临江高承压水超深基坑开挖抗突涌分析与对策——以南京纬三路长江隧道梅子洲风井基坑为例

胡云华

（中交第二公路勘察设计研究有限公司，湖北武汉 430056）

临江高承压水超深基坑开挖抗突涌分析与对策
——以南京纬三路长江隧道梅子洲风井基坑为例

胡云华

（中交第二公路勘察设计研究有限公司，湖北武汉 430056）

临江高承压水超深基坑的成功实施必须解决坑底突涌与抗浮安全两大关键问题。通过合理的施工工序设计确保围护结构与基坑安全，并为坑内主体结构施工提供安全的施工环境。结合南京市纬三路过江隧道梅子洲风井基坑，对该类复杂基坑的重难点问题进行分析，在支护结构、开挖方法、实施方案及施工工序等方面根据工程具体特点采取相应的技术对策，确定了采用水下开挖及水下混凝土封底的技术方案，并经计算分析确定了最优施工工序。梅子洲风井的实践经验表明：对开挖深度大、承压含水层厚度及埋深均极大而导致隔水帷幕难以穿透承压含水层的基坑工程，采用水下开挖方式可有效防止基底突涌的发生，并能改善围护结构的受力与变形状态；而水下封底混凝土的设置可承受坑底巨大的承压水压力，是确保工程实施的关键措施。

南京纬三路长江隧道；临江超深基坑；高承压水；突涌；抗浮稳定；水下开挖；水下封底

0 引言

在我国长江三角洲地区，普遍发育有多层厚度稳定的承压含水层［1］。随着城市交通及地下空间工程的发展，尤其是跨江越河的水下隧道的兴建，深度大且周边环境及水文地质条件复杂的基坑工程越来越多，基坑坑底越来越逼近承压水赋存层，如钱江隧道江北风井基坑深达27.3 m，坑底与承压水含水层顶板间的距离仅为2 m左右［2］。基坑开挖到一定深度后，一旦开挖面下残留隔水层的自重应力小于承压水压力，就会形成突涌，基底突涌往往具有突发性且危害极大。为保证基坑安全，工程实践中一般采取隔水、降压或坑底加固封底等技术措施来防止突涌的发生［3-4］。在采取上述措施后，辅以必要的坑内或坑外降水，基坑内的土方开挖及结构施工即可实现干作业。

对大量受承压水影响的深基坑工程实践进行总结分析后发现，上述广泛采用的3种承压水处理措施对开挖深度较小、隔水帷幕能完全穿透承压含水层的基坑工程是适用的；但对于承压含水层厚度及埋深均较大的复杂基坑工程，则存在着一定的局限性。隔水措施适用于开挖深度较小且承压水赋存层埋深相对较浅的基坑工程，当承压含水层层厚或埋深较大时，应综合考虑技术经济效果及环境条件来评价其适用性［5］。封底措施主要通过对坑底一定深度范围内的土体进行加固以提高土体重度及抗剪强度而实现抵抗承压水压力的目的，但由于目前采用的土体加固措施对土体重度及抗剪强度等的改善程度极为有限，故在实际工程中很少采用。降压是经工程实践证明且极为有效的承压水控制方法［5-9］，一般与隔水帷幕联合使用［10］，通过设置井点降水来降低承压水水头来防范基底突涌，该措施对于开挖深度较小或基底以下承压水头不大的基坑较容易实现。但当基坑开挖深度较深、基底已进入承压含水层时，采用此种方式会导致地面出现较大范围的沉降漏斗；尤其是当隔水帷幕难以完全隔断基坑内外的承压水时，为满足水位降深安全要求，降水量一般较大，在降水影响范围内的土体会产生较大范围的过量沉降，对临近建（构）筑物的安全造成不利影响，且基坑降水的整体难度及不稳定因素均极大。

因此，对开挖深度大、承压含水层的厚度及埋深均极大导致隔水帷幕难以穿透承压含水层、基坑开挖影响范围内存在对沉降极为敏感的建（构）筑物的超深基坑工程，采用常规的承压水处置措施及施工方案已难以满足实际工程需要，而应根据具体的工程地质与水文地质条件并结合周边环境要求，采取合理的设计对策与技术措施确保基坑工程及周边环境的安全。本文以南京纬三路长江隧道梅子洲风井为依托，为应对高承压水给临江超深基坑带来的设计和施工风险，提出采用水下开挖及水下混凝土封底的技术方案，并对该方案的实施方法进行计算分析。

1 工程概况

南京纬三路长江隧道位于长江大桥和纬七路长江隧道之间，设计为双层双向8车道，分为N线与S线，均采用盾构法施工。盾构隧道外径为14.5 m，开挖直径15.02 m，属典型的大直径盾构隧道。

梅子洲风井两端与盾构圆隧道相连，具有双重功能：施工阶段用作盾构中间检修井，须满足盾构检修所需的空间要求；运营阶段兼做中间通风井及紧急情况下的人员逃生疏散通道。

风井平面呈圆形，外径为29.2 m，呈正24边形布置，距离长江防洪子堤仅约18 m（如图1所示）。基坑开挖深度约46.5 m，采用地下连续墙与环梁支撑的支护形式，地连墙厚1.2 m，深62.5 m，采用“V”型折线幅、十字钢板接头，折线幅两直线间夹角为165°，每幅段地连墙中心线长度为2×1 843 mm。

图1 竖井位置示意图Fig.1 Sketch of shaft location

1.1 工程地质条件

风井处23.88 m以浅流塑状淤泥质粉质黏土为主；23.88～29.90 m为软塑状粉质黏土；29.90～52.35 m为粉砂，其中穿插一层11.27 m厚的粉质黏土夹粉砂透镜体；52.35 m以深为卵砾石，如图2所示。各土层的物理力学参数见表1。

可以看出，基坑坑底以上土层自上而下依次为：①1层软塑状黏土，平均厚1.95 m；①2层流塑状淤泥质粉质黏土，平均厚21.93 m；③1层软塑（局部流塑）状粉质黏土，平均厚6.03 m；④1层稍密-中密饱和粉砂，平均厚6.53 m。

基底以下土层主要为：④2层软塑状粉质黏土夹粉砂，平均11.27 m；④3层中密饱和粉砂，平均厚5.03 m；⑥1层密实饱和圆砾混卵石，平均23.08 m；⑥2层密实饱和含砾中砂，平均厚9.80 m。风井处钻孔深度最大达91 m，均未有基岩揭露。

图2 竖井处土层分布图Fig.2 Profile of soil strata

表1 土层物理力学参数表Table 1 Physical and mechanical parameters of different strata

1.2 水文地质条件

竖井处场地地下水可分为第四类松散岩类孔隙潜水和松散岩类孔隙承压水。其中，孔隙潜水的含水介质为①、③层黏土、淤泥质粉质黏土及粉质黏土夹粉砂，其渗透性差，含水量贫乏；水位受季节及气候影响明显，主要接受大气降水和农田灌溉水的入渗补给；根据水文地质试验［11］，渗透系数0.35 m/d。

孔隙承压水场地内均有分布，含水介质主要为④层粉细砂及⑥层卵砾石，渗透系数达到35 m/d，渗透性及富水性好；主要接受临近地下水补给，与长江江水存在直接水力联系。

1.3 工程特征

如上所述，梅子洲风井基坑工程具有以下特征。

1）基坑开挖深度达46.5 m，且紧邻梅子洲防洪子堤，基坑施工不能影响洪水期子堤的安全与正常使用。

2）工程地质条件复杂。从图2及表1可以看出，基坑开挖深度范围内主要为流塑-软塑状的淤泥质粉质黏土及粉质黏土等典型软土，具有高含水量、大孔隙比、高压缩性、低强度等特点，工程性质差，对基坑开挖及坑壁稳定性有不利影响。基底以下土层主要为强透水的承压水含水层，其中⑥1层的渗透系数达到35 m/d，对基坑干开挖的抗突涌安全极为不利。

3）承压含水层主要为巨厚层的卵石层，埋深达到50 m，赋存层渗透性好，富水性强；含水层顶板距离基坑坑底不足5 m，地连墙深度为64.5 m，未能完全隔断基坑内外承压水的水力联系。

4）基坑紧邻长江，承压含水层与长江江水存在直接水力联系，接受江水补给，故承压水水位与长江水位平齐（勘察期间长江水位为+5.8 m）。

2 基坑设计难点及技术对策

2.1 基坑设计难点

目前，类似于梅子洲风井这种超深、紧邻补给源、巨厚卵砾石承压含水层且周边环境保护要求高的基坑工程，在国内外均属罕见。基坑设计施工过程中会遇到基坑突涌及渗流稳定、超高承压水头、结构抗浮、对周边环境尤其是梅子洲子堤的影响等关键问题与难点，必须采取切实可行的技术对策，才能保证基坑工程的顺利实施。

2.1.1 坑底突涌及渗流稳定性

根据2.1节所述之地质及水文条件，风井开挖过程中，将经历未揭穿承压水隔水层、坑底为黏性土（或淤泥质黏土）及揭穿隔水层、坑底为粉细砂2种工况。

1）工况1分析。当风井开挖到一定深度，坑底黏性土在承压水压力作用下，将产生突涌现象，其临界开挖深度可按GB 50007—2011《建筑地基基础设计规范》［11］或JGJ 120—2012《建筑基坑支护技术规程》［12］采用式（1）进行验算。式中：γm为透水层以上土的饱和重度，kN/m3；t+Δt为透水层顶面至基坑底面的深度，m；pw为含水层水压力，kPa。

当γm取18.1 kN/m3，pw取299 kPa（承压水头高度取29 m，特别需要指出的是，在确定承压水头高度时，偏安全地忽略粉质黏土夹粉砂透镜体的影响，如图2所示），则按式（1）计算得到为含水层顶板距坑底的距离t+Δt应不小于18.2 m，则开挖深度大于11.7 m时基底将出现突涌；此时需采用降水措施降低坑内承压水水头，方可保证基坑安全。

2）工况2分析。当基坑开挖揭穿隔水层，坑底为透水的粉砂时，在承压水动压力作用下，粉砂易发生流砂现象。为满足坑内施工安全，可按JGJ 120—2012《建筑基坑支护技术规程》［12］采用式（2）对降水深度进行验算。式中：D为截水帷幕底面至坑底的土层厚度，m；D1为承压含水层顶面至坑底的土层厚，m；γ′为土的重度，kN/m3；Δh为基坑内外的水头差，m；γw为水的重度，kN/m3。

取D＝16 m、D1＝16.6 m、γ′＝8.1 kN/m3、Kse＝1.6，按式（2）计算得到基坑开挖到坑底后为防止坑底出现突涌，坑内外的水头差Δh≤22.9 m，即坑内水头降深至少应达到29.4 m。

2.1.2 通风井涌水量估算

梅子洲风井紧临长江，切穿了承压水含水层。在无隔水条件下，基坑涌水量可按均质含水层承压-潜水非完整井估算，取渗透系数k＝35 m/d（含水层以卵砾石为主），经计算涌水量Q＝175 483 m3/d或Q＝7 312 m3/h。可以看出，由于风井处紧临长江，承压含水层以强透水的卵砾石为主，地下水补给丰富，降水施工难度大。在基坑地下连续墙实施完毕后，为充分了解该场地承压水层的水文地质特征，以选择合理的施工方案，进行了水文地质专项抽水试验［11］。根据抽水试验试验结果，坑外单井出水能力达5 280 m3/d，坑内单井出水量达到2 400 m3/d，进一步说明了地下水十分丰富。此外，水位恢复至100%，需要60 min；恢复至65%仅需4 min，地下水恢复十分迅速，表明地下水具有较强的补给来源。因此，采用常规的干开挖方案，水位降深大、降水风险大、不确定性多。

2.1.3 抗浮稳定性

风井基坑最大开挖深度约48 m，地下水对水位以下的岩土体及结构有静水压力作用，并产生浮力。在施工及运营阶段，作用在基础底面上的水压力可达480 kPa，当结构侧壁摩阻力与其重力之合小于浮力时，将产生上浮。尤其是梅子洲风井兼做逃生疏散通道，需在④1粉细砂层和④2粉质黏土层施做井下附属结构，因此应分别对施工期、运营期进行抗浮稳定验算，确保抗浮安全。

2.2 基坑设计采取的技术对策

2.2.1 基坑支护结构设计

根据工程类比并结合必要的计算分析，基坑围护结构采用厚度为1 200 mm的地下连续墙，地连强厚度与基坑直径比为1/25。由于基坑平面呈圆形布置，为了充分利用圆筒形结构的“拱效应”，使地连墙各槽段间相互挤压约束形成整体共同作用，有必要在顶部设置大刚度的顶冠梁以增大槽段间的整体刚度，使各槽段共同受力。

为保证基坑开挖过程中地连墙各槽段间能协调受力，本基坑顶部设置尺寸为1.2 m×2.5 m的顶冠梁；基坑内部根据计算分析结果并结合风井内部结构的建筑使用功能，设置4道环梁，尺寸均为0.8 m×1.5 m。顶冠梁与4道环梁共同组成圆筒形地连墙的内支撑体系，并与其共同受力，如图3所示。

图3 支护结构方案示意图Fig.3 Profile of strutting structure of deep foundation pit

2.2.2 基坑开挖方法设计

根据前述计算，当基坑开挖深度大于11.7 m时，若仍采用常规干开挖，则需降低坑底承压水水头以确保基坑安全；当采用干开挖方法开挖至坑底时，为防止坑内突涌危及基坑及结构安全，需将承压水头降低近30 m。由于基坑坑底位于强透水的卵砾石层，距离长江防洪子堤很近，承压水与长江江水存在直接水力联系，持续降水将会引起长江防洪堤的破坏并对连续墙产生不良影响，因此降水难度及风险极大。

故在基坑开挖方法设计时，考虑到常规干开挖存在诸多弊端，推荐采用水下开挖，即当开挖深度在11.0 m以浅时，采用明挖顺做方式，依次分层分块开挖坑内土体并浇筑相应的环梁结构。随后，向坑内注水并以水下开挖方式完成坑内剩余土体的开挖，在水下开挖过程心中坑内液面需根据坑外地下水位监测结果进行动态调整，确保坑内水位不低于坑外地下水位。如此，由于坑内采用水下开挖，基坑内外侧水位基本一致，在开挖过程中，不存在基底突涌风险；此外，由于坑内水压力对地连墙具有支撑作用，可有效改善地连墙在受力状态，并增加基坑及围护结构的稳定性。

2.2.3 基坑封底设计

如图2和图3所示，风井底板处于粉细砂层中，土质软弱，容易产生变形，且该层为承压含水层。底板下风道、疏散楼梯、消防电梯、排烟道及电缆井等附属结构也在其中修筑。

在修建附属结构时，结构底部承受的承压水压力高达367 kPa，故必须对坑内土体进行加固，且必须保证加固体的密实性和防水密封性，方能保证工程顺利实施。

通过多方案比选，采用了水下混凝土封底方案以确保附属结构施工时的抗浮安全性，具体措施如图3所示，封底措施由2部分组成。

1）在坑底至盾构隧道下方约1 m范围内采用C35素混凝土，以在施做井内附属结构时承受坑底的高承压水压力确保基坑安全。

2）在C35封底混凝土至主体结构底板间的区域采用C20水下素混凝土，以增加盾构穿越过程中对地连墙的支撑作用，确保地连墙及基坑的稳定与安全；且回填素混凝土体具有一定程度的水密性可防止出现大量渗漏或突涌。此外，此区域为盾构穿越区域，采用C20素混凝土也可降低盾构切削素混凝土的难度与风险。

2.2.4 基坑施工工序设计

合理的基坑施工工序设计能显著改善支护结构的受力状态，减小支护结构变形及由于基坑开挖引起的地表沉降及临近建筑物变形，并能防范基底突涌、涌砂涌泥等潜在风险。根据梅子洲风井基坑的具体特点，采用的主要施工工序如下。

1）地下连续墙施工完毕，并对井内上部淤泥质粉质黏土层疏干降水后，进行坑内土方开挖（如图4（a）所示），在开挖过程中同步施做井内支撑环梁。

2）在水下开挖过程中，利用抽水试验的试验井作为水位观测井对坑内外的地下水位进行不间断检测，并根据检测结果及时对坑内液面高度进行调整，确保坑内水位不低于坑外水位（如图4（b）所示）。

3）水下开挖至坑底后及时对坑底进行平整，对坑底障碍物、残留泥砂和地连墙内壁进行清理，确保坑底无沉渣、地连墙内壁无泥沙残留，随后水下分层浇筑C35与C20封底混凝土至设计标高，如图4（c）所示。

4）排除坑内的泥浆，进行井内附属结构侧墙的施工，如图4（d）、4（e）所示。在施工过程中，先挖除结构范围内的C20素混凝土，随后顺做结构侧墙。

5）由于盾构需在井内进行检修，故在盾构需穿越的范围内采用C15素混凝土临时回填，其上浇筑主体结构底板以作为盖板保证盾构掘进的施工安全，如图4（f）所示。带盾构掘进通过后，完成剩余结构的施工。

3 计算方法及计算结果

3.1 计算方法

考虑到风井处地层分布较为复杂，且基坑平面呈圆形，具有良好的空间力学效应，采用基坑工程计算常用的平面杆系有限元法难以反映其真实的受力状态；而复杂的工程地质及水文地质条件，使得连续介质有限元法所需本构模型及相关参数难以确定，计算结果与实际情况存在较大出入。因此，在计算时，采用基于规范的三维板壳-弹簧有限元法，结构构件设为板壳和梁组成的空间结构，将围护结构和支撑视为一体，对挡土结构进行整体计算，假定主动侧土压力已知，被动土压力用土弹簧体现。通过在外侧迎土面施加不同的外力边界和逐次移除内侧开挖面各土层土弹簧单元，实现开挖过程的模拟。地下连续墙采用S4壳单元，支撑、围檩、冠梁均采用B31梁单元，内衬墙及底板也采用S4壳单元，连续墙分幅之间采用连接单元连接。

图4 关键施工工序示意图Fig.4 Profile of key construction stages

根据实际情况，连续墙底部采用竖向约束，地连墙外部施加主动水土压力，根据土层的渗透性分级分别采用水土分算或水土合算，内部有水荷载时施加径向水压力。基坑内部采用法向弹簧约束，根据勘察报告提供的地基抗力系数确定，当模拟地连墙内部土体开挖时，采用释放弹簧的方式实现。

3.2 计算结果

3.2.1 地连墙变形

梅子洲风井的地下连续墙在开挖完成和坑内排水后的变形如图5所示。图5（a）是连续墙开挖完成后的径向变形计算结果，由于开挖过程中风井内部水面比坑外地下水位要高，抵消了坑外的水压力，且由于梅子洲风井连续墙由24幅组成，整体性很好；因此，风井连续墙在开挖完成后的变形值很小，最大变形值不足1 mm，开挖底面附近的变形最大。图5（b）是连续墙在坑内排水后的径向变形计算结果，待水下浇筑的底板和C20素混凝土达到设计强度后，将坑内水体排出，这时连续墙的变形增大，最大变形值为1.3 mm，出现在第3道环梁的深度。

图5 连续墙径向变形（单位：m）Fig.5 Radial deformation of diaphragm wall（m）

3.2.2 地连墙受力地下连续墙在开挖完成和坑内排水后的竖向弯矩

如图6所示。图6（a）是开挖完成后地下连续墙的竖

向弯矩计算结果，其中正弯矩表示连续墙外侧受拉，负

弯矩表示连续墙内侧受拉，最大正弯矩为489 kN·m，出现在基坑开挖底面附近；最大负弯矩为-200 kN·m，出现在开挖底面上下一定高度范围。图6 （b）是坑内排水后地下连续墙的竖向弯矩计算结果，由于底板浇筑后与连续墙形成共同支护体系，连续墙的最大正弯矩有所减小，为465 kN·m，仍出现在基坑开挖底面附近；而随着坑内水的排出，上部连续墙承受在外部水压力作用下变形增大，负弯矩也相应增大，最大为-333 kN·m，出现在连续墙上部第3道环梁的位置。

图6 连续墙竖向弯矩（单位：N·m）Fig.6 Vertical moment of diaphragm wall（N·m）

3.2.3 C35封底混凝土变形及受力

由于坑底的C35封底素混凝土和C20封底素混凝土均为水下浇筑，故在计算过程中将底板与连续墙考虑为相互摩擦接触，在外力作用下可以发生一定量的位移。

底板竖向变形如图7所示。图7（a）是底板浇筑后的竖向位移计算结果，由于底板与连续墙之间采用摩擦接触，且坑内水位较坑外水位高，底板在重力的作用下向下发生一定的竖向变形，最大位移量为17.5 mm；图7 （b）是坑内水排出后的底板变形计算结果，底板浇筑完成排出坑内的水后，底板在下部水压力的作用下向上变形，底板竖向沉降量减小至4.8 mm，表明底板及C20素混凝土的重力可以满足抗浮稳定性的要求。

图7 底板竖向变形云图（单位：m）Fig.7 Contour of vertical deformation of bottom concrete（m）

底板最大主应力计算结果如图8所示，其中正值表示拉应力，负值表示压应力。图8（a）是底板浇筑后的最大主应力计算结果，由于底板与连续墙之间采用摩擦接触，因此底板基本处于受压状态，仅在底板与连续墙接触的位置出现4.8 kPa的拉应力，整体受力状态较好。图8（b）是坑内排水后的最大主应力计算结果，由于底板底面作用有较高的水压力，底板与连续墙相连接触面出现拉应力值增大，最大值为0.47 MPa，小于C30混凝土的抗拉强度设计值（1.43 MPa），底板整体受力状态较好，能够满足抗浮及强度要求。

3.2.4 开挖方案分析及确定

从上述计算结果可知，第4道环梁及封底混凝土均为水下浇筑，可以满足底板抗浮稳定性的要求，且连续墙及环梁在施工过程中的受力状态较好，能够保证结构的整体稳定性。其主要缺点在于水下浇筑混凝土的质量控制要求较高，且水下将主体结构底板以下约18 m高的C20素混凝土全部浇筑完成，需要在坑内水体排出后将素混凝土部分中间开凿出供盾构进洞之后的刀盘检修的空间和风井下部结构的施工空间，破除混凝土的工作量将非常大。

按照上述确定的支护结构、封底措施、开挖方法及施工工序，梅子洲风井基坑施工已于2013年5月顺利完成。监测结果表明，在基坑施工过程中，支护结构及防洪子堤均处于安全状态。水下开挖及坑内灌水排除完成后的现场实景照片如图9所示。

图8 底板最大主应力云图（单位：Pa）Fig.8 Contour of maximum principal stress of bottom concrete （Pa）

图9 现场施工情况Fig.9 Photos of site condition

4 结论与建议

结合南京纬三路长江隧道梅子洲风井基坑，对临江高承压水超深基坑实施过程中的重难点进行了分析，在支护结构、开挖方法、实施方案及施工工序等方面均采取了相应的技术对策，并进行了计算分析，从实际实施效果来看，本文采取的各项技术措施是合理可行的。得出的主要结论有以下几点。

1）在基底存在较高承压水且难以隔断坑内外地下水的水力联系时，基坑开挖存在较大的突涌风险时，采用水下开挖方式可防止基底突涌的发生。

2）采用水下开挖时，由于开挖过程基坑内的水压力可抵消部分的坑外主动侧水土压力，可改善围护结构的受力与变形状态，对基坑工程的稳定性有利。

3）水下封底混凝土的设置可承受坑底巨大的承压水压力，是确保工程实施的关键性措施；封底混凝土的厚度及设置形式应综合考虑抗浮安全、结构稳定及施工便利等因素综合确定。

4）随着深大基坑的增大，遇到基坑坑底位于承压含水层且难以完全隔断坑内外地下水水力联系的情况将越来越多，本文采用的方法可为类似工程提供参考依据。值得注意的是，在实际应用过程中，应做到水下浇筑大体积混凝土的质量保证措施及封底混凝土与地连墙的有效粘结。

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［10］ 唐益群，杨坪，王建秀，等.工程地下水［M］.上海：同济大学出版社，2011.（TANG Yiqun，YANG Ping，WANG Jianxiu，et al.Engineering groundwater［M］.Shanghai：Tongji University Press，2011.（in Chinese））

［11］ GB 50007—2011建筑地基基础设计规范［S］.北京：中国建筑工业出版社，2012.（GB 50007—2011 Code for design of building foundation［S］.Beijing：China Architecture＆Building Press，2012.（in Chinese））

［12］ JGJ 120—2012建筑基坑支护技术规程［S］.北京：中国计划出版社，2012.（JGJ 120—2012Technical specificationforretainingandprotectionofbuilding foundation pit［S］.Beijing：China Planning Press，2012.（in Chinese））

Analysis on and Countermeasures for Water Inrush in Construction of Ultra-deep Foundation Pit at Riverside under High Confined Water：Case Study on Deep Foundation Pit of Meizizhou Ventilation Shaft of Weisanlu River-crossing Tunnel in Nanjing

HU Yunhua

（CCCC Second Highway Consultants Co.，Ltd.，Wuhan 430056，Hubei，China）

Water inrush and bottom floating must be avoided in the construction of ultra-deep foundation pits at riverside under high confined water.Therefore，rational construction procedure should be planned for such foundation pits so as to ensure the stability of the retaining structures and the foundation pits themselves and to provide safe conditions for the construction of the main structures in the foundation pits.In the paper，the construction of the foundation pit of Meizizhou ventilation shaft of Weisanlu river-crossing tunnel in Nanjing is studied.The challenges in the construction of the foundation pit are analyzed，technical countermeasures are taken in the aspects of retaining structure，excavation method，implementation plan and construction procedure，the technical scheme of underwater excavation and underwater bottom-sealing is adopted，and the optimum construction procedure is determined according to the calculation analysis results.Conclusions drawn are as follows：1）For ultra-deep foundation pits where the excavation depth and the confined aquifer thickness are so large that it is difficult for the waterproof curtain to penetrate the confined aquifer，the application of underwater excavation can effectively avoid water inrush and can improve the force and deformation state of the retaining structures；2）The underwater bottom-sealing concrete，which can bear the high pressure of the confined water，is the key to the successful implementation of the project.

Weisanlu river-crossing tunnel；ultra-deep foundation pit at riverside；high confined water；water inrush；anti-floating stability；underwater excavation；underwater bottom-sealing

10.3973/j.issn.1672-741X.2015.11.013

U 45

A

1672-741X（2015）11-1194-08

2015-08-17；

2015-10-05

胡云华（1980—），男，湖北宜城人，2008年毕业于武汉岩土力学研究所，岩土工程专业，博士，高级工程师，主要从事隧道与地下工程设计与研究工作。