疏干深浅井在基坑降水工程中的应用

汪 俊

（中铁十六局集团有限公司，北京 100101）

地铁车站多位于城市繁华地段，周边建筑物及管线密集，必须严格控制基坑内降水引起的基坑外水位下降和周边环境变形，将基坑抽排地下水对周边环境的影响控制到最低[1]。针对周边环境复杂的基坑制定既能满足基坑开挖的要求，又能兼顾到将周边环境的影响降低到最小的降水方案是必要的。

胡浩等[1]结合深圳地铁9号线香梅站建设，介绍了基坑内管井井点降水结合排水沟排水方法在地铁车站基坑工程降水中的应用，该方法一方面保证了坑内作业的施工安全，另一方面严格控制了基坑周围地下水位的下降，对类似工程有较好的参考价值。游洋等[2]结合场地特殊工程地质条件，对基坑进行分区降水设计，在模拟比较两种不同降水方案基础上，给出降水效果更好、更经济，更有利于施工安全的降水设计方案。王静等[3]模拟反演开挖降水（减压）规律，对判断环境影响和制定应急预案有指导价值。王静[4]结合天津地铁基坑降水工程实例，从降水井深度、数量及降水对周边环境影响等方面进行对比分析，分别得出常规坑内降水和坑内疏干+减压井方案的适用条件和优缺点。郑刚[5]提出，在天津地区土质较为软弱的地层中进行深基坑开挖前的降水时，如工程所在场地土层未经降水压密，即使在封闭的地下连续墙内实施降水，也可能引起客观的坑外地面沉降，必须予以注意。以上案例均说明降水方案的设计应充分考虑对周边环境的影响，特别是周边环境敏感度较高的基坑，合理的降水设计方案尤为重要。

本文以天津地铁8号线某站为例，介绍了有别于普遍基坑降水方案的深浅井相结合降水方案。

1 工程概况

天津地铁8号线某车站为地下3层岛式站台，宽14 m、长180.2 m、标准段宽度23.5 m、标准段开挖深度约26.92 m、小里程盾构井段基坑开挖深度约28.242 m、大里程盾构井段基坑开挖深度约28.602 m。车站主体采用盖挖逆作法施工，围护结构为1 200 mm厚地下连续墙+内支撑，标准段地下连续墙长约51.52 m（含3 m素墙），盾构段地下连续墙长约52.02 m。车站主体基坑竖向设3道支撑。第一道为钢支撑，第二、三道为钢筋混凝土支撑。车站周边环境复杂、交通繁忙。见表1。

表1 地上建（构）筑物

2 水文地质条件

1）潜水含水岩组。人工填土，坑、沟底新近淤积层，上组陆相冲积层及中组海相沉积层视为潜水含水层；粉质黏土⑦及⑧1属极微透水～微透水层，可视为潜水含水层与其下承压含水层的相对隔水层。潜水含水层静止埋深1.20～1.60 m，相当于标高1.75～1.55 m。

2）第一承压含水岩组。砂质粉土⑧2及粉砂⑨2透水性好，为第一承压含水层；粉质黏土⑩1、⑪1透水性相对较差，可视为承压含水层隔水底板。第一承压水大沽标高约为-0.51～-0.56 m。

3）第二承压含水岩组。粉砂⑪2、⑪4透水性好，为第二承压含水层；粉质黏土⑫1透水性相对较差，可视为承压含水层隔水底板。第二承压水大沽标高约为-1.57 m。

车站基底主要位于⑨1粉质黏土层，开挖范围内揭穿了第一承压含水层，止水帷幕底位于12-1粉质黏土层中，隔断了第二承压含水层，地下连续墙底距第二承压含水层底局部不足2 m。

3 降水方案优化分析

常规降水方案：坑内疏干井深度设置在基底以下5～6 m，降水井深度设置为33、35 m两种。基底以下第二承压含水层层顶标高约33 m、局部31 m左右，按照常规降水方案，疏干井刚好进入第二承压含水层，降水开始便对第二承压含水层进行了抽水，考虑到地下连续墙底所在粉质黏土隔水能力较弱以及地连墙底插入第二承压含水层底以下不足2 m的情况，结合类似施工经验，长时间抽取第二承压含水层会对周边环境造成不利的影响。为最大限度降低坑内抽水对坑外的影响，采用深井和浅井相结合的降水方案，即将混合井拆分成浅井和深井两部分。浅井针对第二承压含水以上土层进行疏干，井底距离第二承压层顶至少2 m，以减少对其扰动；深井针对第二承压含水层进行设置，当基坑开挖到一定深度后根据计算动态调整深井启动的时间。见图1。

图1 两种降水井剖面

1）优化后基坑总排水量降低。该站施工周期较长，降水工期约240 d，采用深井和浅井交替布置的方式，更能减少对深层承压水的扰动，第二承压水疏干井在疏干降水前期不启动，根据计算选择启动时间，见表2。

表2 开挖深度与第二承压水疏干井水位对应关系m

根据施工工期安排，开挖至埋深18 m的深度需要约150 d，也就是说相对常规降水方案，优化后的方案对第二承压含水层启动直接抽水晚150 d。基坑涌水量计算依据DBT 29-229—2014《建筑基坑降水工程技术规程》“5.6.2节基坑帷幕截断降水目的含水层的封闭式疏干降水”进行计算，基坑总排水量减少4 200 m3。

2）优化后对周边环境影响减小。分别将两种方案的井结构和降水运行时间带入到模型进行计算，总工期为240 d。经过计算，常规方案长时间降水对基坑外第二承压水的影响较大，导致第二承压水水位下降约2 m；而采取深浅井模式，第二承压水水位下降约86 cm，很大程度上直接降低了坑内降水对坑外承压水位的影响，从而降低了对地面沉降和周边建构筑物的影响。见图2。

图2 两种降水方案第二承压含水层水位下降等值线

4 监测结果及降水适用条件

在基坑正式开挖前，进行了生产性的降水试验，降水试验期间坑外潜水观测井水位下降8～24 cm；坑外第一次承压含水层观测井水位下降18～35 cm；坑外第二承压含水层观测井水位下降19～43 cm：各含水层水位稳定，没有明显的异常点。本次试验仅抽取上部疏干井，没有抽取下部对承压层设置的疏干深井，因此没有出现坑外承压含水层因越流补给或者绕流补给水位大幅度下降的情况。上部疏干降水过程中，坑内深井承压水埋深降至超过10 m，按照表2计算的对应关系，基坑开挖深度超过20 m才具备启动下部井的条件，基本完成了第二道混凝土支撑，对承压水直接扰动的周期从240 d缩短到不足100 d，对坑外整体环境起到了很好的保护作用。

采用该设计方案一般应同时具备以下条件：

1）周边环境复杂，对地下水位变化要求高；

2）基底以下5 m范围内存在被止水帷幕截断的连续承压含水层；

3）地下连续墙底位于隔水能力较差的黏性土层。

5 结语

对天津这种地下水较高的软土地层地区，深浅井降方案一方面能够对周边环境影响降到最低；另一方面减少了基坑的排水量，对地下水资源的保护起到了积极作用。但是这并不是对常规降水方案的否定，因为深浅井降方案与基坑所处区域周边环境、基坑开挖深度、施工工期安排、止水帷幕设置深度以及地层分布等因素都有密切的关系，因此采取何种设计方案的思路需要根据方方面面综合确定，不能一概而论。