宁波地区深基坑抽灌一体化承压水控制处理措施研究

姚燕明 罗战友

【摘要】承压水是深基坑设计施工中需要重点考虑和研究的设计因素，本文针对宁波地区深基坑施工遇到的深层承压水，结合实际工程条件，从确保工程施工安全，控制围护结构投资造价，减小承压水降水引起地面沉降及对周边建构筑物影响出发，提出了经济性较好的深基坑承压水抽灌一体化设计方法，在降低基坑内承压水水头的同时，有效控制了基坑外地面的沉降变形，可为类似项目提供参考和借鉴。

【关键词】深基坑、承压水、沉降、抽灌一体化

1、引言

目前，我国城市轨道交通建设已逐渐进入高速发展阶段，北京、上海、广州、杭州、南京、天津、宁波等城市在已经开通多条地铁线的基础上每年仍以近百亿的投资速度推进，由于轨道交通线路网的不断加密和交叉，出现了大量的超深、超大的基坑。随着基坑开挖深度不断增加，坑底与承压层之间的隔水层厚度越来越小，当其小于抗突涌临界厚度时，就有可能发生突涌事故;虽然基坑工程中常采用减压降水措施来消除突涌危险，但若设计或施工操作不当，过量抽取承压水，引起地基土的固结沉降，将对基坑周边的道路、地下管线、建构筑物等造成严重危害。从近年来上海、杭州等地区地铁车站深基坑施工的实际情况来看，多数深基坑工程事故与地下水（承压水）问题处理不当有关。由于在地铁工程建设中，地下水特别是承压水问题所引起的灾害往往具有集中危害性、突发性、意外性、连锁反应性，处理起来具有复杂性，基坑工程施工过程中因地下水治理思路与方式的缺陷引发了一系列事故。本文以宁波地铁某车站深基坑工程为依托，对深层承压水抽灌一体化承压水降水及地面沉降控制措施进行了研究。

2、工程概况

宁波市深层地下空间开发中深基坑所涉及的承压水主要有第I1层孔隙承压水和第I2层孔隙承压水。其中第I1层承压水主要赋存于⑤3粉土、粉砂层和⑥4粉细砂、圆砾层，该含水层顶板埋深33.6 ～ 60.1 m，含水层厚度约1.4 ～ 20.7 m，第I2层承压水主要赋存于⑧1粉细砂层和⑧3砾砂圆砾层，该含水层顶板埋深52.4 ～ 82.1 m，含水層厚度约1.4 ～ 17.1 m。承压水处理的方案主要有以下两种：对于第I1层孔隙承压水，由于其埋深不大，主要以隔断为主。对于第I2层孔隙承压水，由于基坑埋深不大，承压水降深不大，采用降水对周边环境的影响不大，主要以降水为主。随着宁波市深层地下空间的持续开发，基坑工程承压水的控制面临以下两大难题：（1）部分围护结构未隔断第I1层承压水型基坑内外水力联系，水头降深较大，在存在敏感建筑物或管线的情况下，采用降水方案时对周边环境的影响难以预测，具有一定的安全隐患。但如采用完全隔断承压水的措施，将大幅度提高工程投资，工程缺乏经济性。（2）部分基坑的埋深越来越大，不可避免的涉及到第I2层承压水的处理。当基坑周边环境要求较高时，降水已无法满足变形控制要求，需要采取隔断深层承压水措施，既有工程经验表明，采用超深地下连续墙完全隔断承压水的方案尽管效果明显，但是工程代价太大（施工难度大、工期长、费用高）。为此，急需探索兼顾安全性和经济性的新型承压水控制技术，在工程安全和经济性中寻找平衡点，摆脱目前以隔断承压水为主的单一处理方式，形成系统的、不同类别的宁波市深层地下空间开发工程深基坑承压水处理技术。

3、抽灌一体化承压水控制技术

基坑抽灌一体化技术的理念是在基坑工程进行降水降压的同时，在基坑外围布设回灌井，通过合理的布置抽水井与回灌井，确保基坑内承压水水头降深满足抗突涌稳定性的要求，同时又能减少甚至消除周边保护区域因基坑降水引起的水位变化，并且将抽出的地下水作为回灌水源，不仅可以保证回灌量，而且可以有效保护地下水资源免受污染。基坑抽水-回灌一体化系统包括两个部分：基坑抽水-回灌一体化运行系统、基坑抽水-回灌一体化监测系统。其中，运行系统主要包括回灌井井结构工艺、原水水质处理系统和抽水-回灌管路系统。抽水-回灌一体化运行系统设置如图3.1所示。

对于宁波地区的承压水，在无压回灌条件下回灌量一般较小，为此一般采用加压回灌的方式进行回灌，同时为保证回灌效率，需采用回扬措施，即浅层承压水回灌井一般均具有灌采、吸压的双重作用性质。因此，其回灌井的结构有别于一般的工程降水井，合理的井结构及正确的成井施工工艺是整个回灌系统工艺的中心环节。

回灌井的结构由井壁管、过滤器、沉淀管、填砾层、止水层及注浆封填段等部分组成。在基坑抽灌一体化设计中，应考虑到基坑抽水与回灌之间的干扰影响。基坑内的抽水会引起坑内以及坑外的水头降深，进而影响坑外回灌井的回灌效率;而坑外因回灌而抬升的水位也会直接影响基坑内的水位及抽水井的抽水效率，从而影响抽水井的设计。因此，如图4.2.4所示，应该将基坑降水和回灌的设计作为一个系统统一进行，而不是两个方案各自设计再进行简单的叠加，这样才能有效的协调基坑内外的水位变化，达到基坑和保护建筑物的水位控制要求，实现“双水位”控制的抽灌一体化设计。

总结：

本文针对宁波地区深基坑施工遇到的深层承压水，结合实际工程条件，从确保工程施工安全，控制围护结构投资造价，减小承压水降水引起地面沉降及对周边建构筑物影响出发，提出了深基坑承压水抽灌一体化设计方法，并在实际工程中得到了成功应用，可为类似项目提供参考和借鉴。

参考文献：

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