沙潁河某復線船閘樞紐基坑涌水險情淺析

裴 穎

一、引言

沙潁河某復線船閘樞紐已建有節制閘和Ⅴ級船閘。樞紐工程建筑物設計等級為1級。根據沙潁河航運需要，船閘樞紐規劃復線船閘。確定復線船閘布置于老船閘一側，布置方式與現有的老船閘基本一致，上閘首參與防洪。兩船閘縱軸線相互平行，軸間距50m，新建復線船閘上閘首邊緣距離老閘上閘首邊緣為20m。

該工程自2017年9月開工以來，基坑開挖過程中出現兩次較大的基坑涌水險情，特別是第二次基坑涌水，涌水量大、急，正值冬雪季節，涌水最終灌滿基坑，影響了施工進度，增加了成本。本文就該工程產生管涌險情的原因及處理方法進行探討。

二、工程區水文地質與工程地質條件

工程區上更新統地層以粉質粘土、粉質壤土、砂壤土、砂性土為主，其中地表出露的主要為粉質粘土；全新世地層呈帶狀分布，組成以粉質壤土、砂壤土為主，地面起伏較大，厚度不均勻，強度一般較低，在垂直方向和水平方向均表現為非均勻性。

場區具體地層描述如下：①素填土，以粉質壤土為主，部分為砂壤土，屬中等壓縮性土，層底高程34.80～32.04m。②層砂壤土，夾粉質壤土薄層，屬中等～低壓縮性土，本層零星分布層底高程34.10～31.76m。③層粉質壤土，夾砂壤土薄層，層底高程32.11～27.60m。④層粉質壤土，屬高壓縮性土，層底高程24.97～27.60m。⑤層粉質粘土夾粉質壤土，屬中等壓縮性土，層底高程26.30～21.88m。⑥層粉質壤土，含砂礓，屬中等壓縮性土，層底高程23.09～17.98m。⑦層粉質壤土、砂壤土互層，砂壤土含量大約占20～30%，屬中等壓縮性土，層底高程17.71～14.22m。⑧層砂壤土夾粉土和少量粉質壤土，屬低壓縮性土，層底高程11.00～8.48m。⑨層粉質壤土夾粉質粘土，屬中等壓縮性土，層底高程1.97～-1.96m。⑩細砂、極細砂，局部夾少量砂壤土，屬低壓縮性土，層底高程1.45～-1.66m。

工程區地下水類型為松散類孔隙水，根據地層巖性和含水層特征可劃分出三層含水層和二層隔水層，其中第一含水層為潛水，第二、第三含水層為承壓水。分層敘述如下：第一含水層由②層砂壤土、③層粉質壤土和④層粉質壤土組成，厚約3.0～11.3m，該層為第四系沖、洪積快速堆積物，結構松散，含水類型為孔隙型潛水，主要以大氣降水和河、溝塘水補給為主；第一隔水層為⑤層粉質粘土、⑥層粉質壤土，厚度4.0～13.0m，微透水性，分布廣泛，為相對較好的隔水層。第二含水層為⑧層砂壤土，中等透水性，含水類型為承壓水，具承壓性，上部⑦層粉質壤土、砂壤土互層，弱～中等透水性，部分具一定承壓性。第二隔水層為⑨層粉質壤土，微透水性，厚度大，為良好的隔水層。第三含水層為⑩層細砂，局部夾少量砂壤土，中等透水，含水類型為承壓水，具承壓性，層厚不均，出露高程一般在-10.0～-13.0m，對工程影響不大。在上述含水層中與工程密切的為第二層含水層，且建基面下的⑦層土厚度不足2m，在施工中可能出現管涌和流沙現象。施工期埋設測壓管觀測場區承壓水位，外河老閘上游水位高程31.5m，下游水位高程28.5m期間，從空間分布上看，靠近上閘首處地下穩定水位在31.5m左右，下閘首處地下穩定水位為28m左右，閘室位置處地下穩定水位為30m，由此分析場區地下水位與外河水位基本一致，因此施工期需采取必要的降排水或截滲排水措施。

三、基坑開挖施工及基坑涌水過程

復線船閘位于沙潁河左堤及老船閘之間，基坑右岸緊鄰老船閘，采用雙排鋼筋混凝土灌注樁支護，基坑左岸放坡開挖，上下游均采用鋼板樁+鋼管樁組合圍堰擋水?；铀闹懿捎脭[噴截滲墻圍封，下游右岸加長110m段導航墻施工期兼做圍堰，采用永臨結合的雙排鋼筋混凝土灌注樁結構，樁間底部采用擺噴截滲墻與相鄰截滲墻相接，雙排樁之間充填C15素混凝土防滲。

2017年10月份，船閘上閘首基坑開挖至高程24m左右（上游河道水位32m），基坑右岸支護樁附近發生涌水，現場水流往上翻涌，水量逐漸變大。緊急搶險在基坑內填筑圍堰擋水，同時通過巡查發現，正在施工的上游橫向圍堰鋼管樁處出現水流倒灌現象，流量逐漸加大，入口也逐漸擴大，后經及時封堵，險情得以控制。

2018年2月份，船閘基坑已開挖至高程18m左右，并已澆筑多塊閘室底板素混凝土墊層，此時上游水位33m，發現上閘首基坑左岸上游側拐角高程22m處出現涌水險情。外河水先繞過鋼板樁圍堰，在鋼板樁內側出現旋渦，并繞過第一次加固的截滲墻體外圍，從上閘首左上角向上涌入基坑，瞬間形成滲流通道，且在橫向截滲墻上游形成塌陷坑，后在圍堰未封閉處形成決口，圍堰逐漸沖毀，導致基坑大量進水，最終與外河水位持平。

四、基坑涌水內外因分析及建議加固措施

第一次涌水點在高程24m左右，第二次涌水點在高程22m左右，兩次管涌均發生在上閘首圍堰處，從涌水點高程分析，均位于⑥層粉質壤土⑦層粉質壤土與砂壤土互層之間結合部。涌水發生時，上游圍堰施工尚未完成，基坑開挖高程約17m左右，而上游河道水位33m左右，形成16m左右的水頭差。據后期勘察、檢測，發現涌水口上游已實施截滲墻在高程14～24m范圍內部分地段已連通。由此分析：⑦層粉質壤土與砂壤土互層是基坑產生涌水的內在原因，該地層為中等透水性，滲透破壞型式為管涌，在高水頭壓力下，土體中水力坡降大于容許值時，就會在薄弱處形成滲流通道；外在原因主要為上游圍堰尚未完成施工，未形成整體的截滲面，且施工質量未能得到很好的保證，截滲墻體下部余有殘渣或墻體與土層之間特別是與⑦層粉質壤土與砂壤土互層之間留有孔隙、孔洞及斷墻等，容易使高壓水體由外河滲入墻體下部，沿墻壁向上流入基坑內部，快速淘洗、沖刷，造成涌水險情。

針對目前出現的兩次涌水險情，建議在前期加固措施的基礎上，對涌水影響岸坡進行壓密注漿補強，完善加長混凝土截滲墻布置，沿擺噴截滲墻外圍重新補充施工圍堰截滲墻，墻底高程8m左右，強段連接選用接頭管法，應保證接縫處端孔的孔斜率和接頭洗刷質量，盡量減少墻段連接縫，防滲墻墻體應均勻、完整、連續，不應有混漿、夾泥、斷墻和孔洞等。根據場區地層地質情況，混凝土截滲墻槽孔建造主要采用抓取法，局部槽段由于前期灌漿難以直接抓取，可采用鉆抓法成槽。

五、結語

該工程施工降水難點在于復線船閘施工期不能影響老船閘正常運行，且老船閘與復線船閘軸間距僅50m，為了保護老船閘的運行安全，根據場區地層地質條件不宜采用施工降水工藝。因此需對基坑四周采取帷幕灌漿或截滲墻等截滲措施，應要求施工開挖前必須完成截滲工作。截滲施工過程中，加強質量控制工作，嚴把造槽、槽孔間板墻連接、造槽垂直精度工序?；娱_挖過程中，基坑內外埋設測壓管隨時監測地下水位，從而保證施工順利進行