赵俊 田洪力 黄看源
中国建筑第八工程局有限公司广西分公司 广西南宁 530000
摘要：地下工程深基坑施工中，为降低环境风险，应在保护建筑附近布设回灌井，实施人工地下水回灌，从而达到控制保护区地面沉降的目的。结合上海轨道交通13号线汉中路站基坑工程，介绍了在金峰大厦周边布设回灌井进行回灌的保护措施；通过抗承压稳定性验算，确定了不同开挖深度下的承压水水位控制要求；验证了回灌对控制地下水位和地面沉降的效果。
关键词：深基坑；承压水水位；回灌井；地面沉降控制
在地下潜水位或承压含水层埋深较浅的场地进行深基坑施工时，需要对地下水进行降水、降压施工。目前控制因基坑降水而引起工程性地面沉降的措施主要有两种：一是通过设置止水帷幕对地下水起到隔断或遮挡作用，二是采用人工地下水回灌措施控制地下水位。随着城市深基坑工程建设的复杂化，上海、天津等地部分基坑工程采用人工回灌措施对环境进行保护。这些工程的回灌大多属于应急保护措施的一部分，且回灌主要集中于浅层承压含水层。上海轨道交通13号线汉中路站基坑工程周边环境复杂，基坑最大开挖深度达到33.1m，开挖期间需对第二承压含水层进行大幅度降水施工。由于基坑止水帷幕仅进入该含水层约1m，所以在降水施工期间对周边环境带来较大的风险。为了有效降低环境风险，在保护建筑附近布设回灌井，实施人工地下水回灌措施，通过回灌井对保护区域的地下水位进行控制，从而达到控制保护区域地面沉降的目的。
1 工程概况及水文地质条件
1.1 工程概况
上海轨道交通汉中路站是13号、12号、1号线三线换乘站，为地下五层岛式车站。车站开挖深度为31.2～33.1m（见图1），围护采用1.2m厚的地下连续墙，Ia区端头井墙深62m，标准段墙深58m；Ib区端头井墙深59m，标准段墙深57m；Ia和Ib区临时封堵墙墙深55m。基坑周边环境复杂，开挖期间必须考虑对周边建筑、设施的保护。
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1.2 工程水文地质条件
汉中路站工程地势平坦，施工场地在85.4m深度范围内的土层均为第四纪松散沉积物，主要由饱和黏性土、粉土组成，具有成层分布特点。根据水文地质勘查报告，第二承压含水层的土层渗透特性如表1所示。
2 施工概况
2.1 开挖工况
Ia区基坑长44.8m，最大开挖深度为33.1m，分为标准段和端头井。支撑形式为钢支撑+混凝土支撑相结合；端头井为9道支撑，第1、4、6道为钢筋混凝土支撑，其余为钢支撑，第8道为双拼钢支撑[1]。标准段为8道支撑，第1、4、6道为钢筋混凝土支撑，其余为钢支撑，第7道为双拼钢支撑。Ia区基坑开挖工况围护结构和典型开挖剖面图如图2所示（图2中虚线为开挖面）。
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2.2 降水工况
13号线汉中路车站Ia区基坑开挖揭露第一承压含水层已超过3m。由于基坑止水围护结构的入土深度均大于57m，超过第一承压含水层的深度，将第一承压含水层完全隔断，因此对Ia区基坑而言，第一承压含水层的降水等同于将封闭空间内的地下水进行疏干处理。该基坑开挖施工时第二承压水水头埋深为5.2m，具有很大的承压性，需要对基坑开挖进行稳定性验算[2]。根据实测数据及上海市相关设计规范要求，为减少降压量，减小降压对周边环境的影响，取安全系数为1.05，对各层开挖面的抗突涌稳定性进行验算，得到基坑不同开挖深度时的承压水水位控制要求。验算结果作为各层土开挖时的承压水水位降压控制标准。为满足第二承压含水层的降压要求，在基坑周围的⑧2、⑨1层内布设4口混合降压井，分别为Y9-9至Y9-12。对临近基坑的金峰大厦进行保护，在金峰大厦周围的⑧2、⑨1层布设6口混合回灌井，分别为HG1至HG6。同时，为监测Ia区基坑内水位变化以及临近基坑的苏州河防汛墙和金峰大厦的竖向变形情况，分别在基坑边缘布设1口观测井YG8-3，并分别在防汛墙和金峰大厦布设12个（FXQ1～FXQ12）和11个（J1～J10和J2-1）监测点。
3 基坑施工效果
3.1 水位控制效果
该工程于2012年7月27日开始实施降压，根据基坑开挖进度逐步增加降压深度及回灌流量，始终保持观测井YG8-3水位满足对应基坑开挖工况水位的要求。至2012年8月5日，端头井开挖最后一层土方，按照要求需将观测井YG8-3水位降至埋深14.6m，同时保持回灌井水位基本不变。此时，降压井Y9-9、Y9-10及Y9-12同时抽水，回灌井HG-2、HG-3及HG-5同时回灌；至8月30日，Ia区底板施工全部完成。此时端头井底板已完成施工并养护达7d，拟对端头井按照标准段要求控制水位，即控制YG8-3水位在11.7m以下。此时减小抽水量，停抽Y9-12，保持Y9-9及Y9-10抽水，回灌井仍保持HG-1、HG-4及HG-5运行。9月7日，Ia区底板养护已达7d，按照计算底板压重的情况控制水位，即控制YG8-3水位在8.7m以下；9月7日停抽Y9-9，仅保留Y9-10抽水，同时停止HG-4回灌，保留HG-2及HG-5继续回灌。当回灌量占抽水量的百分比越大，观测井YG8-3及回灌观测井水位埋深就越浅（个别数据除外）。因此，在保证回灌效果的同时，降压井应保证一定的抽水量方可满足基坑降压的要求；回灌观测井的水位变化仅在30cm幅度内波动，基本保持保护区初始水位状态。当3口井同时抽水时，总出水量达到约23m3/h，需保证回灌量为出水量的43％方可将保护区水位控制在初始水位；当只有2口井抽水时，总出水量约为18m3/h，需保证回灌量为出水量的40％方可将保护区水位控制在初始水位；当仅有1口井抽水时，出水量约为14.5m3/h，仅需保证回灌量为出水量的30％左右即可将保护区水位控制在初始水位。当抽水量减小时，在保持保护区承压水位接近初始水位的情况下，回灌量可减小，且抽水量减小时回灌量与抽水量的比例也随之减小。
3.2 沉降控制效果
沉降监测数据揭示，自2012年7月27日降水开始，未回灌区域及苏州河防汛墙受第二承压含水层降水诱发的地表下沉趋势比较明显；至2012年9月，随着抽水井的逐渐关闭，下沉速率有所减缓，9月底时最大沉降量达到–12mm。同样，基坑南侧苏州河防汛墙距离基坑约50m处第二承压含水层降水产生的沉降量达到约–5mm。与此相对应的回灌区域（金峰大厦）始终无明显下降趋势，最终下沉量不超过2mm。可见，通过回灌有效抬升了周围区域的地下水位，减小了保护区域因临近基坑降承压水而引起的沉降，达到了保护周边环境的目的[3]。
结束语：上海轨道交通13号线汉中路站基坑工程中采用回灌措施对临近基坑的金峰大厦进行保护，验证了回灌措施对控制地下水位和地面沉降的效果。1）根据Ia区降压与回灌运行情况，该工程中在基坑降压深度满足抗突涌稳定性要求的情况下，通过合理的回灌措施，将保护建筑附近承压水位控制在初始水位附近。2）基坑总出水量越大，则需要更大的回灌量才能达到控制保护区承压水位在初始状态的目的。同时，为保证基坑内降深满足要求，必须达到一定的出水量。3）回灌区域保护建筑无明显沉降，最大沉降量不超过2mm。可见，通过回灌能有效控制保护区域因临近基坑降水而引起的地面沉降。
参考文献
[1]陆建生，缪俊发.软土地区深基坑抽灌一体化设计探讨[J].地下空间与工程学报，2015，11（s1）：232-238.
[2]占光辉，何晔，黄鑫磊.上海地铁车站深基坑工程地面沉降防治实例分析[J].上海国土资源，2013，34（2）：68-70.
[3]王海俊.上海地区软弱土层承压水回灌试验研究[J].建筑施工，2017，39（5）：586-588.
论文作者:赵俊,田洪力,黄看源
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/17
标签：基坑论文; 水位论文; 含水层论文; 工程论文; 深度论文; 保护区论文; 地下水论文; 《建筑学研究前沿》2018年第23期论文;