區基坑出水案例

1.1 賈汪美的一期基坑涌水

2018年6月底，賈汪美的一期基坑涌水，基坑四周坑壁往里滲水，基坑中間位置有1個鉆孔往上冒水，鉆孔涌水量約10～20m3/h。

1.2 賈汪吾悅新城四號地塊基坑涌水

2018年7月底，賈汪吾悅新城四號地塊基坑涌水，基坑四周坑壁往里滲水，基坑里有1個鉆孔從注漿管里往上冒水，鉆孔涌水量約5m3/h。

1.3 綠地新里公館基坑涌水

2019年4月底，綠地新里公館東側一基坑開挖，基坑底往上涌水，基坑里有鉆孔往上冒水，涌水量約5～10m3/h，最大可達到30m3/h。

2 賈汪地區的地質條件

2.1 地形

賈汪城區地形呈簸箕狀，東、西、北三面被低山丘陵環繞，中間為向西南傾斜的平原，地面標高+28～+45m。地形坡降為0.03%，匯水面積達134.3km2，汛期常受洪水侵擾，往往汛期塌陷區大量積水。

2.2 地質結構

賈汪城區區域地質圖見圖1。

2.3 巖土層

詳細基巖地層層序見表1。

表1 賈汪地區地層結構表

在賈汪地區的第四系土層中，有一層含砂姜粘土，現簡要介紹。

含砂姜粘土：黃褐色，硬塑，有光澤，干強度高，韌性中等，砂姜含量大于30%，粒徑0.5～10cm，局部固結成塊。該層土的主要物理力學性質指標如下：含水量25.9%，重度18.78kN/m3，孔隙比0.810，液限45.1%，塑限22.5%，塑性指數22.6，液性指數0.15，粘聚力67.6kPa，內摩擦角14.1°，壓縮模量6.73MPa。

賈汪城區普遍分布，厚度0.40～4.2m，平均2.72m。

該土層中因砂姜含量大，土層中空隙大，空隙的連通性好，是賈汪城區土層中良好的含水層和透水層。

2.4 水文地質條件

根據區域水文地質資料，賈汪城區及附近地下水按其含水介質特征和賦存條件可分為第四系松散層類孔隙水、二疊系下統碎屑巖類裂隙水和石炭系太原組碳酸巖類裂隙巖溶水三種類型。

2.4.1 第四系松散層類孔隙水

孔隙水賦存在含砂姜粘土，富水性一般，單井涌水量一般在10～100m3/d。水質主要為礦化度小于1g/L，總硬度小于450mg/L，F-含量小于1mg/L 的HCO3·Cl（或HCO3）-Ca·Na（Ca）型水。

地下水類型為潛水型，主要補給來源為大氣降水的垂向補給及地表徑流的側向補給，排泄方式主要是地表蒸發，地下水位隨季節改變會有升降，年變化幅度約1.0～2.0m，在雨季時，部分地區的地下水位已與地面基本持平。

2.4.2 二疊系碎屑巖類裂隙水

二疊統下石盒子組地層中夾6 層砂巖，分層厚2.8～13.4m，含水中等，平均涌水量420m3/h，水質多為HCO3--Ca2+Mg2+水。二疊系下統山西組地層中夾3層砂巖，分層厚6.8～21.0m，根據區域附近的鉆孔抽水資料，歷年平均涌水量180.8m3/h，水化學類型為HCO3--Ca2+型，礦化度多大于1g/L。

松散巖類孔隙含水層的越流或下滲為其主要補給源，采煤時期，最主要的排泄途徑為人工開采和采煤疏干，現狀下，最主要的排泄途徑是人工開采，由于附近礦井均已關閉多年，碎屑巖類裂隙水水位恢復其自然狀態。根據賈汪地區鉆孔揭露情況，3煤采空區中基巖水與第四系潛水位基本一致。

2.4.3 石炭系碳酸巖類裂隙巖溶水

石炭系太原組碳酸巖類裂隙巖溶含水層是本區主要含水層，太原組含煤地層中夾有13層薄層石灰巖，分層厚0.11～15.46m不等，根據抽水試驗資料，本組13層石灰巖為互不連通的單一含水層（構造帶和采空區除外）。巖溶發育規律是：淺層發育，向深部逐漸減弱，褶曲軸部發育，近水平巖層和寬緩的褶曲地區不發育，破裂構造帶發育，構造封閉帶不發育，三、四、九、十、十二層石灰巖發育。根據收集的水文資料，本組歷年平均涌水量552.12m3/h，水化學類型為HCO3--Ca2+及HCO3--K++Na+·Ca2+，礦化度多大于1g/L。

裂隙巖溶地下水的補給來源主要是大氣降水入滲和上覆孔隙水下滲（或越流）補給，采煤時期，最主要的排泄途徑是人工開采和采煤疏干，現狀下，最主要的排泄途徑是人工開采，由于附近礦井均已關閉多年，裂隙巖溶水水位恢復其自然狀態。

3 基坑涌水原因分析

3.1 賈汪城區地下水位的變化趨勢

賈汪城區地下水的補給來源主要是大氣降水入滲、地表徑流、地下水徑流的側向補給，采煤時期，最主要的排泄途徑是人工開采和采煤疏干。截止到2015年，賈汪地區的煤礦已全部關閉，并停止礦井排水，地下水水位恢復其自然狀態。在雨季時，部分地區的地下水位已與地面基本持平，例如2013 年賈汪海峽湖尚城項目地塊，該地塊的南側比北側約低1.0m左右，7月份，在場地南側鉆孔施工結束時，鉆孔里往外流水，表明地下水水位已略高于地面。

地下水埋深淺，是基坑涌水的重要因素。

3.2 未采取降水措施

如前文所述，目前賈汪城區的地下水埋深很淺，在雨季時，部分地區的地下水位已與地面基本持平，但在賈汪地區近幾年的建設施工中，基坑開挖前，幾乎沒有采取降水措施。僅采取排水措施，而沒有降水方案，放任地下水進入基坑。

例如綠地新里公館涌水的基坑中，電梯井的開挖深度達到9.0m，已經穿過土層揭露基巖，開挖前也沒有進行降水。

3.3 第四系松散層類孔隙

第四系土層中含砂姜粘土層，該土層中因砂姜含量大，土層中空隙大，空隙的連通性好，是賈汪城區土層中良好的含水層和透水層。賈汪城區基坑開挖后，可以觀察到坑壁的含砂姜粘土層往外滲水，且水量較大。

3.4 基巖裂隙

賈汪城區主要的基巖裂隙有二疊系碎屑巖類裂隙和石炭系碳酸巖類巖溶裂隙，由于該地區礦井閉坑停止排水，地下水水位上升，目前二疊系碎屑巖類裂隙和石炭系碳酸巖類裂隙巖溶均處于飽水狀態。

基巖裂隙中的地下水進入基坑一般有兩條途徑：一是基巖埋深淺，基坑開挖直接揭露基巖或基坑開挖后基巖上覆土層較薄，地下水通過基巖裂隙直接進入基坑；另一途徑是，通過未封閉的或封閉不良的鉆孔進入基坑。

3.5 勘探孔

鉆孔如果在基坑內，沒有封孔或有效封孔，基坑下部如果有承壓水，在基坑開挖時沒有降水，承壓水會沿鉆孔進入基坑，很難處理，可能會造成嚴重事故。

3.6 注漿孔

在采空區治理施工中，注漿孔注漿達到注漿結束標準后，停止注漿。由于漿液的含水量大，水泥—粉煤灰漿液凝結后，大量水分析出，使得注漿孔上段成為充滿水（或沒有水）而沒有結石體的空段，基巖裂隙通過該空段鉆孔與基坑連通，成為地下水進入基坑的通道。

4 處理措施

4.1 預報預防措施

目前，賈汪地區的地下水水位埋深淺，為了避免基坑涌水給施工帶來困難，基坑開挖前應對可能發生涌水的基坑進行涌水量預報，并根據當地水文地質條件和預報的涌水量，采取適當的防治措施。

對于涌水量一般較大的建筑物基坑，可采用防滲帷幕或設置抽水井、孔等工程措施。對于涌水量不大的建筑基坑，可選用適當排水能力的水泵抽排。

4.2 降水法

4.2.1 集水明排

（1）用排水溝、集水井、泄水管、輸水管等組成的排水系統將地表水排泄至基坑外的方法。

（2）排水方法以及要求：

①明溝加集水井：沿基坑周邊開挖明溝，并設置集水井。

②盲溝排水：對坑底以下的滲出的地下水；以及地下室底板與支護結構間不能設置明溝時，采用盲溝排水。

③排水要求：

a.明溝和盲溝坡度不宜小于0.3%。明溝排水時，溝底應采取防滲措施。采用盲溝排出坑底滲出的地下水時，其構造、填充料以及其密度應滿足主體結構的要求。

b.沿排水溝每隔30～50m應設置一口集水井；集水井的截面尺寸應根據排水量確定。集水井應采取防滲措施。采用盲溝時，集水井宜采用鋼筋籠外填碎石濾料的構造形式。

c.基坑排水與市政管網連接前應設置沉淀池。明溝、集水井、沉淀池使用時應排水暢通并隨時清理淤積物。

4.2.2 基坑降水

采取深井井點降水，將場地內地下水水位降到基坑底板以下0.5m，確保基坑施工安全。

4.3 勘探鉆孔封孔處理方法

（1）鉆孔回填材料及回填方式。工程勘察鉆孔完成后，應根據工程性質及土質條件選用適宜的材料分層回填，回填材料可選擇素土、粘土球、水泥漿、水泥砂漿以及灰土。

（2）鉆孔回填的方法及要求。一般要求鉆孔回填應符合下列要求：

①素土回填：回填孔（段）宜按“以土還土、以砂還砂”的原則執行，按每0.5m分層夯實。

②粘土球回填：

a.封孔前應用清水置換孔內泥漿，直至認定能順利封孔為止。

b.測量孔深，作為封填起始孔深。

c.粘土球直徑一般為2.0～2.5cm，風干后使用。粘土球所用的粘土，粘粒含量應大于30%，塑性指數應大于17。

d.向孔內投入粘土球，應注意防止一次投入量太多而發生堵塞，回填出現堵塞現象時，應用鉆桿搗通。每一次封孔的孔段長度不應大于0.3m。當投入量達到1.0m長度時，用擊實器錘擊至0.3m。

③水泥砂漿：

a.水泥砂漿封填，水泥宜選用標號為42.5的普通硅酸鹽水泥，砂粒粒徑宜在1mm 以下，其中0.5mm 以下的細砂宜占總量的50%以上。

b.封孔前，宜清除孔內沉淀。

c.水泥砂漿拌和比（清水∶水泥∶細砂）宜為0.5∶1∶3，并按水泥用量加膨脹劑。

d.水泥砂漿灌注方法可用導管灌注法和灌注器送入法，也可用手捏成團，往孔內投放，邊投邊用鉆桿搗實，直至孔口，讓砂漿自由沉降，翌日檢查水泥砂漿沉降深度，再用同樣配比的水泥砂漿封填。

4.4 采空區治理注漿鉆孔處理方法

4.4.1 采用埋管式注漿方法的注漿孔處理方法

（1）注漿達到單孔結束標準后，結束注漿，卸除孔口裝置。

（2）間隔1～2d 后，安裝好孔口裝置，進行復注，達到終孔壓力后，結束注漿，卸除孔口裝置。

（3）拌和稀水泥砂漿，從注漿管管口灌入注漿孔，直至灌滿。

4.4.2 采用止漿塞注漿方法的注漿孔處理方法

（1）注漿達到單孔結束標準后，結束注漿，起拔止漿塞。

（2）重新下入注漿管，注漿管下口為敞口，采用稠漿進行注漿，直至注漿孔孔口冒漿，往上起拔部分注漿管，再次注漿至孔口冒漿，然后將起拔注漿管，從孔口灌漿至孔口冒漿。

（3）間隔0.5～1d后，拌和稀水泥砂漿，從注漿孔口灌入注漿孔，直至灌滿。

5 結語

基坑出水是造成基坑工程事故的主要原因之一，本文探討了賈汪地區基坑出水的原因及處理措施，希望為本地區同類工程提供借鑒與參考，確保施工安全。