杭州地铁秋涛路站东区基坑施工涌水涌砂分析.doc

杭州地铁秋涛路站东区基坑施工涌水涌砂分析

摘要:以杭州地铁秋涛路站东区基坑施工两次管涌为例,详细分析了管涌发生的原因、处理措施以及粉土、粉砂地层的特点,并对深基坑工程降水的重要性、围护结构渗漏的检验方法、围护结构加固方案安全性验算方法都有介绍。关键词:基坑施工,涌水涌砂,补救方法1工程概况杭州市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。秋涛路站为地下双层岛式车站,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,车站结构底板埋深约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地质概况与基坑特点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列于表1中。本场区地下水分布为两个主要含水层,即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5m,即黄海高程3.62m。综合场地地理位置、土质条件、基坑开挖深度和周围环境条件,本工程具有如下特点:(1)基坑开挖深度较大,最深达到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)基坑开挖范围内主要为砂质粉土,基坑开挖时,极易产生侧向变形导致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,该工程场区地下水位高、土层渗透系数大。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围护结构的止水性能是本工程成败的关键。3管涌发生情况与分析该工程由于受拆迁及秋涛路交通疏解的影响,为确保总工期不受影响,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。东区基坑开挖自04年8月11日开始,05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04年11月2日下午17∶10分,管涌点位于第11段基坑南侧,273#~274#桩间坑底,到20∶30分处理完共涌出泥砂约240m3左右。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#~274#桩间渗漏处理也已接近基底。管涌造成基坑南侧(距基坑边约20m)1户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;婺江路地下自来水管开裂,造成自来水供应中断。此次管涌波及范围:273#~274#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05年1月10日下午14∶10分,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5米处,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分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10米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。未造成其它财产损坏。两次管涌点平面位置如图1所示,两次管涌位置的剖面图见图2和图3。(1)第一次管涌原因分析第一次管涌发生的主要原因为咬合桩开叉,根据咬合桩施工记录,273#、274#桩成孔过程中因套管钻头变形,造成桩垂直度偏差(实测垂直度在5‰左右)。从两个桩开挖后的实际情况看,8m以后两桩之间出现开叉迹象,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出现管涌失稳破坏。如图4所示,可通过下式验算基坑底部稳定性Ks=ic/i这里:ic为坑底土体临界水力梯度,ic=(Gs-1)/(1+e);Gs为土粒比重,取2.7;e为坑底土体天然空隙比,取0.85;i为坑底土体渗流水力梯度,i=hω/L;hω为基坑内外土体的渗流水头(m),取坑内外水头差hω=14.5;L为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);Ks为抗管涌或抗渗流稳定性安全系数,取1.5~2。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)验算结果