沈 馳

上海廣聯(lián)環(huán)境巖土工程股份有限公司 上海 200444

近年來，我國城市軌道交通建設飛速發(fā)展，軌道交通基坑也越來越深，由承壓水引發(fā)的工程事故屢見不鮮[1-4]。這些事故表明，深基坑工程中對承壓水的科學治理至關重要，施工前需要對相關承壓含水層的水文地質(zhì)特性有充分的認識。

目前，行業(yè)內(nèi)對上海地區(qū)微承壓含水層以及第一承壓含水層的研究較多且經(jīng)驗豐富[5-7]，隨著基坑的加深，越來越多的工程涉及第二承壓含水層，而對于第二承壓含水層的工程經(jīng)驗及研究較少，對其水文地質(zhì)特性的認識與了解尚不充分。對需大幅控制第二承壓含水層水位的工程而言，尤其是周邊環(huán)境復雜的工程，如地下水控制不合理，則可能會對基坑安全和周邊環(huán)境穩(wěn)定造成極大的危害。

本文以上海軌道交通17號線某區(qū)間工程的風井基坑為例，通過前期的試驗及過程中的控制數(shù)據(jù)分析，總結了一些針對第二承壓含水層綜合控制的經(jīng)驗。

1 項目概況

1.1 基坑概況

東大盈港地下配套工程位于上海東大盈港西側盈港東路路面以下，主體部分為地下3層結構。配套工程的功能是上海軌道交通17號線漕盈路站—青浦站地下盾構區(qū)間的中間風井，風井均位于2段地下盾構區(qū)間的最低點，兼有區(qū)間泵站及區(qū)間聯(lián)絡通道的功能。

基坑場地地面標高＋5.55 m，基坑開挖深度30.2 m，采用厚1.2 m地下連續(xù)墻圍護，圍護深度54 m。

基坑周邊環(huán)境復雜（圖1），基坑西北側為上海青城醫(yī)院，距離基坑最近處為20 m；青城醫(yī)院北側為寶宜苑小區(qū)；基坑東側為東大盈港橋，距離基坑最近處50 m；基坑南側為港龍國際大廈，距離基坑最近處36 m。

1.2 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)

擬建場地地處湖沼平原，場地75.59 m埋深范圍內(nèi)土層由第四紀全新統(tǒng)至上更新統(tǒng)沉積地層組成。按成因類型、土層結構及性狀特征，土層由上至下分別為：①1人工填土、②1粉質(zhì)黏土、③淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、⑥1黏土、⑥2砂質(zhì)粉土、⑥3粉質(zhì)黏土、⑥4粉質(zhì)黏土、⑦1黏質(zhì)粉土、⑦2砂質(zhì)粉土、⑧粉質(zhì)黏土、⑨粉砂。

影響深度內(nèi)承壓含水層的分布具有如下特點：

圖1 工程總平面

1）地下水主要包括潛水、第一和第二承壓含水層，潛水主要賦存于⑥2層，第一承壓含水層賦存于⑦1層和⑦2層。潛水與第一承壓含水層均被地下連續(xù)墻完全隔斷。

2）第二承壓含水層賦存于⑨層，層頂埋深47～50 m，層底未揭穿，厚度大于24 m。第二承壓含水層是本工程地下水控制的難點，現(xiàn)場實測⑨層水位埋深5.81 m，標高－0.26 m，需降低水位9.95 m方能滿足抗突涌穩(wěn)定性要求。地下連續(xù)墻進入⑨層僅2 m，基本為敞開式降水，過度降水對周邊環(huán)境影響較大。典型地層分布特性如圖2所示。

圖2 典型地質(zhì)剖面

2 專項抽水試驗

對于上海地區(qū)的第二承壓含水層，降水案例較少，工程經(jīng)驗匱乏。本基坑開挖過程中需大幅降低第二承壓含水層水位。為確?；影踩爸苓叚h(huán)境安全，現(xiàn)場進行了專項的抽水試驗。試驗的主要目的是查明第二承壓含水層靜止水位、相關的水文地質(zhì)參數(shù)、涌水量與水位下降間的關系，為降水設計及施工提供依據(jù)。共布置4口井進行抽水試驗，井深為61 m，編號Y9-1—Y9-4（圖3）。

利用4口井進行1組單井試驗及1組群井試驗，試驗過程如表1所示。

3 試驗成果及地下水風險評價

3.1 初始水位

圖3 抽水試驗平面布置

表1 抽水試驗過程

試驗前對⑨層靜止水位進行連續(xù)測量，測量周期為3 d。根據(jù)測量結果，其靜止水位在標高－0.48～－0.26 m之間波動，波動幅度0.22 m。工程期間根據(jù)不利條件，承壓水靜止水位按標高－0.26 m計。

3.2 水文地質(zhì)參數(shù)

2組試驗的流量及降深關系如表2、圖4及圖5所示。

表2 抽水試驗成果

圖4 單井試驗觀測井水位降深-時間曲線

圖5 群井試驗觀測井水位降深-時間曲線

根據(jù)試驗數(shù)據(jù)進行計算可知，第二承壓含水層滲透系數(shù)k＝16.5 m/d，儲水系數(shù)S＝5×10－4，降水井出水量約11 m3/h。

3.3 地下水風險分析

本工程基坑開挖最深為30.2 m，基坑底位于⑦1層粉土層，基坑底以下為⑦1、⑦2層的第一承壓含水層，⑧層相對隔水層及⑨層的第二承壓含水層。

根據(jù)基坑開挖特點及工程所涉及的土層，本工程淺部的潛水含水層以疏干為主，考慮到圍護底進入⑨層頂部并完全隔斷⑦層的特點，擬針對⑦層及⑨層分別獨立降壓，⑦層水位降至坑底以下，⑨層水位按抗突涌穩(wěn)定性進行控制。

⑨層承壓含水層滲透系數(shù)較大，降水漏斗平緩。本工程為敞開式降水，大幅降壓對周邊環(huán)境影響較大，且影響范圍較廣。因此，實際降壓時在查明水文地質(zhì)特性的前提下適當降低安全系數(shù)。

3.4 抗突涌穩(wěn)定驗算

項目根據(jù)1.05及1.02這2種不同的安全系數(shù)進行抗突涌穩(wěn)定驗算（安全系數(shù)取1.05），驗算結果如表3所示。

表3 基坑各承壓含水層抗突涌穩(wěn)定驗算

本工程周邊環(huán)境復雜，在摸清承壓水水位地質(zhì)特性的情況下，實際運行時按照安全系數(shù)1.02進行承壓水位控制。

4 承壓水綜合控制

4.1 降壓井布置

根據(jù)專項抽水試驗得到的數(shù)據(jù)進行計算分析，共布置7口降壓井，其中1口為觀測井，如圖6所示。

圖6 第二承壓含水層減壓井平面布置

4.2 試運行

正式降壓前進行試運行，試運行采用Y9-2—Y9-7抽水，總涌水量為458.7 m3/h，平均單井流量為76.5 m3/h。觀測井最終水位埋深降至15.92 m，降深9.21 m，降至標高－10.37 m，滿足安全系數(shù)1.05時，水位埋深控制在15.76 m的要求。

4.3 地下水按需控制措施

1）基于抽水試驗成果，考慮周邊環(huán)境保護要求，實際運行時按照安全系數(shù)1.02進行控制。

2）底板澆筑完成3 d后，根據(jù)底板養(yǎng)護情況逐步停抽降壓井，減少降壓井抽水時間，待底板養(yǎng)護達到強度時停抽所有降壓井。

實際承壓水位控制過程如圖7所示。

圖7 基坑開挖時第二承壓含水層按需控制

3）優(yōu)先啟動遠離保護區(qū)域的降壓井，減少降壓的影響程度。

4）配備發(fā)電機作為備用電源，避免因停電問題導致降壓中斷、危害基坑安全。

5 結語

本工程基坑開挖深，周邊環(huán)境復雜，重點保護對象為西北側的上海青城醫(yī)院及東側的東大盈港橋。工程對于第二承壓含水層的水位降低要求較高。

為有效降低地下水位，達到降低基坑開挖過程中承壓水突涌風險的目的，施工期間通過專項抽水試驗查明第二承壓含水層的相關水文地質(zhì)參數(shù)，為確定承壓水控制方案提供有力依據(jù)。同時在明確水位地質(zhì)特性的情況下，適當降低了承壓水控制安全系數(shù)，在確保基坑安全的前提下降低對周邊環(huán)境的影響，其間實測周邊環(huán)境變化均在可控范圍之內(nèi)。

本次針對第二承壓含水層的成功控制，也為上海地區(qū)未來更多的工程提供了借鑒意義。