深基坑降水技術在地下結構改造工程中的應用

梁萬宇

摘 ? 要：本文以某機場捷運系統某地下改造工程為研究對象，基于具體改造工程特點和地質條件、水文地質條件，分析得出該改造工程降水的重點、特點，有針對性地提出了降水對策。對具體改造工程進行了降水方案的設計，通過數值模擬分析及實際工程監測數據驗證了該降水方案的有效性和安全性，為類似工程地下降水實施及技術管理提供參考。

關鍵詞：深基坑 ?降水 ?改造

中圖分類號：TU753 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）08（b）-0041-05

隨著大城市的發展，機場旅客流量日益增加，由此產生了對既有航站樓的擴建改造，其中涉及到的地下結構改造是擴建改造的重難點。對于地處水文地質條件復雜的深基坑工程，改造施工的安全性與支護結構的穩定性聯系密切，在考慮支護結構可靠性的同時，地下水的控制技術也十分重要[1]。因此，合理的降水方案和降水保證措施對航站樓改造工程的順利進行尤為重要。本文結合某機場捷運系統工程預留站改造工程實例，對具體基坑改造工程的降水施工技術進行了研究和分析。

1 ?工程概況

某機場捷運系統土建工程預留站位于遠期規劃的航站樓下方，為地下一層一島兩側站臺車站。鑒于航站樓的功能定位調整，對現有預留站進行結構擴建改造。預留站接口改造位于預留站中部西側位置，該接口的擴建實施為后期線路延伸旅客擴流創造條件。

已建預留站總長約400m，主體結構約19.5～22m，高約7.53m，結構埋深約8.3m。預留站接口改造預留接口3倍基坑深度范圍內無建（構）筑物、管線，環境較為寬松。基坑安全等級為二級，環境保護等級為三級。改造工程平面布置見圖1、圖2，剖面圖見圖3。

基坑規模為56m×4.2～6.8m，開挖深度約8.3m，圍護采用Ф900@1100灌注樁+Ф850@600三軸滿止水帷幕，坑內為Ф850@600三軸滿堂加固。在基坑內采用水泥-玻璃雙液漿止水帷幕，注漿范圍基底到基底以下4m，本工程止水帷幕不封閉。具體見圖2。

2 ?工程地質及水文地質條件

2.1 地形地貌

本工程位于長江三角洲入海口東南前緣，屬三角洲沖積平原，地貌形態較單一。根據上海市工程建設規范《巖土工程勘察規范》，擬建場地屬潮坪地帶地貌類型。

2.2 工程地質概述

擬建場地均位于古河道沉積區，自地表以下75.45m深度范圍內為屬第四系河口、濱海、淺海、沼澤、溺谷相沉積層，主要由飽和粘性土、粉性土以及砂土組成，具有成層分布特點。基坑地層情況描述見表1。

2.3 水文地質概述

2.3.1 地表水

本工程場地內分布有第②3層粘質粉土，第③層淤泥質粉質粘土局部夾較多的粉性土，且存在③2層粘質粉土，該層呈透鏡體狀出露，以上各層均滲透性較好，可能使地表水與地下水相連通，故地下水與地表水之間將會存在一定的水力聯系。

2.3.2 潛水

上海地區年平均高水位埋深為地表面下0.50～0.70m，低地下水水位埋深為地表下1.5m。擬建場地淺部土層的潛水，其補給來源主要為大氣降水入滲及地表水側向補給，排泄方式以蒸發消耗為主。潛水位埋深隨季節、氣候、降水等因素變化。本次勘察期間測得地下潛水穩定水位埋深一般在地面以下0.10～2.60m之間，其相應標高一般在4.45～2.19m之間，平均潛水位標高為3.39m。

2.3.3 承壓水

經計算基坑突涌穩定性分析，本工程可不考慮承壓含水層突涌問題。

3 ?預留站基坑改擴建過程中降水施工難點特點的分析與對策

3.1 改擴建基坑止水帷幕未閉合

改造工程基坑位于已建預留站結構的西側，需要在原結構一側卸載土體，對原結構進行支護保護后開挖基坑及對原結構的改擴建。原結構基坑外側采用SMW工法樁圍護，型鋼已經拔除，開挖一側結構底板3m寬內無法設止水帷幕，因此開挖基坑止水帷幕不閉合（見圖2）。

對策：西側改造新增部分基坑位于基坑圍護外采用Φ850@600三軸攪拌樁止水帷幕，在原結構底板改造側，采用水泥-水玻璃雙液漿止水帷幕。對原結構基坑外側已經拔除型鋼的SMW工法樁進行旋噴樁加固至基坑下4m。考慮到基坑周邊無建構筑物具備坑外降水條件，為保證基坑施工安全，在開挖基坑外圍東側設7口、西側設5口，共計12口觀測兼疏干井。

3.2 底板改造易出現涌水

根據設計要求，本次改造需先鑿除原結構地板，再對原底板加強施工。原結構底板鑿除后的鋼筋工程及混凝土工程，將會造成底板區間長時間處于暴露狀態。改造底板位于③2層砂質粉土層，以上為第③1層淤泥質粉質粘土、第②3層砂質粉土局部夾較多的粉性土，滲透性較好，可使地表水與地下水相連通，地下水與地表水之間將會存在一定的水力聯系，在底板破除及加強階段容易引起地下水上涌，在施工過程中如何保障地下水位處于基坑底以下是本工程降水的重點（見圖2、圖3）。

對策：在結構底板改造區雙液漿止水帷幕以內設3口疏干井，1口疏干井兼觀測井，在施工過程中24h持續抽水，對觀測井加強觀測，出現不利情況增加工作疏干井數量。

4 ?疏干井設計

4.1 基坑外疏干井兼觀測井布置

基坑施工過程采用明排的措施，擬在基坑外側布置12口觀測井兼泄水井，適當減弱基坑外潛水的壓力，防止潛水沿結構隙縫滲漏到基坑內，平面布置圖見圖4。

4.2 基坑內疏干井布置

由于本工程基坑內采用了地基加固，因此在基坑內開挖面以上布置疏干井，共布2口井。預留站接口已經底板在挖除時，為了防止底板下②2、③1、③2的潛水沿著開挖后的底板突涌入基坑內，擬在開挖處設計3口降水井，1口觀測井，平面布置圖見圖4。

降水井信息統計見表2，降水井詳圖見圖5。本次采用真空泵抽水、空壓機送氣的超級壓吸聯合抽水系統的方法降低潛水位。

4.3 疏干井抽水數值模擬分析

對降水井降水進行數值模擬，降水井全開15d模擬潛水埋深云圖，模擬分析結構顯示，基坑內降水達到12m，結構底板改造區降水達到12m基坑水位均保持在開挖深度以下，詳見圖6。

5 ?施工觀測數據統計

降水在基坑開挖前15d進行，根據實際統計數據，基坑降水達到基坑開挖面0.8m以下。在結構底板改造施工過程中，未出涌水現象。在基坑開挖過程有效降低開挖土體中的含水量，確保基坑開挖施工的順利進行。

6 ?結語

本文針對某機場捷運系統預留站改造工程地質條件、水文條件，結合具體改造工程特點對降水的需求，提出了具體的降水方案，通過坑內降水結合坑外降水的模式有效解決了改造工程中止水帷幕無法閉合及改造破除地板過程中地下水上涌問題，在施工過程中未發生降水不當引起的工程質量、安全事故，確保了改造工程的順利進行，也為今后類似的基坑結構改造工程降水施工提供了參考。

參考文獻

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