杭州地铁秋涛路站基坑施工管涌分析处理.doc

杭州地铁秋涛路站基坑施工管涌分析处理

摘要以杭州地铁秋涛路站东区基坑施工两次管涌为例,分析发生管涌的原因、处理措施,并介绍深基坑降水的重要性、围护结构渗漏的检验和加固以及安全性验算方法等。关键词基坑施工涌水涌砂分析处理

1工程概况

杭州地铁一号线试验段秋涛路站,位于杭州市秋涛路与婺江路交叉路口,沿婺江路地下布置,穿过秋涛路和新开河。该站为地下双层岛式车站,车站总长259.6m,车站宽度18.9m,采用双层双跨箱形框架结构,顶板覆土埋深约5.0m,底板埋深约18.0m,车站围护结构采用φ1000@750钻孔咬合灌注桩,插入比约为1∶0.8。

2工程地质和水文地质

根据工程详细勘察报告,基坑开挖影响范围内各土层的岩土物理力学指标如表1所示。场区地下水分布为浅层潜水和深层承压水。

浅层潜水属孔隙性潜水类型,主要赋存于上部①层填土和②层粉土、粉砂中,补给来源主要为大气降水及地表水,地下水位随季节性变化,勘探期间测得地下水位埋深0.85～3.45m。承压水主要分布于深部的⑧-1层中细砂和⑧-3层圆砾夹卵石中,水量较丰富。隔水层为上部的粘性土层(⑤、⑥层),承压水头埋深约在地表下5.00m,即黄海高程3.62m。

3工程特点

(1)基坑开挖深度较大,最深达18m;

(2)基坑周围地下管线密集,邻近建筑物多,环境条件较差;

(3)基坑地层主要为砂质粉土,开挖时极易产生侧向变形、开挖面隆起而引起边坡失稳及基坑涌水等不利现象;

(4)基坑底有淤泥质粉质粘土下卧层(层面距离坑底约5m),该层物理力学性质指标尚可,渗透系数较小,对于坑底抗管涌比较有利。

总之,场区地下水位高、土渗透系数大。同时粉土、粉砂地层对基坑涌水极为敏感,围护结构一旦漏水影响范围很大,因此地下水位的控制和保证围护结构的止水性能是工程成败的关键。

4管涌情况

工程由于受拆迁及秋涛路交通疏解的影响,为确保总工期不变,将车站以秋涛路为界,分为东、西两区施工。在秋涛路中心(主体17轴处)设临时封堵墙(咬合桩墙),先封闭东区基坑,进行东区基坑开挖和主体结构施工。

开挖自2004年8月11日开始,2005年1月6日结束。施工期间共出现2次管涌,第一次管涌时间为2004年11月2月下午17∶10,管涌点位于第11段基坑南侧273号～274号桩间坑底,到20∶30处理完共涌出泥砂约240m3。涌水前第11段基坑已基本开挖到设计标高,开始进行清底。273号～274号桩间渗漏处理也接近基底。

管涌造成基坑南侧(距基坑边约20m)1幢三层居民楼向北侧倾斜,围墙出现裂缝,裂缝宽度最大达10cm左右;南侧原婺江路面下沉,最大下沉量约50cm;婺江路地下水管开裂,造成自来水供应中断。管涌波及范围:273号～274号桩向南最远达44.5m,向东约39.7m,向西约12m。

第二次管涌时间为2005年1月10日下午14∶10,管涌点位于第8段基坑内,距第9段底板(已浇注完成)端头约5m处。管涌前第8段基坑垫层、防水板及细石砼保护层已施工完。到20∶10处理完共涌出泥砂约40m3左右。处理过程中发现基坑南侧距第一次管涌点以西约10m处地面出现轻微裂缝,最大裂缝宽约5mm,长约10m,沿基坑纵向分布,影响范围向南最远达20m左右。地面最大沉降3cm。未造成其它建筑物损坏。

两次管涌点平面位置示意如图1,立面示意见图2、图3。5管涌原因

5.1第一次管涌

主要原因为咬合桩开叉,根据施工记录,273号、274号桩成孔过程中因套管钻头变形,造成桩垂直度偏差。8m以后两桩之间出现开叉,开挖到坑底后开叉量达15cm左右。根据施工记录和实际开挖情况,基坑开挖到7m后,即提出在桩后施作3根高压旋喷桩,旋喷深度根据经验确定为基底下3m的止水加固方案。根据抗管涌稳定性验算,此时实际水力梯度大于临界水力梯度,随着基坑开挖深度的增加随时可出现管涌失稳破坏。

如图4所示,可通过式(1)验算基坑底部稳定性。Ks=ic/i(1)

式中:Ks———抗管涌或抗渗流稳定性安全系数,取1.5～2.0;

ic———坑底土体临界水力梯度,ic=(Gs-1)/(1+e);

Gs———土粒比重,取2.7;

e———坑底土体天然空隙比,取0.85;

i———坑底土体渗流水力梯度,i=hw/L;

hw———基坑内外土体的渗流水头m,取坑内外水头差hw=14.5;

L———最短渗径流线总长度m,L=14.5+2×3(旋喷桩深入基底下3m计)。

经验算,当旋喷桩深入基底下3m时:

Ks=ic/i=0.919/0.71=1.29(1.5～2.0)

验算结果表明,咬合桩开叉处旋喷桩止水帷幕的深度没有满足抗管涌稳定性要求(经验算止水帷幕深度应伸入基坑底以下不小于5m)。显然,咬