某基坑透水滑塌事故分析及处理

陈 丰

(天津市地质工程勘察院，天津 300191)

1 工程概况

天津市区某工程采用钻孔灌注桩梁板式基础，基坑开挖面积近5 000 m2，开挖深度8 m，其中电梯井部位开挖深度10.5 m。电梯井位于基坑内东南部，距围护结构的垂直距离均超过15 m。基坑采用的单排(局部双排)φ700 mm深层水泥搅拌桩相互搭接作隔水帷幕，帷幕入土深度15 m，穿透了潜水含水层，坐落于相对隔水层中。基坑降水采用混凝土管井降水，管井深度一般为12 m，在电梯井及集水坑部位井深为14 m。

1.1 地质条件

该工程于2010年4月进行岩土勘察，钻探后所有钻孔采用粘土球封孔。根据岩土工程勘察报告，场地属冲积—海积平原地貌，地势平坦，浅部地层分布及岩性特征见表1。

1.2 施工及事故情况

该工程自2011年4月开始降水，降水方式为基坑内管井降水，持续近半年时间。雨季过后，于2011年10月初开始土方开挖至－8 m深度，并打垫层。2011年10月22日开挖电梯井部位的土方，挖至－10.5 m深度;但随即发现电梯井一侧的土坡坡脚处向外透水，涌水量达到每小时约2 m3。伴随透水，23日开始发生电梯井边坡土体侧向滑移塌方，导致局部垫层下出现空洞。后来施工单位在电梯井底部开挖了一条盲沟，将涌出的水引入电梯井内的一口管井中，并持续向外抽排。

表1 地层岩性特征表

2 事故原因分析

采用排除法进行本次基坑透水滑塌事故原因分析排查。基坑平面示意图见图1。

2.1 排除承压水突涌破坏

根据在基坑现场所见，个别钻孔灌注桩的桩顶潮湿，有地下水顺桩体缓慢上渗的情况，因此怀疑透水是承压水突涌上返导致的。但根据地质勘察资料，承压水水头高度15 m，电梯井部位开挖深度10.5 m，抗突涌验算安全系数1.4，是安全的。此外，所有钻孔进行了封孔处理，而且勘察时间距离基坑开挖有一年多。综合上述分析，排除承压水向上突涌破坏的可能。

2.2 排除基坑隔水帷幕漏水

本次开挖的电梯井并不在基坑边缘或角落，其与基坑边隔水帷幕的垂直距离均大于15 m，且根据现场监测的数据，隔水帷幕未见漏水。因此，本次透水事故排除基坑隔水帷幕漏水的情况。

2.3 分析降水井的因素

现场查看涌出的水中携带的泥砂，均为灰色粉土、粉砂颗粒，未见黄色砂粒，结合土方滑塌的情况，判断是③2粉土层发生渗流，渗透出的水携带泥砂逐步形成管涌通道，进而导致粉土发生侧向滑塌。但是，理论上，隔水帷幕已将基坑内③2粉土层封闭，管井深度超过电梯井开挖深度，长时间的降水应已将其中的地下水疏干，为何还有流量较大的水渗出，为找到原因，对电梯井内及其周围的几口管井进行了井内水位、有效井深的实测，数据见图2。

根据实测结果可知，电梯井外围管井的水位比电梯井基底高出了1.7 m～1.9 m，且各管井底部泥砂淤积严重，其有效井深未达到电梯井基底以下。分析其原因:1)电梯井外围管井深度设计有瑕疵，未设计成潜水完整井;2)根据降水井施工队伍的反馈，管井回填滤料为砾砂夹砾石，其粒径与含水层粒径不匹配;3)降水过程中对管井的维护不到位，忽略了定期清淤洗井，导致泥砂淤积越来越多。由于这些原因，使得基坑降水时间虽然长，但坑底下③2粉土层的水并未疏干，开挖电梯井后，水往低处渗流，逐步汇成管涌并导致土体滑塌。

3 事故处理

3.1 处理方法

针对上述查到的透水原因，通过对降水井的调整和维护进行处理。在塌方土体外侧邻近位置施工一口新管井(见图1)，井深14 m;由于含水层③2粉土层的粒径主要是0.075 mm左右的粉粒和粉砂粒，按滤料粒径取含水层筛分粒径的5倍～10倍的原则，采用中粗砂与砾砂均匀混合作为滤料回填。同时，对电梯井外围的管井进行清淤洗井，使其有效井深接近12 m，能达到电梯井基底以下。在此施工过程中，适当控制电梯井内管井的抽水频率和幅度，一定程度上减小地下水的渗流速度，避免土体滑塌加剧。

3.2 处理结果

电梯井外围管井清淤洗井完毕以及新增管井施工完成后，开始降水，使井中水位能稳定保持在电梯井基底以下。此时，电梯井内管井暂可不抽水，作为观测井观察渗流情况。经过外围管井几个小时的降水后，渗流量明显减少，直至停止。这说明前面分析的渗流原因是准确的，采取的处理方法也合理。

4 结语

通过对本基坑透水滑塌事故分析处理的经验教训进行总结，有以下几点体会值得类似工程参考借鉴:

1)降水井的深度要按基坑开挖最深部位以及地质条件综合确定;要保证降水漏斗形成的地下水位线低于基坑的最深部位，如电梯井、集水坑等;同时降水井的深度不宜超过隔水帷幕，否则将加剧越流补给;2)滤料的级配应充分考虑含水层岩性及粒径，对粉土为主含少量粉砂的含水层，滤料应以中粗砂与砾砂均匀混合配制;3)基坑施工中要密切关注井内水位及泥砂淤积的情况，做好记录，及时进行清淤洗井，确保降水井有效深度满足降水设计的要求;4)要根据基坑施工部位以及各降水井的水位情况，合理协调各降水井的抽水时间的频率，防止因降水不协调导致局部形成较大水力坡度而诱发透水滑塌事故。

[1]JGJ 120-99，建筑基坑支护技术规程[S].

[2]JGJ/T 111-98，建筑与市政降水工程技术规范[S].

[3]姚天强，石振华.基坑降水手册[M].北京:中国建筑工业出版社，2006.

[4]刘国彬，王卫东.基坑工程手册[M].第2版.北京:中国建筑工业出版社，2009.