杭州特殊粉砂層基坑降水應用探討

朱 偉

(上海元易勘測設計有限公司，上海 201203)

0 引言

杭州市蕭山區沿錢塘江地區廣泛分布著厚度約20 m的粉土和砂性土地基土。其中尤以第③5層粉砂分布最為廣泛，層厚較厚，厚度約10 m，地下2層的基坑工程，基底普遍坐落于該層。由于粉土和砂性土具有結構穩定性較差，遇水極易液化，搖振反應迅速，富水性較高等特性。在基坑開挖時，如若降水不到位，極易產生流砂、土體失穩等不利因素，對建筑結構及周邊環境產生巨大危害。例如地連墻成槽施工時槽壁坍塌，基坑開挖至底板出現明水等工程中遇到的實際問題，均是由降水不到位引起的。因此基坑降水的成功與否直接制約著工程進展及施工安全。

1 工程概況

杭州軌道交通8號線某車站為地下2層島式車站，車站位于規劃義蓬東二路與規劃河景路交叉口，沿規劃河景路東西向布置。

車站全長約374.2 m，標準段寬23.1 m，深約16.6 m～17.3 m；盾構段寬27.2 m，小里程端深約18.6 m，大里程端深約19.2 m。車站主體圍護結構采用800 mm厚地下連續墻+內支撐。

車站主體基坑開挖面積約8 945 m2，按照降水設計方案，單井有效降水面積取200 m2，主體基坑內共布置45口24 m疏干井；在基坑外側四周距離基坑2.0 m處沿車站長度方向每隔10.0 m布置(局部加密，每隔6.0 m布置)1口坑外降水兼觀測井，共布置92口24 m坑外降水兼觀測井(見圖1)。

2 工程地質及水文地質條件

車站開挖范圍內地基土主要為②3-2層砂質粉土、②4-2層砂質粉土夾粉砂、③3層粉砂夾砂質粉土。車站底板坐落于③5層粉砂，局部坐落于③6層砂質粉土(見表1)。

表1 場地地基土層及其主要特征

典型地質剖面圖及井結構圖見圖2。

3 降水中遇到的問題

按照降水設計，在疏干井施工完成并抽水運行約22 d后可進行基坑開挖。在實際基坑開挖過程中，從第一層土開挖至約16.0 m時，降水效果良好，開挖面無明水，無流砂。但在最后一層土(約17.0 m)收底時(見圖3)，基坑內逐漸有明水滲出，下翻梁開挖后，靜置約30 min，土體失穩，出現塌方。隨即對基坑內疏干井、基坑圍護結構及坑外降水井進行巡視檢查，基坑內疏干井水位均在20.0 m以下，基坑圍護結構未發現明顯滲漏點，坑外降水井水位均在15.0 m以下，未見異常。

對降水井排查完畢后，隨即對基坑底部土層進行查看，坑底土層為③5層粉砂(見圖4)，夾薄層黏性土團塊，對土層垂向滲透性影響較大。由于地層起伏，正常地層橫向滲透性遠遠小于垂向滲透性，因此坑底③5層粉砂滲透性遠遠小于上部正常③5層粉砂，從而導致傳統管井降水，降深漏斗變小，無法有效疏干坑底潛水，出現類上層滯水現象。

4 現象分析

在基坑降水中處理上層砂性土與下層黏性土結合處地下水時，普遍會遇到類上層滯水現象(見圖5)，此時單純依靠傳統管井降水已無法有效疏干地下水。

針對類上層滯水現象，可采取以下幾種解決方式：

1)自然降水，依靠傳統管井降水，此方式的前提是圍護結構無滲漏，而且降水時間較長，需要1月～2月之久，與工期沖突較大；

2)地基加固，采用坑底抽條加固或滿堂加固，此方式經濟性較差，費用較高，資源浪費較大，加固如有缺陷，仍無法有效解決類上層滯水現象；

3)暗埋集水管，在基坑開挖單元底部暗埋集水管，此方式針對類上層滯水現象嚴重或圍護結構滲漏嚴重時采用，實用性較差；

4)輕型井點，在基坑開挖單元底部布置輕型井點，此方式屬于臨時性措施，經濟性好，工期有保證，通常2 d～3 d便可見效，即使圍護結構有小的滲漏也不影響。

5 解決思路

坑底地層滲透性較差，相比較上部地層，傳統管井降水單井有效降水面積驟然減小，降水效果較差。在處理類似工程時，往往會采取坑底土體抽條加固，以加強坑底土體穩定強度，方便施工。但考慮到最后一層土方(約17.0 m)開挖已接近坑底，水頭降深不超過2.0 m，明水出水量較小。可采取坑底加設輕型井點，輕型井點降水針對滲透系數較小，降深小的弱含水層效果顯著。

現場根據開挖單元，逐單元布設輕型井點，距離圍護結構1.0 m處每隔1.2 m布置一根井點管，管深3.0 m。沿基坑寬度方向每排大約設置21根井點管，每單元大約設置8排，每兩排設置1臺真空泵。考慮到施工進度要求，井點管采用φ40 PVC管，濾水孔徑10 mm，呈梅花形布置，孔隙率30%，外包雙層80目尼龍濾網，總管采用φ89鋼管。井點降水結束后，井點管直接挖除，總管回收再利用。

利用真空泵真空降水效果，增大出水量，可在短時間內，快速高效的疏干開挖范圍內土層中的潛水。輕型井點降水相比較坑底抽條加固，具有施工簡便，節約成本等優勢。

6 結語

沿錢塘江地區廣泛分布較厚的粉土和砂性土地基土，其中第③5層粉砂下部土層普遍夾黏性土團塊，傳統管井降水無法有效疏干該層位中的地下水。本地區地下2層建筑工程基坑底板普遍坐落于該層，處理該層位中的地下水時，可采用輕型井點降水。針對本地區粉土和砂性土的特殊性質(上部砂層，滲透性好；下部砂層夾黏性土團塊，滲透性差)，采用管井降水+輕型井點降水的綜合降水方法，可有效疏干開挖范圍內地下水，為同類工程提供一定的參考與借鑒。