寧波地區深基坑抽灌一體化承壓水控制處理措施研究

姚燕明 羅戰友

【摘要】承壓水是深基坑設計施工中需要重點考慮和研究的設計因素，本文針對寧波地區深基坑施工遇到的深層承壓水，結合實際工程條件，從確保工程施工安全，控制圍護結構投資造價，減小承壓水降水引起地面沉降及對周邊建構筑物影響出發，提出了經濟性較好的深基坑承壓水抽灌一體化設計方法，在降低基坑內承壓水水頭的同時，有效控制了基坑外地面的沉降變形，可為類似項目提供參考和借鑒。

【關鍵詞】深基坑、承壓水、沉降、抽灌一體化

1、引言

目前，我國城市軌道交通建設已逐漸進入高速發展階段，北京、上海、廣州、杭州、南京、天津、寧波等城市在已經開通多條地鐵線的基礎上每年仍以近百億的投資速度推進，由于軌道交通線路網的不斷加密和交叉，出現了大量的超深、超大的基坑。隨著基坑開挖深度不斷增加，坑底與承壓層之間的隔水層厚度越來越小，當其小于抗突涌臨界厚度時，就有可能發生突涌事故;雖然基坑工程中常采用減壓降水措施來消除突涌危險，但若設計或施工操作不當，過量抽取承壓水，引起地基土的固結沉降，將對基坑周邊的道路、地下管線、建構筑物等造成嚴重危害。從近年來上海、杭州等地區地鐵車站深基坑施工的實際情況來看，多數深基坑工程事故與地下水（承壓水）問題處理不當有關。由于在地鐵工程建設中，地下水特別是承壓水問題所引起的災害往往具有集中危害性、突發性、意外性、連鎖反應性，處理起來具有復雜性，基坑工程施工過程中因地下水治理思路與方式的缺陷引發了一系列事故。本文以寧波地鐵某車站深基坑工程為依托，對深層承壓水抽灌一體化承壓水降水及地面沉降控制措施進行了研究。

2、工程概況

寧波市深層地下空間開發中深基坑所涉及的承壓水主要有第I1層孔隙承壓水和第I2層孔隙承壓水。其中第I1層承壓水主要賦存于⑤3粉土、粉砂層和⑥4粉細砂、圓礫層，該含水層頂板埋深33.6 ～ 60.1 m，含水層厚度約1.4 ～ 20.7 m，第I2層承壓水主要賦存于⑧1粉細砂層和⑧3礫砂圓礫層，該含水層頂板埋深52.4 ～ 82.1 m，含水層厚度約1.4 ～ 17.1 m。承壓水處理的方案主要有以下兩種：對于第I1層孔隙承壓水，由于其埋深不大，主要以隔斷為主。對于第I2層孔隙承壓水，由于基坑埋深不大，承壓水降深不大，采用降水對周邊環境的影響不大，主要以降水為主。隨著寧波市深層地下空間的持續開發，基坑工程承壓水的控制面臨以下兩大難題：（1）部分圍護結構未隔斷第I1層承壓水型基坑內外水力聯系，水頭降深較大，在存在敏感建筑物或管線的情況下，采用降水方案時對周邊環境的影響難以預測，具有一定的安全隱患。但如采用完全隔斷承壓水的措施，將大幅度提高工程投資，工程缺乏經濟性。（2）部分基坑的埋深越來越大，不可避免的涉及到第I2層承壓水的處理。當基坑周邊環境要求較高時，降水已無法滿足變形控制要求，需要采取隔斷深層承壓水措施，既有工程經驗表明，采用超深地下連續墻完全隔斷承壓水的方案盡管效果明顯，但是工程代價太大（施工難度大、工期長、費用高）。為此，急需探索兼顧安全性和經濟性的新型承壓水控制技術，在工程安全和經濟性中尋找平衡點，擺脫目前以隔斷承壓水為主的單一處理方式，形成系統的、不同類別的寧波市深層地下空間開發工程深基坑承壓水處理技術。

3、抽灌一體化承壓水控制技術

基坑抽灌一體化技術的理念是在基坑工程進行降水降壓的同時，在基坑外圍布設回灌井，通過合理的布置抽水井與回灌井，確保基坑內承壓水水頭降深滿足抗突涌穩定性的要求，同時又能減少甚至消除周邊保護區域因基坑降水引起的水位變化，并且將抽出的地下水作為回灌水源，不僅可以保證回灌量，而且可以有效保護地下水資源免受污染。基坑抽水-回灌一體化系統包括兩個部分：基坑抽水-回灌一體化運行系統、基坑抽水-回灌一體化監測系統。其中，運行系統主要包括回灌井井結構工藝、原水水質處理系統和抽水-回灌管路系統。抽水-回灌一體化運行系統設置如圖3.1所示。

對于寧波地區的承壓水，在無壓回灌條件下回灌量一般較小，為此一般采用加壓回灌的方式進行回灌，同時為保證回灌效率，需采用回揚措施，即淺層承壓水回灌井一般均具有灌采、吸壓的雙重作用性質。因此，其回灌井的結構有別于一般的工程降水井，合理的井結構及正確的成井施工工藝是整個回灌系統工藝的中心環節。

回灌井的結構由井壁管、過濾器、沉淀管、填礫層、止水層及注漿封填段等部分組成。在基坑抽灌一體化設計中，應考慮到基坑抽水與回灌之間的干擾影響。基坑內的抽水會引起坑內以及坑外的水頭降深，進而影響坑外回灌井的回灌效率;而坑外因回灌而抬升的水位也會直接影響基坑內的水位及抽水井的抽水效率，從而影響抽水井的設計。因此，如圖4.2.4所示，應該將基坑降水和回灌的設計作為一個系統統一進行，而不是兩個方案各自設計再進行簡單的疊加，這樣才能有效的協調基坑內外的水位變化，達到基坑和保護建筑物的水位控制要求，實現“雙水位”控制的抽灌一體化設計。

總結：

本文針對寧波地區深基坑施工遇到的深層承壓水，結合實際工程條件，從確保工程施工安全，控制圍護結構投資造價，減小承壓水降水引起地面沉降及對周邊建構筑物影響出發，提出了深基坑承壓水抽灌一體化設計方法，并在實際工程中得到了成功應用，可為類似項目提供參考和借鑒。

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