淺析關于地下水綜合治理技術要點

周立學

摘? ? 要：城市軌道交通項目具有工期緊、工程量大、參與單位多、地層及周邊結構復雜、施工工序多、工期要求高等特點。其中深基坑開挖過程中經常會遇到問題就是地下水問題，如果對基坑內地下水處置不當，也會帶來不小的經濟損失，為了正常的進行基坑工程的施工，有效的治理地下水必不可少，本文主要通過上海軌道交通18號線構建中深基坑開挖，遇到的水文地質情況來大家介紹地下水綜合治理情況。

關鍵詞：基坑工程;地下水治理;軌道交通

1? ?工程概況

1.1? 工程概述

上海市軌道交通18號線龍陽路站位于白楊路中，龍陽路南側，跨龍匯路;站體呈南北向布置，龍陽路站為地下三層。車站主體規模為507.96m×17.66～24.50m（內凈），南端頭井結構總寬度為21.9m，北端頭井結構總寬度為28.8m（內凈）。

1.2? 水文地質條件

（1）潛水。擬建場地潛水賦存在淺部土層中，③t層為潛水含水層。潛水主要接受地表水和大氣降水的補給，多以蒸騰方式排泄，水位受降雨、潮汛、地表水及地面蒸發的影響有所變化，淺部土層中的潛水位埋深離地表面一般為0.3m～1.5m，年平均地下水位埋深在0.5m～0.7m，設計高水位埋深0.3m，低水位埋深1.5m。設計可根據安全需要選擇相應地下水位埋深。

本次勘察期間測得的潛水水位埋深為0.70m～1.25m，相應水位埋深標高2.64m～4.08m，平均水位埋深1.01m，平均水位埋深標高3.09m。

（1）（微）承壓水。根據本次勘察，揭露的⑤1t層為微承壓水含水層;⑦11、⑦12、⑦2層為承壓含水層;⑦11、⑦12、⑦2層存在水力聯系。根據上海市工程實踐，（微）承壓水水位埋深年呈周期變化，⑤1t層微承壓水一般埋深變化范圍為3.0m～11.0m，⑦11、⑦12、⑦2層承壓水一般埋深變化范圍為3.0m～12.0m，設計時宜按安全需要選擇合適的承壓含水層水位埋深。

本工程⑤1t層僅場地南部分布，夾較多粉質粘土，厚度較薄，其上部的⑤11和下部的⑤12層均為相對隔水層，⑤1t層的含水量有限，其危害性較上海一般⑤2層要小;⑦11、⑦12、⑦2層連通，施工時需重視其危害性。

勘察布置了2個承壓水水位觀測孔，并利用了原《上海市軌道交通18號線一期工程初勘3標》的1個（微）承壓水觀測孔。

根據觀測結果，S15CW1孔處的⑦1層承壓水位埋深為5.88m（2014年6月26日～7月2日），水位標高相應為-1.39m，S12XW1孔處的⑦1層承壓水水位埋深為5.63m（2015年4月16日～4月22日），水位標高相應為-1.36m，S12XW2孔處的⑦1層承壓水水位埋深為6.37m（2015年4月15日～4月21日），水位標高相應為-3.00m，

2? 基坑地下水綜合治理技術要點分析

2.1? 潛水綜合治理分析

基坑開挖范圍內主要以第③、④層灰色淤泥質粘土，土質較軟，具有高壓縮性、高靈敏度、低強度的特性。基坑開挖時第③層、第④層有可能發生流砂、坍塌現象。另外，基坑開挖范圍內廣泛存在③t層砂質粉土，厚約3m，其層底約位于第二道支撐處，后期第二道支撐施工時易在③t層層底位置形成較嚴重的滯水現象。另外，在南端頭附近基坑開挖范圍內有⑤1t灰色砂質粉土夾粉質粘土，厚度約1.7m，屬于微承壓含水層，由于止水帷幕已經隔斷含水層，也做疏干處理。

2.2? 承壓水抗突涌計算分析

基坑開挖后，由于承壓含水層上覆土層厚度變薄，其上覆土的壓力降低。當上覆土的壓力小于或等于承壓含水層的頂托力時，承壓水將可能使基坑底面產生隆起，嚴重時使土體被頂裂產生滲水通道，從而發生基坑突涌。

通常采用式（1）判別基坑開挖后是否處于抗底部承壓含水層突涌（以下簡稱“抗突涌”）穩定（安全）的狀態。

式（1）

式中：

[Ps]——承壓含水層頂面至基底面之間的上覆土壓力，（kPa）;

[Pw]——初始狀態下（未減壓降水時）承壓水的頂托力，（kPa）;

[hi]——承壓含水層頂面至基底面間各分層土層的厚度，（m）;

[γsi]——承壓含水層頂面至基底面間各分層土層的重度，（kN/m3）;

H——高于承壓含水層頂面的承壓水頭高度，（m）;

[γw]——水的重度，工程上一般取10（kN/m3）;

[Fs]——安全系數，工程上一般取1.05～1.20;本次取1.05進行計算。

根據相關地質資料可知，本場地揭露的承壓水為⑦層承壓水，按照不利原則，在不同的區段選取不同的參考孔作為計算參考鉆孔，計算時⑦層承壓水位標高暫取水勘報告提供不利值-2.09m（2015年8月）。基坑底板抗突涌穩定性驗算結果詳見表1。

備注：（1）根據基坑圍護設計資料，基坑地面設計標高為+4.30m;（2）坑底下主要土層為⑤12層和⑥層，根據詳勘報告，⑤12層重度取17.9kN/m3，⑥層重度取19.3kN/m3。

根據以上計算結果，在安全系數取1.05的下，本工程在初始承壓水位標高取-2.09m的情況下，主體基坑需考慮對⑦層進行降壓處理。根據計算基坑開挖時基坑穩定臨界開挖絕對標高為-10.99m。即：當基坑開挖絕對標高等于或大于-10.99m時，需考慮對坑內進行⑦層降壓處理。

換乘通道也需考慮對⑦層進行減壓處理，降壓幅度為2.83m～4.54m。基坑穩定臨界開挖絕對標高為-11.15m。

2.3? 承壓水綜合治理技術分析

針對本工程承壓水綜合治理主要包括以下幾點：

（1）本工程場區承壓水層厚度大，超過30m，滲透性強，且其涌水量大，水文地質勘察實驗期間45m實驗井出水量達到80m3/h，，同時根據單井恢復數據可知，觀測井水位恢復10%為3min，恢復50%在30min以內，當停抽24h后，水位基本恢復到位，后期正式減壓降水運行前施工現場需配備兩路工業用電或自啟動備用電源，避免后期減壓降水時斷電風險，正式減壓降水運行前需進行備用電源切換演練。

（2）由表1可知，本工程基坑降壓幅度大，最大達到18.70m，離⑦層也就4m，基坑減壓降水屬于懸掛式止水帷幕降水，對坑外水位降幅的控制極為不易。

（3）本工程主體基坑安全及環境保護等級均為一級，基坑圍護體系墻址插入⑦層承壓含水層內約20m，但由于⑦層承壓含水層由⑦1層、⑦2層共同組成，厚度約達36.5m，圍護深度難以隔斷⑦層承壓含水層，基坑減壓降水屬于懸掛式止水帷幕降水，抽取承壓水對周邊環境將產生一定影響，本工程周邊建筑密集，地下管線眾多，周邊環境極其復雜，因此抽取承壓水問題極需慎重。因此本工程需在降水運行過程中隨開挖深度加大逐步降低承壓水頭，避免過早抽水減壓。在不同開挖深度的工況階段，合理控制承壓水頭，在滿足基坑穩定性要求前提下，防止承壓水頭過大降低，這將使降水對周邊環境的影響減少到最低限度。在基坑周邊需合理布置回灌井和坑外觀測井，后期承壓井運行期間采用抽灌一體化設計機理，按坑外觀測井水位變化來合理分配回灌量，將坑外承壓水位控制在一個安全范圍。

（4）考慮到止水帷幕、樁機施工及基坑加固對地層的影響，同時也便于了解后期承壓水運行工況，，需進行抽水試驗和回灌實驗，以進一步優化降水設計方案。

3? 地下水綜合治理的預防措施

（1）強調地質資料的重要性，相關技術人員應對開挖范圍內及鄰近場地的地下水特征等水文地質資料進行查明，為降水方案的設計提供全面、準確的地質資料。

（2）相關工作人員應根據現場實際情況，在設計中提出針對性較強的設計方案，擇優選擇。

（3）盡可能在條件許可沉降分析對建（構）筑物無重大影響時采用降水方法。

（4）要有預見避免重大事故發生的情況，做好各種搶線措施的準備工作。

（5）施工隊伍的管理和素質也非常重要，在人員配置上要盡可能做到完美，另外，要提高測試人員的綜合水平，降水過程中工程監測工作必不可少。

4? 結束語

深基坑開挖過程中經常會遇到問題就是地下水問題，如邊坡失穩、坑底隆起與管涌等，如果對基坑內地下水處置不當，也會帶來不小的經濟損失，為了正常的進行基坑工程的施工，有效的治理地下水必不可少，因此，地下水的防治是深基坑工程施工中事關全局的重要工作。文章就對基坑的地下水施工的綜合治理進行簡單的分析，以供參考。

參考文獻：

[1] 張濤.試論深基坑工程地下水治理方案及其影響[J].建筑工程技術與設計，2014（14）.