焦念輝

（中鐵十局集團(tuán)第一工程有限公司，山東濟(jì)南250000）

0 引言

在深基坑施工中，基坑內(nèi)降水與基坑外回灌是矛盾的，因此，必須合理選擇降水回灌方案，在保證基坑施工安全的前提下增強(qiáng)回灌施工效果，保護(hù)地下水資源，同時減少由于地下水位下降造成的地面不均勻沉降甚至塌陷，避免地下水回灌可能引發(fā)的基坑涌水、滲流破壞，防止基坑失穩(wěn)。

1 工程概況

某地下車站位于濟(jì)南市槐蔭區(qū)齊魯大道上，處于聊城路與青島路之間，沿齊魯大道南北向設(shè)置。車站為地下兩層，采用明挖法施工。

本站基坑總體長度為359.6m，基坑開挖深度為16.51m，端頭井段開挖深度為17.76m。圍護(hù)樁采用φ1000鉆孔灌注樁；四周設(shè)置封閉的止水帷幕，止水帷幕采用φ0.8m三管高壓旋噴樁的形式，止水帷幕底標(biāo)高為基坑底以下2.5m。

車站地層自上而下依次為雜填土、黃土、粉質(zhì)粘土、粘土層、細(xì)砂層、粉質(zhì)粘土層。車站范圍內(nèi)地下水水位高，補(bǔ)給速度快。其地層中主要存在兩層地下水，分別為第四系松散層孔隙潛水和承壓水。潛水層埋深于地下5~8m，承壓水主要富含于細(xì)砂層、粉質(zhì)粘土層，埋深約6~8m。

車站底板設(shè)置于粉質(zhì)粘土層，低于承壓水地下水位。

2 工藝原理

首先進(jìn)行基坑圍護(hù)樁以及基坑周邊止水帷幕施工，通過止水帷幕降低基坑內(nèi)外側(cè)水力聯(lián)系。在止水帷幕封閉后，通過抽水試驗和回灌試驗確定在有止水帷幕條件下的降水與回灌施工所需的相關(guān)參數(shù)，包括綜合地層滲透系數(shù)、降水影響半徑等，估算基坑日涌水量、單井出水量、單井回灌量，確定所需的降水井、回灌井?dāng)?shù)量。

同時，對基坑開挖及回灌施工的全過程進(jìn)行監(jiān)控，掌握抽水量、回灌量，監(jiān)控基坑內(nèi)外水位變化，控制地下水水位相對穩(wěn)定，減少地表沉降，監(jiān)視基坑的穩(wěn)定，保證整個車站施工的順利進(jìn)行。

3 施工工藝流程及施工要點(diǎn)

3.1 施工工藝流程

施工準(zhǔn)備→施工基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)以及止水帷幕→施工降水及回灌試驗井→抽水試驗及會館實驗→施工正式降水井、回灌井→基坑降水以及回灌施工→監(jiān)控量測→車站基坑開挖以及結(jié)構(gòu)施工

3.2 降水與回灌施工要點(diǎn)

3.2.1 降水試驗井施工

止水帷幕封閉后，在基坑兩端及中部打設(shè)三眼抽水試驗井，分別進(jìn)行單井抽水和群井抽水，紀(jì)錄抽水參數(shù)。

降水井井深度根據(jù)需要降水的深度、含水層的位置與分布、過濾器管材以及現(xiàn)場施工環(huán)境等因素綜合而定。本工程中，依據(jù)經(jīng)驗，試驗降水井的井底標(biāo)高低于基坑底標(biāo)高10m。

通過降水試驗井抽水試驗及數(shù)據(jù)分析，掌握在有止水帷幕條件下的地層的綜合滲透系數(shù)、降水影響半徑等重要參數(shù)。

3.2.2 基坑總涌水量估算

在本工程中，由于濟(jì)南地區(qū)粉質(zhì)黏土層固有特點(diǎn)，在長期受下層承壓水豎向補(bǔ)給下，粉質(zhì)黏土層存在天然裂隙，豎向補(bǔ)給速度超過水平補(bǔ)給?；又顾∧桓魯嗔松喜繚撍畬?，但是粉質(zhì)黏土層存在的天然裂隙，使下部深層地下水通過裂隙向上補(bǔ)給，故可認(rèn)為止水帷幕沒有完全隔斷含水層。結(jié)合基坑止水帷幕形式、地下水類型、補(bǔ)給條件、降水井的完整性等因素，采用《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程（JGJ 120—2012）》中（E.0.2公式）對基坑降水總涌水量進(jìn)行計算：

式中：Q-估算基坑降水總量（m3/d）；K-滲透系數(shù)（m/d），通過前述抽水試驗求的，并與勘察報告給出的各含水層滲透系數(shù)加權(quán)平均取得的綜合滲透系數(shù)相互驗證，本基坑取30m/d；H0-含水層厚度，m，含水層厚度取基坑底部以下全部粉質(zhì)粘土厚度；SW=工程施工需要的水位降深，m，取地下水初始水位至基坑底下1.0m之差；R-降水影響半徑，通過前述抽水試驗求的；r0-降水井分布范圍的等效半徑其中，A可近似認(rèn)為為基坑總面積。

經(jīng)計算求得：

基坑涌水量為Q=27181m3/d。

3.2.3 降水井的設(shè)置

降水井深度綜合考慮工程施工需要的水位降深、水力坡度線影響、降水期間的水位變幅影響、施工期間沉沙厚度等綜合確定。本項目中，參照工程以往經(jīng)驗，降水井深度較基坑底標(biāo)高深10m。

單井涌水量按《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程（JBJ 120—2012）》式7.3.16計算：

式中：q-單井出水能力（m3/d）；rs-過濾器半徑，m；l-過濾器進(jìn)水部分的長度，m；k-地層綜合滲透系數(shù)（m/d）。

實際運(yùn)用中，考慮到成井質(zhì)量、止水帷幕的擋水作用、群井抽水綜合效應(yīng)，單井出水量可以取計算值的80%。本項目經(jīng)計算取1010m3/d。

在確定完基坑總涌水量及單晶出數(shù)量后，降水井?dāng)?shù)量采用涌水量法進(jìn)行估算，并考慮10%的備用井進(jìn)行布置，基坑共布設(shè)降水井30眼。

3.2.4 回灌井試驗施工

基坑地下水控制采用基坑外側(cè)管井回灌，確保基坑外部水位穩(wěn)定?；毓嗑O(shè)置在基坑外側(cè)，為避免加壓回灌對于基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)以及基坑自身的不利影響，回灌井距離應(yīng)盡量遠(yuǎn)離基坑。

回灌井施工前，先施工回灌試驗井，回灌試驗井可通過深度的不同來確認(rèn)最佳回灌目標(biāo)底層，通過調(diào)節(jié)回灌壓力確認(rèn)回灌井能承受的最大壓力。考慮到基坑降水來源主要為下部地下水的豎向補(bǔ)給，地下水的流失也主要為下部地層的地下水，因此回灌目的層初步確認(rèn)為下部承壓含水層，針對該層設(shè)置回灌井。

根據(jù)單井回灌量與估算的基坑日涌水量，確定回灌井的數(shù)量，使回灌率符合要求。基坑回灌以常壓回灌為主，必要時采用加壓回灌。

單井回灌量參考《建筑與市政工程地下水控制技術(shù)規(guī)范（JGJ 111—2016）》公式7.2.4-2進(jìn)行計算：

式中：q-單井回灌量（m3/d）；k-滲透系數(shù)（m/d）；R-影響半徑，m；rw-回灌井半徑，m；ho-井內(nèi)回灌動水位，m；Ho-自然狀態(tài)下含水層底板至井內(nèi)水位高度，m；M-承壓含水層厚度，m。

濾水管的位置根據(jù)承壓含水層地層起伏情況進(jìn)行精細(xì)化設(shè)置。回灌過程中采用全程監(jiān)控，并根據(jù)回灌效果及時對回灌井?dāng)?shù)量、壓力等進(jìn)行調(diào)整，做到動態(tài)施工。本工程共設(shè)置常壓回灌井24眼，加壓回灌井6眼（依據(jù)現(xiàn)場條件，加壓回灌井距離基坑邊約30m）。

3.2.5 降水回灌控制措施

依據(jù)抽灌平衡的原則，及時調(diào)整回灌水量。防止回灌導(dǎo)致坑外水位大幅抬升，以至超過初始水位，回灌水量過大從而滲入基坑內(nèi)，對基坑降水造成不利影響。

回灌過程中，每天采集回灌井周邊水位觀測井變化情況，準(zhǔn)確及時記錄回灌水量，基坑抽水量，定期對記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，及時掌握回灌運(yùn)行情況，根據(jù)需要做出適當(dāng)調(diào)整。

此外加強(qiáng)回灌區(qū)域地表沉降監(jiān)測，加強(qiáng)對建筑物及周邊管線的沉降監(jiān)測，監(jiān)測數(shù)據(jù)及時反饋給降水部門，降水部門結(jié)合基坑周邊環(huán)境變化情況，針對不利情況的出現(xiàn)及時調(diào)整基坑降水與地下水回灌。

一般情況下，基坑回灌采用常回頭自動控制回灌裝置，即確?；毓嗑畠?nèi)水頭始終處于初始水位位置，一旦地下水位下降，自動回灌裝置便立刻啟動，對其進(jìn)行回灌補(bǔ)水，確保水頭穩(wěn)定。同時結(jié)合基坑周邊觀測井水位變化，如水頭補(bǔ)償不能滿足要求時，可以考慮抬高回灌控制水頭，如還不能滿足要求，則需要考慮是否再用加壓回灌。

4 工程結(jié)果評價

本項目施工中貫徹動態(tài)施工理念，將基坑內(nèi)降水與基坑外回灌聯(lián)系在一起，通過現(xiàn)場測量基坑止水帷幕施工完成后實際的土的滲透系數(shù)、降水影響半徑，取得切合實際的降水井施工參數(shù)，保證基坑降水的效果。

地下水回灌技術(shù)通過回灌補(bǔ)源、恢復(fù)水位，借助回灌井方案極大程度上保護(hù)地下水資源，減少施工期間地下水位的擾動。為類似工程的施工提供了可借鑒的經(jīng)驗。