【摘 " "要】：蓋挖逆作法施工的基坑在頂板施工并覆土完成后，需要進(jìn)行生產(chǎn)性抽水試驗(yàn)，以地鐵項(xiàng)目為例，采用降水井內(nèi)預(yù)置的振弦式孔隙水壓計(jì)的施工工藝，從而換算出坑內(nèi)降水井水位變化情況，以保證生產(chǎn)性抽水試驗(yàn)的順利進(jìn)行。

【關(guān)鍵詞】：蓋挖逆作法；抽水試驗(yàn)；基坑降水；振弦式孔隙水壓計(jì)；地鐵

【中圖分類號(hào)】：U231.3 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】：C 【文章編號(hào)】：1008-3197（2024）04-26-03

【DOI編碼】：10.3969/j.issn.1008-3197.2024.04.006

Discussion on the Construction Technology of Production Pumping Test for

Foundation Pit by Inverted Construction Method

LI Guoyao，MA Tao，WANG Jing

（Shanghai Changkai Geotechnical Engineering Co. Ltd.，Shanghai 200093，China）

【Abstract】：For the basement excavated by the inverted construction method， after the top slab is completed and the soil is covered， a production water test is required. Using a subway project as an example，the construction process involves placing a piezoelectric porosity water pressure gauge in the well to calculate the water level change in the well， thereby ensuring the successful completion of the production water test.

【Key words】：inverted construction method；water test；foundation pit dewatering； piezoelectric porosity water pressure gauge;subway

蓋挖逆作法是現(xiàn)階段地鐵施工中比較常用一種方法，不但可以實(shí)現(xiàn)對(duì)地下空間的最大化使用，還可以盡早恢復(fù)交通通行，避免對(duì)路面上的交通造成嚴(yán)重的影響[1]。由于蓋挖逆作法可以控制變形，而且不受天氣因素影響，故被廣泛應(yīng)用于鬧市區(qū)地鐵建設(shè)中[2]?；庸こ瘫仨氈匾暤叵滤挠绊懀ㄟ^生產(chǎn)性抽水試驗(yàn)獲取水文地質(zhì)參數(shù)[3]。生產(chǎn)性抽水試驗(yàn)是深基坑項(xiàng)目土方開挖前不可或缺的重要環(huán)節(jié)，應(yīng)在基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)封閉之后進(jìn)行，能夠完全模擬基坑降水的過程，明確驗(yàn)證坑內(nèi)水位是否能滿足基坑開挖要求，同時(shí)驗(yàn)證在該工況下，基坑止水帷幕的止水效果，對(duì)坑內(nèi)降水井的設(shè)計(jì)及對(duì)坑外風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)判都有極其重要的作用[4]。采用蓋挖逆作法施工的深基坑頂板施工并覆土完成后，多用于材料堆放及車輛通行，因此坑內(nèi)降水井需預(yù)埋至頂板以下，這給生產(chǎn)性抽水試驗(yàn)期間坑內(nèi)降水井的水位觀測(cè)造成了極大的不便。雖不少學(xué)者對(duì)基坑生產(chǎn)性抽水試驗(yàn)進(jìn)行了一定研究，但針對(duì)蓋挖逆作法施工的深基坑項(xiàng)目生產(chǎn)性抽水試驗(yàn)的施工工藝研究相對(duì)較少。本文以天津某蓋挖逆作法施工的地鐵基坑降水工程為例，對(duì)生產(chǎn)性抽水試驗(yàn)的施工工藝進(jìn)行探討。

1 工程概況

天津某地鐵地下3層島式站臺(tái)車站全長178.4 m，總面積為4 778.17 m2。圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻，厚度1.2 m，標(biāo)準(zhǔn)段長（含冠梁）56.0 m，盾構(gòu)井段長57.0 m。地下連續(xù)墻隔斷第一和第二承壓水層，未隔斷第三承壓水層。主體基坑標(biāo)準(zhǔn)段開挖深度約26.50 m，大盾構(gòu)井段基坑開挖深度約27.85 m，小盾構(gòu)井段基坑開挖深度約28.33 m。

基坑采用蓋挖逆作法施工，頂板及各層中板作為蓋挖施工的水平支撐；板上方設(shè)置1道鋼支撐（?800 mm×16 mm）；標(biāo)準(zhǔn)段負(fù)三層設(shè)1道鋼筋混凝土支撐；盾構(gòu)井負(fù)三層設(shè)置2道鋼筋混凝土支撐，混凝土支撐截面1 200 mm×1 300 mm、1 200 mm×1 400 mm。車站位于鬧市區(qū)，周邊環(huán)境復(fù)雜、交通繁忙，周邊為居民區(qū)和正在運(yùn)營的既有地鐵線。居民區(qū)住宅年代久遠(yuǎn)，推測(cè)基礎(chǔ)形式為淺基礎(chǔ)，距車站最近約15.520 m；既有地鐵路線距車站最近約24.275 m。車站范圍及周邊地下管線眾多，主體施工期間臨時(shí)遷改到車站兩側(cè)5 m以外。

2 地質(zhì)及水文情況

基坑開挖范圍內(nèi)主要為素填土、粉質(zhì)黏土、黏質(zhì)粉土、粉砂及粉土為主。地下水主要為潛水、第一承壓水、第二承壓水及第三承壓水。潛水主要賦存于人工填土層、第I陸相層、第I海相層的黏性土及粉土中，含水層水平、垂直向滲透性差異較大，局部地段夾有粉砂薄層，其富水性、滲透性相應(yīng)增大，靜止水位0.80～2.00 m（高程0.88～2.25 m）。第一承壓水主要賦存于⑧2、⑨2、⑩2粉土、粉砂層中；第二承壓水主要賦存于?2、?4粉土、粉砂層中，其間夾有多層黏性土相對(duì)隔水層，承壓含水層水頭大沽高程為-1.13 m。

3 生產(chǎn)性抽水試驗(yàn)

3.1 坑內(nèi)降水井處理

在抽水試驗(yàn)前，先進(jìn)行維持性降水，確保首層土的開挖，坑內(nèi)降水井的水位均在頂板開挖面下1 m；隨后切割降水井井管至頂板以下，結(jié)合基坑的開挖深度，每口降水井內(nèi)提前放置2個(gè)水泵及1個(gè)振弦式孔隙水壓計(jì)（以下稱為“水位探頭”），以便后續(xù)進(jìn)行抽水試驗(yàn)，水泵放置深度分別為地面以下20 m及井底。放置前對(duì)進(jìn)水位探頭行測(cè)試，確保有效性，并對(duì)每口降水井所放置的水位探頭的出廠編號(hào)及初始頻率模數(shù)（即滲壓計(jì)振弦振動(dòng)時(shí)的頻率的平方）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總。

結(jié)合基坑開挖深度，抽水試驗(yàn)應(yīng)分步進(jìn)行，降水井口均安裝井管與井帽，出水管、電纜線及水位探頭數(shù)據(jù)線通過井帽從井口引出，隨后沿溝槽排至附近出土口，溝槽中使用黃砂等填平，為避免電纜線與出水管在后期負(fù)一層土開挖過程中被機(jī)械破壞，可使用鋼筋構(gòu)件固定在頂板下部。見圖1和圖2。

3.2 抽水安排

待頂板施工完成并且強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值后，方可進(jìn)行抽水試驗(yàn)。見圖3和表1。

第1步：選取基坑內(nèi)降水井作為抽水井，對(duì)降水井內(nèi)提前放置的淺層水泵（位于地面以下20 m處）進(jìn)行開啟，預(yù)留降水井S-4、S-17作為坑內(nèi)水位觀測(cè)井，同步觀測(cè)坑外觀測(cè)井的水位變化情況，同時(shí)對(duì)坑內(nèi)各抽水井的出水量及水位探頭的頻率模數(shù)進(jìn)行記錄，抽水持續(xù)時(shí)間3 d。

第2步：關(guān)閉淺層水泵，對(duì)降水井內(nèi)提前放置的深層水泵（位于井底處）進(jìn)行開啟，其余觀測(cè)井與監(jiān)測(cè)要求保持一致，抽水持續(xù)時(shí)間3 d。

第3步：抽水完成后進(jìn)行水位恢復(fù)，監(jiān)測(cè)時(shí)間連續(xù)1 d。

3.3 坑內(nèi)數(shù)據(jù)換算

通過試驗(yàn)期間監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的匯總，能得到各階段坑內(nèi)降水井水位探頭的頻率模數(shù)，結(jié)合試驗(yàn)前期對(duì)各降水井內(nèi)預(yù)埋的水位探頭編號(hào)、初始頻率模數(shù)，換算出坑內(nèi)降水井水位變化情況。

基本原理是當(dāng)降水井內(nèi)水位發(fā)生變化時(shí)作用在振弦式孔隙水壓計(jì)上的水壓力不同，從而導(dǎo)致其產(chǎn)生不同的振動(dòng)頻率，利用頻率模數(shù)的變化來間接反映水壓力的變化，從而反映水位的變化情況[5]。

以坑內(nèi)靜水位觀測(cè)井S-4為例，預(yù)埋的水位探頭編號(hào)為0256269，通過查看該水位探頭的質(zhì)量檢驗(yàn)合格證，可知該水位探頭的率定系數(shù)K為-1.172×10-5 m/Hz2

水位變化量P=K（ [f 2i]-[f 20]）

式中：f0為初始頻率模數(shù)；f1為抽水結(jié)束后頻率模數(shù)。

通過試驗(yàn)過程中監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)匯總可知：試驗(yàn)前期S-4的初始水位為5.50 m，f0為1 420.2，fi為2 049.8；則S-4水位變化量P=-1.172×10-5×（2 049.82-1 420.22）=-25.60（m）。

抽水結(jié)束時(shí)S-4的靜水位=初始水位-水位變化量=5.50-（-25.60）=31.10（m）；同理，計(jì)算出S-17抽水結(jié)束時(shí)的靜水位埋深為30.99 m。

3.4 試驗(yàn)結(jié)果分析

坑內(nèi)兩口靜水位觀測(cè)井的水位均位于基坑開挖面以下，則坑內(nèi)靜水位滿足基坑開挖要求，坑內(nèi)降水井布置滿足基坑開挖要求。

抽水試驗(yàn)期間對(duì)坑外觀測(cè)井的水位進(jìn)行監(jiān)測(cè)，坑外潛水觀測(cè)井水位下降5～29 cm；坑外承壓水觀測(cè)井水位下降13～33 cm?？油飧骱畬铀环€(wěn)定，沒有明顯的異常點(diǎn)，初步判斷止水帷幕效果良好。

4 結(jié)語

本文以天津某蓋挖逆做法施工的地鐵基坑降水工程作為研究案例，對(duì)蓋挖逆作法施工基坑進(jìn)行生產(chǎn)性抽水試驗(yàn)的施工工藝進(jìn)行探討，可在保證坑內(nèi)降水井井管不穿透頂板的條件下，利用預(yù)埋的振弦式孔隙水壓計(jì)對(duì)坑內(nèi)降水井水位情況進(jìn)行觀測(cè)，確保抽水試驗(yàn)的完整性和精準(zhǔn)性，為后續(xù)基坑降水運(yùn)行及土方開挖奠定了基礎(chǔ)。

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