i———坑底土体渗流水力梯度,i=hw/L,hw为基坑内外土体的渗流水头(m),取坑内外水头差hw=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———抗管涌或抗渗流稳定性安全系数,取1.5～2.0。

　　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。

　　验算结果表明,咬合桩开叉处旋喷桩止水帷幕的深度不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≮5m)。此次管涌的主要原因是咬合桩开叉和旋喷加固措施不到位。

　　4.2 第二次管涌

　　管涌发生后立即将漏水点处防水板揭开,对渗流情况进行观察,用手触摸发现漏水点位于接地网沟槽处,直径约20～30cm,水流方向自东向西(即由第9段底板下流出)。由于管涌前基坑内降水工作曾因停电而停止降水约半小时,分析管涌可能是因降水停止使坑内水位升高,地下水沿接地网沟槽涌出并突破较薄弱的接地网沟槽垫层涌入基坑。管涌处理约2h后,发现第10段基坑南侧(24轴处)地表有宽2～5mm的裂缝出现,同时测得位于24轴处的坑外水位监测孔SW8水位下降了3m多。据此推断,基坑24轴附近的咬合桩在底板以下开叉,基坑外潜水从基底以下咬合桩开叉处进入基坑内。

　　此次管涌发生的主要原因:一是由于坑底以下咬合桩开叉使坑内外地下水连通,当保持坑内降水不中断时,坑内降水使坑外水位下降,使坑底土体渗流水力梯度减少,在临界水力梯度值不变的情况下,抗管涌稳定安全系数增大,此时则不会发生管涌。停电造成坑内降水中断,使坑外水位升高,坑内外水头差增大,抗管涌稳定安全系数降低,而导致管涌发生;二是坑内降水中断后,也使坑内水位上升,并对底板产生压力,结构较松散的接地网沟槽回填土受到破坏,形成空洞,使底板下高压水沿着接地网沟槽涌入第8段垫层下,从后浇筑的强度低、较薄弱的接地网沟槽垫层处涌出。如图4所示。

　　5 施工对策

　　5.1 管涌抢险补救措施

　　为防止管涌对周围环境造成大的影响,管涌发生后,施工单位会同有关专家积极商讨对策,暂停基坑开挖,采取“支、堵、补、降”等如下有效措施,迅速控制了险情。

　　1)对内支撑结构(钢支撑、钢围檩等)进行排查补强,确保基坑围护结构的整体安全;

　　2)以渗漏点为中心,在四周堆码土袋墙进行反压封堵并浇筑混凝土,在继续增加反压重量的同时将土袋墙连为一个整体遏止涌水;

　　3)基坑南侧既有道路禁止所有施工车辆通行;

　　4)加强坑内降水措施,降低水头差;

　　5)及时采取高压旋喷及注浆的方法,对围护结构渗漏点外侧进行补强加固;

　　6)加强监测,为进一步采取措施提供依据。

　　5.2 监测与动态管理

　　在基坑开挖全过程实行信息化监控对施工起到了积极的作用,通过对围护结构水平位移、地表沉降、地下水位、钢支撑轴力等的观测及时获取基坑施工安全信息,从而为方案决策、险情排查、设计验证提供了强有力的依据。以第一次管涌和分析监测信息为例作如下说明。

　　1) 基坑变形情况　围护结构水平位移管涌前CX10累计最大位移29.02mm,管涌后最大位移为31.5mm(位于基坑深12.5m处,此时测点处已开挖到第五道支撑);土体水平位移CX6的位移呈直线递增,由管涌前的32.12mm增大为52.16mm;第一道支撑轴力减少15kN,第二、三道支撑轴力分别增加90kN和140kN,支撑总轴力仍在设计值以内。说明此次管涌对基坑本身的安全影响不大。

　　2) 环境变化情况　漏水点处地面最大沉降量达500mm,距漏水点20m以外各测点最大沉降量在3～12mm之间。管涌对环境影响较大。