懸掛式止水帷幕基坑降水技術

孫 超

（中交一航局城市交通工程有限公司，天津300457）

城市地下空間向深度開發，基坑深度越來越大。資料顯示，超過70%的基坑工程事故是由于地下水引起的。如果工程措施不力，輕者可能造成管涌、基坑坍塌，重者還可能危及周邊環境和人員生命財產安全。天津市區屬于軟土地層，地下水豐富，水位高；第II陸相層以下的粉土與粉砂層中地下水具有微承壓性，對基坑工程影響較大。因此，微承壓水的控制在深基坑施工中應該引起高度重視[1]。

降水工程中，當基坑開挖深度較大且坑底以下承壓含水層厚度較大，有時會出現地下連續墻或止水帷幕不能截斷承壓含水層，即懸掛式止水帷幕的情況。由于懸掛式止水帷幕不能完全截斷深層承壓含水層，坑內降水會導致坑內外水力聯系，上部降水也會影響下部含水層的水位變化，進而導致基坑外建（構）筑物發生沉降或變形[2]。

基于承壓水的工程特性及對基坑工程造成的一系列影響，為避免事故的發生，應充分結合勘察、基坑支護和基坑開挖施工及監測等多方面因素綜合考慮降水井的設計，將承壓水對基坑安全穩定的影響降到最低[3]。

1 工程概況

天津軌道交通11號線某車站基坑深17.03 m；小里程盾構井寬25.7 m，深18.66 m；大里程盾構井寬48.77 m，深20.5 m。

基坑圍護結構采用地下連續墻+內支撐的支護形式，標準段墻長31.5 m。基坑底部位于⑧3粉土層和⑧3粉砂層，地下連續墻位于?3粉砂層中。見圖1。

基坑止水帷幕截斷了潛水含水層和第一承壓含水層，插入到第二承壓含水層約5 m，沒有隔斷該層，基底距第二承壓含水層頂約9 m。

根據基坑開挖深度、止水帷幕深度及地層特征，降水設計整體采用坑內降水+坑外設置觀測井的思路。由于開挖面以下存在第二承壓含水層未被截斷，要對其進行抗突涌計算，判定是否設置減壓井。

2 基坑降水

2.1 降水設計

第二承壓含水層層頂最淺埋深為30.5 m，對應基坑開挖深度20.35 m，計算安全系數F=0.76＜1.1，安全水位埋深12.05 m，需要降水8.15 m。

減壓井的開啟根據實時開挖深度以及水位埋深，按需降水，切忌一次性降深過大對周邊造成不利影響。見表1。

表1 基坑開挖深度與減壓井水位對應關系m

根據表1，需要對第二承壓含水層進行減壓降水。由于止水帷幕底位于第二承壓含水層中，若減壓井設置在坑外一是要加大減壓井深度，濾水段設置在止水帷幕以下，二是減壓井數量要增加。因此減壓井宜設置在坑內，坑外設置一定數量的觀測井。見圖2。

圖2 降水系統

根據模擬計算，坑內布置6口減壓井同時運行10 d，可將水位降至安全水位埋深。

2.2 降水井施工控制要點

1）成孔。確保井壁與孔壁之間填料空間≮150 mm。

2）泥漿。重點控制泥漿密度，特別是軟土地區，密度不宜過大，控制在1.05 kg/m3即可滿足要求。

3）填料。回填料應干凈，含少量粉末。

4）濾網。降水井濾水管外側應包雙層60目濾網，沿井管螺旋纏繞，搭接≮20 cm，確保濾水管無裸露部分，每隔30 cm用細鐵絲進行綁扎。

5）止水。減壓井及承壓水觀測井應在填料頂部至地面下5 m范圍內回填優質黏土進行止水。回填過程須嚴格控制，人工緩慢回填，切忌用推車直接一次性倒入。

6）洗井。降水井施工完成后應及時洗井，間隔不得超過2 h，避免井壁被泥皮包裹，嚴重影響出水量。洗井應至水清砂凈。

2.3 降水運行控制要點

在降水井施工完成后，需要進行試降水，主要目的：1）檢驗圍護結構的滲漏情況；

2）檢驗群井疏干降水效果，判斷坑內降水井布置是否滿足將基坑水位降至基底以下1 m的要求；

3）了解上部疏干降水過程中下部承壓水變化，判斷含水層的水力聯系，確定減壓井啟動的時機。

由于坑內設置減壓井，在降水運行過程中重點做好以下幾方面：

1）抽水井數量和抽水量應根據基坑開挖深度和承壓水頭埋深要求進行控制，對于減壓深井，為減少降水對周圍環境的影響，必須按需降水，水位控制嚴格按照表1進行；

2）整個降水過程應備雙電源，以確保降水連續進行，防止基坑突涌；

3）所有減壓深井的井管口設置醒目標志，挖土時在靠近井管部位時盡可能使用人工扦土，避免對井的損壞。

3 結論及建議

針對基坑開挖面以下存在未被止水帷幕截斷承壓含水層的情況，若抗突涌計算不滿足要求需要設置減壓井，而減壓井設置在基坑內和基坑外則需要綜合考慮基坑止水帷幕深度、地層和周邊環境。若止水帷幕深度到承壓含水層，考慮在基坑內設置減壓井；若止水帷幕未進入或剛進入到承壓含水層，則減壓井設置在坑外更便于施工和保護。

減壓井設置在基坑內需要重點考慮降水井的保護，防止挖機碰撞，同時嚴格控制成井質量，保證濾水段以上部分止水效果良好。