摘要：近年来城市地铁工程建设取得较快的发展，随着地铁车站埋深的增加，超深基坑（深度≥15m）越来越常见，因此分析承压水对基坑安全的影响具有重要意义。本文围绕杭州市萧山区地铁建设中遇到的承压水问题，对软土富水地区深基坑抗突涌设计、深基坑承压水处理措施等方面进行探讨。
关键词：超深基坑 承压水 抗突涌
1 工程概况
1.1地质概况
杭州市萧山区（涵盖萧山区及大江东新城）属中亚热带向北亚热带过渡的季风气候区，夏季多雨。
杭州市萧山区地层分布自上而下分别为：杂填土①1、素填土①2、砂质粉土②32、砂质粉土②4、粉砂夹砂质粉土③5、淤泥质黏土④1、粉砂⑧4、粉质黏土夹粉砂⑧2、粉细砂⑫1、圆砾⑫4、圆砾⑭4。
杭州市萧山区承压水主要分布于下部的⑫层和⑭层砂砾层中，该层承压水埋深较深，含水层顶面埋深约45.0m左右。承压水水头埋深5.00m。承压水最高水位一般出现在2月左右，最低水位一般出现在8月左右，年水位变化幅度约为3m。根据承压水抽水试验成果，杭州市萧山区底部⑫层和⑭层砂砾层的地层综合渗透系数建议采用9.0×10-2cm/s，属于强透水性土层，富水性好。
1.2建设概况
杭州市萧山区目前已通车线路包括1号线、2号线和4号线，在建线路包括1号线三期、5号线、6号线、7号线、8号线一期。已运营车站21座，其中换乘站6座，在建地铁车站44座，换乘站6座。
根据杭州地铁建设经验，地铁二层车站标准段埋深约16m，端头井段
埋深约18m；地下三层车站标准段埋深约24m端头井段埋深约26m。除了车站，区间风井的埋深一般较深，在25～30m之间。
2 抗突涌设计
2.1规范要求
根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120-2012）附录C规定承压水
地下三层站的抗突涌系数在0.95～0.86左右，突涌稳定性系数与1.1相差较大，存在较大的安全隐患，需要采取措施避免突涌事故发生。
区间风井的抗突涌系数在0.9～0.68左右，安全系数更低。需要采取多种措施，杜绝突涌事故发生。
2.2.2满足抗突涌设计的最小降水深度
当基坑埋深大于20m，突涌稳定性系数小于1.10，将不满足抗突涌的要求。当采用降压井降低承压水压力时，突涌稳定性系数将提高，满足抗突涌设计要求。具体降水深度计算记过如下表所示：
表3 最小降水深度与埋深的关系
根据分析结果可知，地下三层车站标准段满足突涌稳定性系数1.1的要求，最小降水深度为6m，端头井段需降水9米。区间风井埋深为30m时，需要降水15m。
3 软土富水地区深基坑承压水处理关键点
3.1方案阶段
方案阶段，需要对承压水进行考虑，明确承压水水头埋深，承压水含水层顶面埋深，基坑埋深。对于地下二层车站，深度控制在20m以内的范围，保证在不采用抗承压水措施下，依然保证基坑的突涌稳定性。地下三层站，尽可能减小基坑埋深，在不隔断承压水的情况下，采用坑底加固或坑内抽水的情况下，可以保证突涌稳定性。区间风井埋深和线路的走向有较大的关联性，综合考虑线路找坡形式，将区间风井尽量控制在25m左右。
3.2施工图阶段
3.2.1基地加固处理
对于深度在20～23m的基坑，考虑到突涌稳定性系数在1.0左右，与规范要求值1.1相差较小，可以考虑采用基地加固处理的方式作为抗突涌措施。加固后一方面可以提高基地土的整体性；另一方面，加固后的土体，容重由18KN/m³增加至22KN/m³，当加固深度为基地以下7m，单位面积土体自重增加28KN，相当于减少了2.8m的承压水头，对于结构整体抗突涌有利。
3.2.2坑内降压
坑内采用降压井抽水，降低承压水头，是控制突涌稳定性的一种有效措施。针对基坑深度在23～26m的基坑，需要将水头降低4～9m，采用降压井具有可操作性。
根据现场将承压水试验表明，承压井降水的影响范围有1～2km的距离。对于周边存在重要建构筑物、普铁路基、铁路桥桩等情况，需要考虑降承压水对建构筑物沉降带来的不利影响。当降水深度大于9m，不建议采用坑内降水井降压的措施来保证突涌稳定性。
3.2.3隔断承压水
采用隔水帷幕来隔断承压水是控制突涌稳定性的最为有效的方式，适用于基坑深度大于26m的超深基坑。采用隔水帷幕隔断承压水并非完全意义上的隔断承压水，而是减少坑外承压水向坑内渗流的速度。因此一般会在坑内布置一定数量的备用降压井兼做观测井。
采用隔水帷幕隔断承压水的控制方式，基坑开挖前，需要做抽水试验，检测隔水帷幕的隔断效果。在隔断效果不明显的情况下，需要采取补救措施。
3.3施工阶段
第一、对于隔断承压水的深基坑工程，需要保证止水帷幕的施工质量，保证止水帷幕隔断承压水的效果，如果隔断效果差，需增设坑内降压井，作为补充措施，保证承压水头降到设计的降水深度。
第二、保证坑内降水降压井的成井质量。坑内降压井是抗承压安全性的关键。一方面可以作为隔水帷幕隔水效果的检测井，通过抽水试验判断隔水效果；另一方面，作为备用井，在隔水效果较差的情况下，可以通过坑内降压井降水，降低承压水压力。
4 结论
1）富水软土地区地铁深基坑设计需重视承压水对基坑安全的影响，在设计阶段，结构埋深需考虑抗突涌安全系数，在满足功能需求的前提下，尽量减小基坑深度。
2）目前深基坑承压水处理的主要措施包括地基加固、坑内降水降压和隔断承压水。针对富水软土地区超深基坑，建议根据具体项目中突涌稳定安全系数，结合周边环境情况，合理选用相应措施。
3）本论文分析了承压水头40m，水头埋深为地下5m情况下富水软土地区的抗突涌设计，仅作为参考。对于具体项目，需要根据承压水水头埋深，承压水含水层顶面埋深，基坑埋深，结合规范要求进行具体的验算，选择最优方案。
参考文献：
[1].蒋力.杭州地铁基坑承压水的设计施工[J].都市快轨交通，2011，24（5）：69-74.
[2].中国建筑工业出版社.建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012[M].2012
论文作者:修常红
论文发表刊物:《基层建设》2019年第9期
论文发表时间:2019/7/24
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