疏干深淺井在基坑降水工程中的應用

汪 俊

（中鐵十六局集團有限公司，北京 100101）

地鐵車站多位于城市繁華地段，周邊建筑物及管線密集，必須嚴格控制基坑內降水引起的基坑外水位下降和周邊環境變形，將基坑抽排地下水對周邊環境的影響控制到最低[1]。針對周邊環境復雜的基坑制定既能滿足基坑開挖的要求，又能兼顧到將周邊環境的影響降低到最小的降水方案是必要的。

胡浩等[1]結合深圳地鐵9號線香梅站建設，介紹了基坑內管井井點降水結合排水溝排水方法在地鐵車站基坑工程降水中的應用，該方法一方面保證了坑內作業的施工安全，另一方面嚴格控制了基坑周圍地下水位的下降，對類似工程有較好的參考價值。游洋等[2]結合場地特殊工程地質條件，對基坑進行分區降水設計，在模擬比較兩種不同降水方案基礎上，給出降水效果更好、更經濟，更有利于施工安全的降水設計方案。王靜等[3]模擬反演開挖降水（減壓）規律，對判斷環境影響和制定應急預案有指導價值。王靜[4]結合天津地鐵基坑降水工程實例，從降水井深度、數量及降水對周邊環境影響等方面進行對比分析，分別得出常規坑內降水和坑內疏干+減壓井方案的適用條件和優缺點。鄭剛[5]提出，在天津地區土質較為軟弱的地層中進行深基坑開挖前的降水時，如工程所在場地土層未經降水壓密，即使在封閉的地下連續墻內實施降水，也可能引起客觀的坑外地面沉降，必須予以注意。以上案例均說明降水方案的設計應充分考慮對周邊環境的影響，特別是周邊環境敏感度較高的基坑，合理的降水設計方案尤為重要。

本文以天津地鐵8號線某站為例，介紹了有別于普遍基坑降水方案的深淺井相結合降水方案。

1 工程概況

天津地鐵8號線某車站為地下3層島式站臺，寬14 m、長180.2 m、標準段寬度23.5 m、標準段開挖深度約26.92 m、小里程盾構井段基坑開挖深度約28.242 m、大里程盾構井段基坑開挖深度約28.602 m。車站主體采用蓋挖逆作法施工，圍護結構為1 200 mm厚地下連續墻+內支撐，標準段地下連續墻長約51.52 m（含3 m素墻），盾構段地下連續墻長約52.02 m。車站主體基坑豎向設3道支撐。第一道為鋼支撐，第二、三道為鋼筋混凝土支撐。車站周邊環境復雜、交通繁忙。見表1。

表1 地上建（構）筑物

2 水文地質條件

1）潛水含水巖組。人工填土，坑、溝底新近淤積層，上組陸相沖積層及中組海相沉積層視為潛水含水層；粉質黏土⑦及⑧1屬極微透水～微透水層，可視為潛水含水層與其下承壓含水層的相對隔水層。潛水含水層靜止埋深1.20～1.60 m，相當于標高1.75～1.55 m。

2）第一承壓含水巖組。砂質粉土⑧2及粉砂⑨2透水性好，為第一承壓含水層；粉質黏土⑩1、?1透水性相對較差，可視為承壓含水層隔水底板。第一承壓水大沽標高約為-0.51～-0.56 m。

3）第二承壓含水巖組。粉砂?2、?4透水性好，為第二承壓含水層；粉質黏土?1透水性相對較差，可視為承壓含水層隔水底板。第二承壓水大沽標高約為-1.57 m。

車站基底主要位于⑨1粉質黏土層，開挖范圍內揭穿了第一承壓含水層，止水帷幕底位于12-1粉質黏土層中，隔斷了第二承壓含水層，地下連續墻底距第二承壓含水層底局部不足2 m。

3 降水方案優化分析

常規降水方案：坑內疏干井深度設置在基底以下5～6 m，降水井深度設置為33、35 m兩種。基底以下第二承壓含水層層頂標高約33 m、局部31 m左右，按照常規降水方案，疏干井剛好進入第二承壓含水層，降水開始便對第二承壓含水層進行了抽水，考慮到地下連續墻底所在粉質黏土隔水能力較弱以及地連墻底插入第二承壓含水層底以下不足2 m的情況，結合類似施工經驗，長時間抽取第二承壓含水層會對周邊環境造成不利的影響。為最大限度降低坑內抽水對坑外的影響，采用深井和淺井相結合的降水方案，即將混合井拆分成淺井和深井兩部分。淺井針對第二承壓含水以上土層進行疏干，井底距離第二承壓層頂至少2 m，以減少對其擾動；深井針對第二承壓含水層進行設置，當基坑開挖到一定深度后根據計算動態調整深井啟動的時間。見圖1。

圖1 兩種降水井剖面

1）優化后基坑總排水量降低。該站施工周期較長，降水工期約240 d，采用深井和淺井交替布置的方式，更能減少對深層承壓水的擾動，第二承壓水疏干井在疏干降水前期不啟動，根據計算選擇啟動時間，見表2。

表2 開挖深度與第二承壓水疏干井水位對應關系m

根據施工工期安排，開挖至埋深18 m的深度需要約150 d，也就是說相對常規降水方案，優化后的方案對第二承壓含水層啟動直接抽水晚150 d。基坑涌水量計算依據DBT 29-229—2014《建筑基坑降水工程技術規程》“5.6.2節基坑帷幕截斷降水目的含水層的封閉式疏干降水”進行計算，基坑總排水量減少4 200 m3。

2）優化后對周邊環境影響減小。分別將兩種方案的井結構和降水運行時間帶入到模型進行計算，總工期為240 d。經過計算，常規方案長時間降水對基坑外第二承壓水的影響較大，導致第二承壓水水位下降約2 m；而采取深淺井模式，第二承壓水水位下降約86 cm，很大程度上直接降低了坑內降水對坑外承壓水位的影響，從而降低了對地面沉降和周邊建構筑物的影響。見圖2。

圖2 兩種降水方案第二承壓含水層水位下降等值線

4 監測結果及降水適用條件

在基坑正式開挖前，進行了生產性的降水試驗，降水試驗期間坑外潛水觀測井水位下降8～24 cm；坑外第一次承壓含水層觀測井水位下降18～35 cm；坑外第二承壓含水層觀測井水位下降19～43 cm：各含水層水位穩定，沒有明顯的異常點。本次試驗僅抽取上部疏干井，沒有抽取下部對承壓層設置的疏干深井，因此沒有出現坑外承壓含水層因越流補給或者繞流補給水位大幅度下降的情況。上部疏干降水過程中，坑內深井承壓水埋深降至超過10 m，按照表2計算的對應關系，基坑開挖深度超過20 m才具備啟動下部井的條件，基本完成了第二道混凝土支撐，對承壓水直接擾動的周期從240 d縮短到不足100 d，對坑外整體環境起到了很好的保護作用。

采用該設計方案一般應同時具備以下條件：

1）周邊環境復雜，對地下水位變化要求高；

2）基底以下5 m范圍內存在被止水帷幕截斷的連續承壓含水層；

3）地下連續墻底位于隔水能力較差的黏性土層。

5 結語

對天津這種地下水較高的軟土地層地區，深淺井降方案一方面能夠對周邊環境影響降到最低；另一方面減少了基坑的排水量，對地下水資源的保護起到了積極作用。但是這并不是對常規降水方案的否定，因為深淺井降方案與基坑所處區域周邊環境、基坑開挖深度、施工工期安排、止水帷幕設置深度以及地層分布等因素都有密切的關系，因此采取何種設計方案的思路需要根據方方面面綜合確定，不能一概而論。