文/王 靜

城市化發(fā)展促進(jìn)了對地下空間的開發(fā)利用，基坑工程尤其是深大基坑工程越來越多。通常深基坑降水有基坑內(nèi)降水和基坑外降水兩種方式，由于坑外降水在降低水位的同時(shí)也會(huì)對周邊環(huán)境和相應(yīng)的地下水位產(chǎn)生較大影響[1～3]，因此目前大多采用坑內(nèi)降水。

采用樁+旋噴樁、地下連續(xù)墻、咬合樁、SMW 等支護(hù)形式[4]，將基坑圍合成封閉結(jié)構(gòu)，開挖前對基坑內(nèi)的地下水進(jìn)行排除，降低坑內(nèi)土體含水量，提高坑內(nèi)土體強(qiáng)度，方便挖掘機(jī)和工人在坑內(nèi)施工作業(yè)；同時(shí)，將地下水降至安全水位以下，增加基坑底板穩(wěn)定性，確?；邮┕ぐ踩Ｉ罨邮┕み^程中如果能夠合理、有效地控制地下水的降排，可為施工質(zhì)量、工程周期、安全風(fēng)險(xiǎn)防范提供可靠的保障[5～6]。

本文針對典型特征的地層條件，結(jié)合場地環(huán)境特征，分別從降水井?dāng)?shù)量、降水井深度、降水效果、基坑排水量、基坑降水對坑外水位影響等方面，對基坑工程的兩種降水方案進(jìn)行了對比分析，最后給出不同方案的適用條件，為類似的基坑降水工程提供參考。

1 工程概況

天津某地鐵車站長375.5 m；縱向由小里程向大里程為2‰下坡，正線線間距15.2 m；島式站臺，有效站臺寬度12 m。車站標(biāo)準(zhǔn)段總寬度為21.1 m，基坑深為17.03 m；小里程盾構(gòu)井段寬25.7 m，基坑深18.66 m；大里程盾構(gòu)井段寬48.77 m，基坑深19.66 m。

工程范圍內(nèi)地下水主要包括上部潛水及下部承壓水。上部潛水埋深1.70～2.90 m（高程0.54～1.95 m），其中沼澤相沉積層（Q41h）粉質(zhì)黏土⑦及下組陸相沖積層(Q41al)粉質(zhì)黏土⑧1屬極微透水～微透水層，可視為潛水含水層與其下承壓含水層的相對隔水層；第一承壓水主要賦存在⑨2粉砂、⑨21細(xì)砂、⑨23黏質(zhì)粉土、⑩21粉砂、⑩22細(xì)砂、4粉砂、41細(xì)砂層中，為巨厚連通含水層，厚度超過20 m，水頭為大沽標(biāo)高-1.18 m。

基坑采用地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐的支護(hù)形式，標(biāo)準(zhǔn)段地下連續(xù)墻深31.5 m，隔斷上部潛水含水層；開挖面以下約4 m 的深度揭露第一承壓含水層，第一承壓含水層底部延伸至42 m，地下連續(xù)墻未隔斷第一承壓含水層。

2 基坑降水方案比選

按照常規(guī)坑內(nèi)降水方案，降水井深至基底以下約6 m，即降水井進(jìn)入到承壓含水層3 m 左右；止水帷幕未隔斷承壓含水層，坑內(nèi)降水勢必造成坑外承壓水水位下降，從而作用于坑外已有建構(gòu)筑物。

為盡量減小基坑降水對周邊環(huán)境的影響，采用坑內(nèi)疏干+減壓井的方案，盡量減少減壓井的開啟時(shí)間以及承壓水的排出量，最大程度上降低坑內(nèi)降水對坑外的影響。見圖1。

圖1 兩種方案

2.1 常規(guī)坑內(nèi)降水方案

1）降水井深度。一般設(shè)置在基底以下5～6 m，根據(jù)基坑標(biāo)準(zhǔn)段和端頭井開挖深度，降水井深度設(shè)置為24、26 m。

2）降水井?dāng)?shù)量。根據(jù)天津地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，單井有效疏干面積按250 m2考慮，考慮20%的備用井，基坑開挖面積4774 m2，經(jīng)計(jì)算，基坑內(nèi)共布置20口降水井和4口備用井。

3）基坑涌水量。由于降水井進(jìn)入到了承壓含水層，基坑涌水量計(jì)算包括上部潛水疏干水量以及下部承壓水的涌水量兩部分，上部潛水的疏干水量依據(jù)DBT 29-229—2014《建筑基坑降水工程技術(shù)規(guī)程》5.6.2節(jié)基坑帷幕截?cái)嘟邓康暮畬拥姆忾]式疏干降水進(jìn)行計(jì)算；下部承壓水出水量依據(jù)5.6.3節(jié)基坑抗突涌穩(wěn)定性不滿足要求，需降壓降水時(shí)，降壓出水量進(jìn)行計(jì)算。

抽水時(shí)間暫定60 d，基坑總涌水量12.3萬m3。

4）降水對周邊水位影響。降水60 d 后，坑外潛水水位在距離基坑最近處降深為2.2 m，承壓水降深為6.8 m。見圖2。

圖2 常規(guī)坑內(nèi)降水后坑外水位降深

2.2 坑內(nèi)疏干+減壓井方案

1）降水井深度。為體現(xiàn)分層降水，上部疏干井設(shè)置在承壓含水層頂部以上至少2 m，綜合考慮疏干井深度為20 m；針對承壓含水層設(shè)置減壓井，減壓井濾水管設(shè)置6 m，井深為30 m。

2）降水井?dāng)?shù)量。疏干井的數(shù)量仍按照單井有效疏干面積250 m2考慮，20%的備用井，基坑內(nèi)共布置24口疏干降水井。

減壓井設(shè)置8 口。對照基坑開挖深度，減壓井按需開啟。見表1。

表1 基坑開挖深度與減壓井水位對應(yīng)關(guān)系m

由表1 可知，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際施工條件，當(dāng)基坑開挖深度超過13.39 m 才需要開啟減壓井，此時(shí)前期降水運(yùn)行約20 d，距離后期降水運(yùn)行結(jié)束還有大約40 d時(shí)間。

3）基坑涌水量。疏干井抽水時(shí)間為60 d，減壓井開啟時(shí)間根據(jù)表1 及實(shí)際運(yùn)行時(shí)間，按運(yùn)行40 d 計(jì)算?；涌傆克?.4萬m3

4）降水對周邊水位影響。降水60 d后，坑外潛水水位在距離基坑最近處降深為1.2 m，承壓水水位降深為4.5 m。見圖3。

圖3 坑內(nèi)疏干+減壓井降水后坑外水位降深

2.3 對比分析

1）降水井深度設(shè)置有一定的改變，坑內(nèi)疏干+減壓井方案降水井設(shè)置深度不進(jìn)入到下部承壓含水層。

2）常規(guī)坑內(nèi)降水方案在降水初期便開始降承壓含水層地下水；而坑內(nèi)疏干+減壓井方案在土方開挖40 d后才開啟減壓井，極大降低了對承壓含水層的擾動(dòng)。

3）坑內(nèi)疏干+減壓井方案比常規(guī)坑內(nèi)降水方案少排出水量接近4萬m3，在一定程度上保護(hù)了水資源。

4）常規(guī)坑內(nèi)降水方案僅有降水井，比坑內(nèi)疏干+減壓井方案少了減壓井，更利于降水井的保護(hù)，同時(shí)成井施工和運(yùn)行成本會(huì)有所降低。

5）相比常規(guī)坑內(nèi)降水方案，坑內(nèi)疏干+減壓井方案降水井運(yùn)行對坑外各含水層水位影響較小，因此對周邊環(huán)境影響較小。

3 結(jié)論

每種方案均有其適用條件，針對不同地層條件及周邊環(huán)境的要求，選擇最佳的方案。

1）對于止水帷幕截?cái)喑袎汉畬拥那闆r，更適合采用常規(guī)坑內(nèi)降水方案。

2）對于基底接近承壓含水層且止水帷幕未隔斷承壓含水層，周邊環(huán)境較為敏感的情況，更適合采用坑內(nèi)疏干+減壓井方案。