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摘要：随着城市规模不断地扩展，地下空间开发越来越被重视，谈及地下工程，地下水是永远无法回避的话题，解决地下水问题也是地下工程亘古不变的难题，本文将通过一个深基坑泄压井突涌事故的处理与分析，为相关工程施工提供参考与帮助。
关键词：深基坑；泄压井；突涌事故；处理及分析
中图分类号：TV554 文献标识码：A
1、工程概况
案例基坑为一十字换乘地铁车站的换乘节点，基坑纵向长21m，横向宽37m，开挖深度25m。围护结构为1m地下连续墙，深50m，采用H型钢接头，基底以下4m采用满堂高压旋喷加固。换乘节点为地下负三层结构，开挖深度较深，经验算基坑抗隆起不满足要求，但是如要隔断承压水，围护结构深度至少需达到65m。根据地勘资料在地面下40m左右进入圆砾层，特别是在进入50m以下，圆砾粒径较大，而且还存在孤石，考虑到围护结构连续墙的施工难度，采取半悬挂围护结构加降压完成施工，开挖到基地需要降承压水手头15.36m，经现场降水试验，最终确定换乘节点基坑内设置9口降压井，6口疏干井。
由于基坑面积不大，同时布设32根Φ1200抗拔桩、10根Φ900立柱桩，同时还要考虑错开支撑位置及施工挖土作业面等因素，所以降水井无法按照理想状态布置，具体布置情况见下图1。
图1 降水井布置图
2、事故背景
在换乘节点开挖到基底时，按照设计要求对6口疏干井中4口进行了碎石回填，剩余的疏干井SG-3与SG-6作为泄水孔，在底板中安装了泄水井管，其中钢管壁6mm，内径400mm，上盖法兰钢板厚20mm，而换乘节点降压井随着结构施工逐步进行停抽，并按照方案进行封井。
换乘节点地下三层结构已施工完毕，顶部已回填恢复道路，换乘节点南侧标准段尚未开挖，北侧相邻标准段底板已施工完，部分顶板已完成（见图2）。换乘节点在负三层结构施工完成后，考虑施工对环境的影响，为了减少对地下承压水的抽取，采取对负三层结构注水反压，注水深3m。换乘节点结构施工完成并恢复顶部道路后，开始抽取负三层中反压的注水，抽到积水只剩40cm深，就在准备处理预留的泄压疏干井过程中，突然其中一口泄压井大量涌水涌砂，无法封堵。
图2 降水井布置图
3、应急处置
由于泄压井涌水水压较大，并伴有泥沙，现场条件无法封堵，为了确保周边建构筑物及道路的安全，最终决定利用附近的河水回灌反压处理，使回灌水位保持与承压水水头基本持平（地面下9.5m），并在换乘节点周边布置监测点位，加强监测与现场巡视。
由于处理及时，监测数据显示地面沉降无异常，后经专业作业人员水下探摸，涌砂量大约在25~30m3，涌水量最大时40 m3/h，总涌水量约1000 m3，总回灌水量约13000 m3。
4、封井方案
4.1 封井思路
经过咨询专业人员与专家，目前水下作业封堵技术在水利工程及海底工程中运用较多，工艺已比较成熟，安全风险可控，其次根据水深计算负三层底板处水压为0.15mpa，压力较小，封堵难度不大。
4.2 封井工艺流程
第一阶段为水下作业阶段，本阶段工作主要包括水下清砂、安装注浆管、泄水井孔封堵、安装钢扪板。在封堵材料达到强度要求后，进入第二阶段，首先进行抽水验证封堵效果，在抽水过程中由潜水员携带摄像头潜入封堵位置，观察有无异常，确定封堵效果，在水位抽到负三层顶板面下后，可由人直接在负三层顶板上预留洞处进行观察，直至将结构内水抽完，然后对钢扪板盖采取一定的加强措施后，对预埋的注浆进行注浆，对地板下土层进行加固。万一注浆完成后发现效果不好后，可再采用小直径钻头打通注浆管对薄弱部位进行二次补注。
封井工艺流程见下图3：
图3 封井工艺流程图
4.2.1施工准备
（1）施工与应急的材料、设备、人员到位，验收符合要求；
（2）对参与本次施工所有人员进行安全技术交底；
（3）钢扪板盖及注浆管等加工完成，确保有备用；
（4）制定潜水路线及步骤。
4.2.2潜水探摸
潜水人员根据潜水路线潜入处理部位，潜入的同时牵引绳，对水底探查，确定底部泥沙厚度、有无障碍等情况，指导下一步施工。
4.2.3 清砂清孔
先用高压水水枪冲起沉积的泥沙，然后用泥浆泵排走泥沙。为了保证在清泥过程中水压依然平衡，将泥浆排到泄压井边上翻梁外侧，这样确保水下作业在无压状态进行。为了封堵的顺利，清孔要求尽量将管孔中泥沙面清至底板底面以下，清孔深度不得小于80cm。
4.2.4、埋设注浆管
（1）注浆管制作
注浆管必须在施工前加工完成，同时保证至少有两根以上备用。制作材料采用内径50mm壁厚5mm的无缝钢管，注浆管底端削三角形，顶端压丝，在封堵完成后安装加工好的一个三通，三通另两端均安装上球阀，开口端与螺纹均涂抹黄油，并进行防水包裹，注浆管底板以下部分进行梅花点孔，并采用无纺布进行包裹。
（2）注浆管安插
注浆管的安插必须定位准确，才能确保在封堵后盖板按要求就位，螺栓孔可以准确对中，为此施工中增加一块定位盘（6mm钢板制作）与导管焊接，通过定位盘与盖板两点一直线将注浆管安装到位，封堵时将盖板抬起，充填封堵材料，保证盖板垂直位置不变，具体见下图4。人工插管如有困难，采用高压射水配合。
图4注浆安装示意图
4.2.5二次清孔
安装完成注浆管后进行二次清孔，以确保下一步封堵填充的空间，已达到预期的封堵效果。清孔要求尽量将管孔中泥沙面清至底板面一下清孔深度不得小于80cm。
4.2.6封堵泄水孔
泄水孔封堵采用PBM聚合物混凝土进行封堵，在地面拌合，然后由潜水员运至泄水孔处对泄水孔进行填充封堵，要求填充密实，顶面进行抹平，但应适当比法兰盘稍低3cm，影响盖板与法兰盘的密贴性。
（1）封堵材料
封堵材料采用PBM聚合物混凝土，关于PBM聚合物混凝土介绍见附件3，其各种成分参考配比见下表。正式施工前先在现场试配，确定各成分比例及促进剂和引发剂用量，将凝固时间控制在4小时以上，抗压强度要求3天达到30Mpa，28天达到50Mpa。
PBM聚合物混凝土的特点是水中不分散、不离析，不需振捣，可自流平自密实，强度高，与金属粘结牢固。
成分 石子 砂 水泥 PBM树脂 促进剂（紫色） 引发剂（无色）
混凝土 32～36％ 39～43％ 9～10％ 16～19％ 树脂的1.0～2.5％ 树脂的1.0～2.5％
（2）拌合及浇筑
首先将砂、石、水泥等骨料按比例干拌均匀，待用；然后按A:B=10:1的比例将树脂混合均匀，再加入促进剂搅拌均匀，最后加入引发剂，拌匀即成为树脂组份；将配制好的树脂组份立即倒入骨料中，拌合均匀。 由于本工程用量较少，采用人工拌合，用吊篮吊入水中，由潜水员倒入处理部位。
4.2.7安装盖板
泄水管井封堵之后，立即将钢盖板放下，盖板与法兰之间必须设置橡胶垫片，然后将8个M10螺栓安装拧紧。
4.2.8抽水
为了确保安全，在完成封堵后3天，采取分阶段抽水，每个阶段发现异常时，均需立即停止抽水，必要时进行回灌。整个抽水过程加强周边监测与巡视工作，确保施工安全。分阶段抽水既可以逐步检测泄水孔封堵效果，同时也可以让压力逐步释放，平稳过渡。
4.2.9注浆处理
因为底板底潜水水头压大于承压水水头压，本次工程注浆主要目的是对涌砂造成的地层损失进行补偿。注浆材料采用单液水泥浆，采用42.5普通硅酸鹽水泥，配比取W:C=0.8:1。根据地质及经验，补偿注浆量按涌砂量的两倍进行控制，同时注浆压力按照基坑底部位置水压力的2~3倍控制，注浆压力控制在1mpa以内。
4.2.10封盖施工
先将泄水孔口四周板面主筋凿出，连接主筋，然后采用C40防水混凝土进行灌注帽盖，在浇筑混凝土前割除注浆管。
5、原因分析
根据地质水文资料以及现场涌水情况分析，发生本次突涌，主要在于随着结构的完成，降压井进行了封闭，基坑内承压水水头压力恢复原状，预留的泄压井底部与承压水层之间隔水层被击穿，从而导致泄压井突涌。[1]
6、总结
本次事故案例，首先是警戒我们在地下工程中涉及承压水时，在施工结构时留泄压井需要慎重，不可习惯经验性预留泄压井，要留也必须选择合理封井时间，必须充分考虑隔水层的安全；其次本案例也为今后城市地下工程提供水下作业与水下封井的成功经验。[2]
参考文献
[1] 吴林高．工程降水设计施工与基坑渗流理论 [M]．北京：人民交通出版社，2004．
[2] 刘军，潘延平，等．轨道交通工程承压水风险控制指南[M]．上海：同济大学出版社，2008．
关键词：深基坑；泄压井；突涌事故；处理及分析
中图分类号：TV554 文献标识码：A
1、工程概况
案例基坑为一十字换乘地铁车站的换乘节点，基坑纵向长21m，横向宽37m，开挖深度25m。围护结构为1m地下连续墙，深50m，采用H型钢接头，基底以下4m采用满堂高压旋喷加固。换乘节点为地下负三层结构，开挖深度较深，经验算基坑抗隆起不满足要求，但是如要隔断承压水，围护结构深度至少需达到65m。根据地勘资料在地面下40m左右进入圆砾层，特别是在进入50m以下，圆砾粒径较大，而且还存在孤石，考虑到围护结构连续墙的施工难度，采取半悬挂围护结构加降压完成施工，开挖到基地需要降承压水手头15.36m，经现场降水试验，最终确定换乘节点基坑内设置9口降压井，6口疏干井。
由于基坑面积不大，同时布设32根Φ1200抗拔桩、10根Φ900立柱桩，同时还要考虑错开支撑位置及施工挖土作业面等因素，所以降水井无法按照理想状态布置，具体布置情况见下图1。
图1 降水井布置图
2、事故背景
在换乘节点开挖到基底时，按照设计要求对6口疏干井中4口进行了碎石回填，剩余的疏干井SG-3与SG-6作为泄水孔，在底板中安装了泄水井管，其中钢管壁6mm，内径400mm，上盖法兰钢板厚20mm，而换乘节点降压井随着结构施工逐步进行停抽，并按照方案进行封井。
换乘节点地下三层结构已施工完毕，顶部已回填恢复道路，换乘节点南侧标准段尚未开挖，北侧相邻标准段底板已施工完，部分顶板已完成（见图2）。换乘节点在负三层结构施工完成后，考虑施工对环境的影响，为了减少对地下承压水的抽取，采取对负三层结构注水反压，注水深3m。换乘节点结构施工完成并恢复顶部道路后，开始抽取负三层中反压的注水，抽到积水只剩40cm深，就在准备处理预留的泄压疏干井过程中，突然其中一口泄压井大量涌水涌砂，无法封堵。
图2 降水井布置图
3、应急处置
由于泄压井涌水水压较大，并伴有泥沙，现场条件无法封堵，为了确保周边建构筑物及道路的安全，最终决定利用附近的河水回灌反压处理，使回灌水位保持与承压水水头基本持平（地面下9.5m），并在换乘节点周边布置监测点位，加强监测与现场巡视。
由于处理及时，监测数据显示地面沉降无异常，后经专业作业人员水下探摸，涌砂量大约在25~30m3，涌水量最大时40 m3/h，总涌水量约1000 m3，总回灌水量约13000 m3。
4、封井方案
4.1 封井思路
经过咨询专业人员与专家，目前水下作业封堵技术在水利工程及海底工程中运用较多，工艺已比较成熟，安全风险可控，其次根据水深计算负三层底板处水压为0.15mpa，压力较小，封堵难度不大。
4.2 封井工艺流程
第一阶段为水下作业阶段，本阶段工作主要包括水下清砂、安装注浆管、泄水井孔封堵、安装钢扪板。在封堵材料达到强度要求后，进入第二阶段，首先进行抽水验证封堵效果，在抽水过程中由潜水员携带摄像头潜入封堵位置，观察有无异常，确定封堵效果，在水位抽到负三层顶板面下后，可由人直接在负三层顶板上预留洞处进行观察，直至将结构内水抽完，然后对钢扪板盖采取一定的加强措施后，对预埋的注浆进行注浆，对地板下土层进行加固。万一注浆完成后发现效果不好后，可再采用小直径钻头打通注浆管对薄弱部位进行二次补注。
封井工艺流程见下图3：
图3 封井工艺流程图
4.2.1施工准备
（1）施工与应急的材料、设备、人员到位，验收符合要求；
（2）对参与本次施工所有人员进行安全技术交底；
（3）钢扪板盖及注浆管等加工完成，确保有备用；
（4）制定潜水路线及步骤。
4.2.2潜水探摸
潜水人员根据潜水路线潜入处理部位，潜入的同时牵引绳，对水底探查，确定底部泥沙厚度、有无障碍等情况，指导下一步施工。
4.2.3 清砂清孔
先用高压水水枪冲起沉积的泥沙，然后用泥浆泵排走泥沙。为了保证在清泥过程中水压依然平衡，将泥浆排到泄压井边上翻梁外侧，这样确保水下作业在无压状态进行。为了封堵的顺利，清孔要求尽量将管孔中泥沙面清至底板底面以下，清孔深度不得小于80cm。
4.2.4、埋设注浆管
（1）注浆管制作
注浆管必须在施工前加工完成，同时保证至少有两根以上备用。制作材料采用内径50mm壁厚5mm的无缝钢管，注浆管底端削三角形，顶端压丝，在封堵完成后安装加工好的一个三通，三通另两端均安装上球阀，开口端与螺纹均涂抹黄油，并进行防水包裹，注浆管底板以下部分进行梅花点孔，并采用无纺布进行包裹。
（2）注浆管安插
注浆管的安插必须定位准确，才能确保在封堵后盖板按要求就位，螺栓孔可以准确对中，为此施工中增加一块定位盘（6mm钢板制作）与导管焊接，通过定位盘与盖板两点一直线将注浆管安装到位，封堵时将盖板抬起，充填封堵材料，保证盖板垂直位置不变，具体见下图4。人工插管如有困难，采用高压射水配合。
图4注浆安装示意图
4.2.5二次清孔
安装完成注浆管后进行二次清孔，以确保下一步封堵填充的空间，已达到预期的封堵效果。清孔要求尽量将管孔中泥沙面清至底板面一下清孔深度不得小于80cm。
4.2.6封堵泄水孔
泄水孔封堵采用PBM聚合物混凝土进行封堵，在地面拌合，然后由潜水员运至泄水孔处对泄水孔进行填充封堵，要求填充密实，顶面进行抹平，但应适当比法兰盘稍低3cm，影响盖板与法兰盘的密贴性。
（1）封堵材料
封堵材料采用PBM聚合物混凝土，关于PBM聚合物混凝土介绍见附件3，其各种成分参考配比见下表。正式施工前先在现场试配，确定各成分比例及促进剂和引发剂用量，将凝固时间控制在4小时以上，抗压强度要求3天达到30Mpa，28天达到50Mpa。
PBM聚合物混凝土的特点是水中不分散、不离析，不需振捣，可自流平自密实，强度高，与金属粘结牢固。
成分 石子 砂 水泥 PBM树脂 促进剂（紫色） 引发剂（无色）
混凝土 32～36％ 39～43％ 9～10％ 16～19％ 树脂的1.0～2.5％ 树脂的1.0～2.5％
（2）拌合及浇筑
首先将砂、石、水泥等骨料按比例干拌均匀，待用；然后按A:B=10:1的比例将树脂混合均匀，再加入促进剂搅拌均匀，最后加入引发剂，拌匀即成为树脂组份；将配制好的树脂组份立即倒入骨料中，拌合均匀。 由于本工程用量较少，采用人工拌合，用吊篮吊入水中，由潜水员倒入处理部位。
4.2.7安装盖板
泄水管井封堵之后，立即将钢盖板放下，盖板与法兰之间必须设置橡胶垫片，然后将8个M10螺栓安装拧紧。
4.2.8抽水
为了确保安全，在完成封堵后3天，采取分阶段抽水，每个阶段发现异常时，均需立即停止抽水，必要时进行回灌。整个抽水过程加强周边监测与巡视工作，确保施工安全。分阶段抽水既可以逐步检测泄水孔封堵效果，同时也可以让压力逐步释放，平稳过渡。
4.2.9注浆处理
因为底板底潜水水头压大于承压水水头压，本次工程注浆主要目的是对涌砂造成的地层损失进行补偿。注浆材料采用单液水泥浆，采用42.5普通硅酸鹽水泥，配比取W:C=0.8:1。根据地质及经验，补偿注浆量按涌砂量的两倍进行控制，同时注浆压力按照基坑底部位置水压力的2~3倍控制，注浆压力控制在1mpa以内。
4.2.10封盖施工
先将泄水孔口四周板面主筋凿出，连接主筋，然后采用C40防水混凝土进行灌注帽盖，在浇筑混凝土前割除注浆管。
5、原因分析
根据地质水文资料以及现场涌水情况分析，发生本次突涌，主要在于随着结构的完成，降压井进行了封闭，基坑内承压水水头压力恢复原状，预留的泄压井底部与承压水层之间隔水层被击穿，从而导致泄压井突涌。[1]
6、总结
本次事故案例，首先是警戒我们在地下工程中涉及承压水时，在施工结构时留泄压井需要慎重，不可习惯经验性预留泄压井，要留也必须选择合理封井时间，必须充分考虑隔水层的安全；其次本案例也为今后城市地下工程提供水下作业与水下封井的成功经验。[2]
参考文献
[1] 吴林高．工程降水设计施工与基坑渗流理论 [M]．北京：人民交通出版社，2004．
[2] 刘军，潘延平，等．轨道交通工程承压水风险控制指南[M]．上海：同济大学出版社，2008．