摘要：基坑降水是确保基坑安全，尽量减少对周边环境影响的有效措施。将基坑内水位控制在坑底以下1.0米以上，降低坑内土体含水量，方便挖掘机和工人在坑内施工作业，也有助于坑内土体的边坡稳定，防止坑内土体滑坡，确保基坑开挖过程中承压水水头满足基坑抗突涌稳定性要求。本文以天津地铁10号线L站为例，浅析基坑降水对周边环境影响及措施。
关键词：基坑降水；施工；环境影响
一、工程基本情况
1.施工概况
L站是天津地铁10号线一期工程的中间站，位于规划主干道路交口，整体呈南北走向，为地下二层岛式站台车站。车站总长207.850m，站台中心处顶板覆土约3.12m，标准段底板埋深约18.19m，盾构井底板埋深约19.89m。基坑围护结构采用地下连续墙加内支撑的支护形式，墙厚0.8m，地墙标准幅宽度为6m，局部根据具体情况调整，地下连续墙接头处采用凹凸锁口管接头。基坑开挖采用明挖顺作法施工，线路平面为直线，纵向坡度沿线路方向由小里程端向大里程端为2‰的升坡。
2.地质情况
该站位于冲积平原，地形较平坦，地势开阔，地面高程一般为2.6～3.4m。该段地层主要为人工填土层、新近沉积层、第Ⅰ陆相层、第Ⅰ海相层、第Ⅱ陆相层、第Ⅲ陆相层、第Ⅱ海相层、第Ⅳ陆相层（第四系上更新统三组河床～河漫滩相沉积Q3cal）、第Ⅲ海相层（第四系上更新统二组浅海～滨海相沉积Q3bm），第V陆相层（第四系上更新统一组河床～河漫滩相沉积Qa3al）。
3.特殊土质
该段地表大部分布有素填土和杂填土。素填土以黏性土为主，杂填土以砖块、灰渣及碎石为主，充填黏性土，土质不均，软硬不均，结构松散，工程性质差，层厚1.0～5.0m，填筑时间一般小于10年。此外，该段新近沉积层分布有淤泥质土主要岩性为淤泥质黏土、淤泥质粉质黏土、淤泥质粉土，主要岩性为淤泥质粉质黏土、淤泥质粉土。软土具高含水量，高灵敏度、高压缩性、低强度和触变性及欠固结等特点，极易发生蠕动和扰动，工程性质差。
4.水文特征
本场地表层地下水类型主要为第四系孔隙潜水，赋存于Ⅱ陆相层及以下的粉土、砂层的地下水具承压性，为微承压水。地下水的温度，埋深在5m范围内随气温变化，5m以下随深度略有递增，一般为14～16℃。上部潜水，地下水埋藏较浅，勘测期间地下水埋深0.8～2.25m（高程0.67～2.17m），主要赋存于新近沉积层、第Ⅰ海相层的粉土、粉砂、黏性土与淤泥质土互层的地层中。下部微承压水以第Ⅰ海相层和第Ⅰ陆相层的黏性土为相对隔水顶板，主要赋存于下部地层的粉土、砂类土中。
5.地面道路、交通、管线、临近建筑物状况
车站位于现状L路东侧，L路为双向2车道道路，车流量较小。车站主体沿L路整体呈南北走向，车站采用一期围挡方式，临时占用L路道路，在围挡东西两侧修建临时路，确保施工期间柳林路道路正常通行。周边管线13条，其中基坑东侧切改6条，分别为污水、燃气、输水、电力、通讯；基坑西侧切改7条，分别为热力、污水、输水、电力。车站西侧建筑有：五户未拆迁平房；车站东侧有Y高等专科学校宿舍及教学楼、W大院1户未拆迁户、L清真寺。
二、基坑降水重难点
1.潜水含水层粉土厚度较大，局部厚度达10m，由于粉土孔隙大、含水量丰富、透水性好，大部分属于液化土层，钻机在钻进的过程中，容易产生塌孔，且分布较厚杂填土，内含砖块、砖渣、碎石等，给降水井的施工增加了一定的难度。如何保证成井施工以及成井质量是本工程的重点。
2.基坑底板部分进入到第一承压水层，围护结构隔断了第一承压水含水层以及第二承压含水层的上部地层，未隔断第二承压含水层的下部地层，对于第二承压水的合理有效控制是工程的重点和难点。
3.本工程基坑周边环境较为复杂，基坑开挖施工持续时间较长，需要长时间进行降水施工，如何有效地控制长时间的降水对周边环境的影响是本工程的重点。
4.如何有效地发现并应对基坑围护结构对应承压含水层位置的渗漏，是本工程降水控制的重点。
三、对周边环境影响分析
1.渗流数值模型建立
根据已有的岩土工程勘察报告、水文地质条件、钻孔资料，模拟区平面范围按下述原则确定：以基坑为中心，边界布置在降水井影响半径以外。
1.1含水层的结构特征
根据基坑的几何形状、区域地层结构条件，场地工程地质及水文地质特性等信息，将模型剖分为162行、350列，5层。如下图所示。
1.2模型参数特征
根据本工程的勘察资料、抽水试验资料及相关工程资料，对模型进行赋值。
1.3本次降水三维渗流模型建立假设条件：
潜水初始水头埋深-1m；第二承压含水层的初始水头埋深-2.76m。
2.模型的计算
基坑开挖降水运行时间暂定180天，基坑内疏干降水井降水运行180天后，降水井降水初期出数量较大，后期出水量减小，且后期关闭三分之一数量的降水井，维持坑内水位在基坑面以下的情况，降水运行180天后，坑外第二承压含水层水位最大降深0.6m左右；坑外第二承压含水层上部地层水位降深为0.5m左右；坑外浅层含水层水位降深0.1m左右。
3.周边环境沉降预测
根据如前所建立的符合群井抽水试验规律的三维渗流模型，结合水位降深资料，对后期降水引起的地面沉降进行预测。
由于基坑内长时间降水，对坑外土体压缩产生了一定影响，降水运行180天后，坑外接近基坑的位置土体压缩量达4mm。
四、相关措施
结合地质条件以及基坑围护结构形式综合考虑，本工程降水采用坑内疏干降水方案，坑外设置一定数量的观测井，及时掌握坑内外水位变化情况。应对以上重难点及对周边环境影响，具体有以下几点降水措施：
1.针对粉土及杂填土地层成孔困难，可以通过埋设护筒、调节泥浆比重等方法来保护孔壁，防止塌孔。
2.考虑坑内降水井保护的困难，坑内降水井设置适当增加一定的备用井。
3.对基底进行抗突涌验算，根据验算结果确定是否需要设置减压井或减压备用井，减压井或备用井的设置位置应与抗突涌验算结果相对应。
4.降水井施工结束后，应进行降水试验，通过降水试验，制定合理的后期降水运行方案。
5.降水运行过程中，密切关注坑内降水井运行状况。对坑内外各井内水位、出水量进行观测，若发现降水井出水量及水位异常，及时进行分析。
6.基坑降水运行，应结合基坑开挖分区严格执行分区降水、分层降水，按需降水。
降水过程中加强监测，通过监测数据及时调整基坑降水运行情况。特别是建构筑物分布密集的地方。坑外观测井在建筑物密集区进行加密布置。
7.为了配合降水运行，本基坑采用集水箱集水，集水箱自带三级沉淀，经沉淀后降水排入市政污水管网。沿基坑周边共设置3个集水箱，集水箱容积15m3。排水箱所放位置根据现场实际情况确定。
8.及时掌握天气预报的气象趋势及动态，定期提供旬、月气象预报，以此安排月度施工计划；并注意临近3天天气预报，以此安排日施工计划，并同时做好预防的准备工作。
9.基坑开挖适逢雨季，基坑排水系统在确保日常降水要求外应有加强措施，满足雨季施工最大排水量要求。基坑外侧应设置截排水系统，确保地表水不流入坑内，影响降水效果。
论文作者:赵凯超
论文发表刊物:《基层建设》2019年第6期
论文发表时间:2019/4/18
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