基坑開挖管涌防治中可調水量淺井的運用分析論文
摘要：在地下水源豐富、承壓水水頭高的深基坑場地，坑內一旦發生管涌不僅直接影響基坑自身安全，而且嚴重影響周邊建筑物及地下管線的安全。文章介紹的可調水量淺井是通過對管涌點處水流加以引流，并通過改變特制濾芯與井管搭接長度以達到調節水量為目的的管井。經過現場實驗與論證，成功處理了基坑管涌事故，既快速又經濟。
關鍵詞：管涌；人工淺井；調節水量；濾芯。
引言。
隨著我國城市高層建筑物的發展，深基坑越來越多，地下水引起的深基坑開挖安全問題日益突出。特別在地下水源豐富，承壓水水頭高的基坑場地，坑內管涌時有發生。由此導致地下水從基坑底部滲入，降低地基土的強度，這不僅直接影響該基坑的開挖與后續工程的施工，更嚴重影響周邊建筑物及地下管線的安全。因此在基坑開挖中一旦發生管涌現象，要及時采取合理、有效措施進行治理。然而常用的注漿、高壓旋噴等措施有時效果不盡人意，且成本高昂。文章通過介紹某基坑開挖過程發生的管涌現象及措施提出的可調水量淺井可快速有效治理基坑管涌，且經濟合理。
1 工程簡介。
南京河西某公園位于南京市河西地區，工程占地面積近 78 000 m2,為南京市平戰結合的人防工程。工程設二層地下室，戰時作為人防工程，平時作為地下商鋪；地面綠化，作為市民休閑廣場。該工程主體開挖深度為 12.5 m.開挖區地下水分兩層，淺部為潛水，埋深為 1 m 左右。深部為弱承壓水，主要受地下水徑流補給。賦存于下部粉土、砂性土、卵礫石中。地層自上而下情況如下：①-1 雜填土：層厚 1.5~6.5 m;①-2 素填土，局部；②-1 淤泥質粉質黏土：層厚 8.60~23.5 m;②-2 粉質黏土：層厚 0.8~9.7 m;②-3 粉土-粉砂，層厚 0.70~7.2 m;②-4 粉細砂：層厚 0.9~22.1 m;②-5粉細砂，局部中砂夾：層厚 10.9 m.設計采用中心盆式開挖，上段放坡，下段支護樁擋土，三軸深攪止水，管井降水的止降結合。共設降水管井 120 口。
2 基坑管涌情況及方案提出背景。
該工程前期施工非常順利，但是由于施工單位過多，協調困難，尤其是土方開挖單位施工不當，對成品保護意識淡薄，造成東南角 10 口降水井損壞，完全失去降水功能。基坑開挖到底后，被損壞的 26 號管井濾料處發生管涌，并隨時間推移伴隨大量沼氣產生，氣水相互作用導致涌水量不斷加大，達到流量 2~3 t/h、含砂量 8%~10%的程度，情況十分嚴重。項目部立即采取在管涌點四周雙液注漿的辦法，但由于管涌通道已形成，漿液從管涌點流出，補救失敗。繼而在距管涌點10 m 補井，因管涌形成流沙，無法成井。遠離 20 m 鉆井成功，但不見水，再次失敗。最終決定采取人工成井方式，在管涌處施工人工淺井，以保障管涌泥水從井內涌出，不至于因泥水沖涮而變本加厲地涌出。但根據該位置工程勘察報告及涌水情況，人工淺井水量較大，需進行人工控制水量，否則后續工作難以開展，因此，該工程設計了可調節水量水井。
3 方案設計。
3.1 設計原則。
（1）原地成井必須具有足夠的出水量，以完全釋放地下水頭壓力，使地下承壓水不至于肆無忌憚從坑底涌流，同時又要嚴格控制水量，不至于使地下流沙通道越來越大。因此要能適當調節水量。
（2）要方便封井，不至影響后續主體底板施工。
（3）操作簡單，成本低廉。
3.2 具體方案。
根據管涌情況和該處工勘報告，確定該處基坑底面為 2.0 m 的隔水層，隔水層下伏中砂-粉細砂含水層。通過現場積水實驗測定，在無阻力情況下管涌處水流速度為 0.7~1.0 m/s,如采用 Φ286 鋼管，管內涌水約 8 t/h.人工成井穿過隔水層進入含水層 1.5~2.0m 左右，控制井管濾水段長度和水泵抽水速度可使水量在 10 t/h 以上。
3.3 材料準備。
井管采用長 3.8 mΦ286 鐵管，壁厚 2 mm,底端割成鋸齒，并在 1.8 m 范圍內切割若干 Φ40 圓孔作為透水孔。頂端每隔 50 cm 割 Φ50 對穿孔，如圖 1 所示。由于直接采用井管自身鉆進，無法加包濾網，因此采用濾芯過濾泥沙。濾芯制作采用 0.5 mm 普通彩鋼板，切割若干 Φ20 小孔作為透水孔，卷成長 2.0 mΦ286 開口圓筒，并設拉繩，方便控制安裝位置，外包 170 目濾網，如圖 2 所示。
4 方案實施。
（1）將井管底端垂直對準管涌位置，杠桿橫插對穿孔，二人扶正，二旋轉杠桿，利用井管自身重力和鋸齒切割土體，鉆進到指定深度，井管頂端高于基坑底面 25 cm 即可。這時，原來從土體涌出的泥沙導入井管，并將井管旋轉切割的土體沖散成漿，自流出井。
（2）將濾芯安放在井管內，并用鋼管推送至井管底端。由于濾芯為開口管，具有一定橫向彈性，因此可依靠彈性附在井管內壁，起過濾泥沙作用。
（3）利用鋼管和拉繩調整濾芯位置，調節濾芯與井管透水面重合度，達到調節過水面積從而調節水量的目的，使出水量最少而井管周邊又無涌水即可。
（4）安裝潛水泵排水。根據水量大小選用合適水泵。該工程開始選用 2.2 kW 潛水泵。
5 施工要點。
（1）井管安裝前要在外壁刷涂減磨劑，底端鋸齒相鄰齒要分別向內外略斜，二者都可以減小鉆進阻力。也可以在井管加載重物，增加切削能力。同時要根據實際情況安排人力。如井管長度不夠，可采用焊接方式加長。為防止井管直沉，安置完畢后要在管壁加焊井字形鋼管固定。
（2）濾芯開口要保持 10 mm 左右，卷曲時內徑要大于井管（內徑 286 mm），安裝時將開口擠攏，使內徑小于井管內徑，這樣既方便安裝，又可使濾芯具有橫向彈性，緊緊依附在井管內壁。濾芯拉繩沿開口對稱安裝，長度足夠露出井管。如發現濾芯淤塞可迅速取出清洗或更換。
（3）要經常調整濾芯與井管透水端的重合度，控制水量，降低流速，盡量達到讓涌水產生的流沙通道自然淤塞的目的。
（4）施工人工井同時，其他尚未管涌的失效井要補設新井，防止事故重演，同時也降低管涌點水頭壓力。
（5）要協調主體施工單位，在管涌控制后，盡快施工該處墊層砼，提高墊層砼標號，并加設雙向鋼筋網片，防止因管涌造成地下空洞而坍塌造成無法挽回的損失。
（6）該臨時人工淺井封前要加大其他降水井排水量，并采用帶泵封井方式，即封井時不能停止降水。
6 效果驗證及總結。
人工淺井安裝使用后，結果符合預期，經試驗驗證，正常抽水可控制在 5~8 t/h,含砂率<1%,管涌得到完全控制。同時該工程的其他被損壞水井也成功補井，管涌隱患被消除。在主體施工單位積極配合下，一周后該處鋼筋砼墊層施工完畢，二周后，該處砼底板成功澆注，確保了工程安全和進度。
經過現場實驗與論證，在基坑發生管涌后，在管涌點施工人工淺井，并將濾網加以創新制成特制濾芯，通過改變濾芯與井管搭接長度，可使恣意橫流的管涌變成水量可控的管井，成功處理了基坑管涌事故，既快速又經濟。
參考文獻：
[1]陳紀德，李川。管涌及其產生的原因和治理方法[J].安全與環境工程，1999（2）：25-26.
[2]余志成，施文華。深基坑支護設計與施工[M].北京：中國建筑工業出版社，1999.
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