南京地铁浦珠路站深基坑降水方案设计

田 颖 赵厚舜

(1.江苏省地质矿产局第一地质大队，江苏南京 210041; 2.江苏省地质矿产调查研究所，江苏南京 211135)

拟建南京地铁三号线浦珠路站南临秦淮河常年有水。基坑面积约5 460 m2，周长约517.6 m。基坑底板标高为 －2.79 m。浦珠路站区选择的基坑施工方案为:浅部止水帷幕至潜水含水层底板，截断潜水含水层与邻区的联系，同时隔断了基坑与地表水间的水力联系。

1 基坑区水文地质条件简述

1.1 地下水分类

基坑区地貌为长江冲积平原，地形开阔平坦，地面标高7 m～4.5 m。基坑开挖深度内赋存第四系松散岩类孔隙水，按水理性质分为潜水及承压水。

1.1.1 松散岩类孔隙潜水

潜水主要含水层岩性由全新统粉质粘土夹粉砂薄层组成(见表1)，厚度5 m～8 m。水位变化主要受大气降水和秦淮河水位的影响，年水位变幅一般在0.5 m～1.0 m间。以降水入渗和地表水侧渗补给为主，排泄主要为蒸发和侧向径流。潜水水位埋深1.8 m ～2.8 m，标高6.3 m ～6.4 m。

表1 场区地层简表 m

1.1.2 松散岩类孔隙承压水

承压水含水层主要为中粗砂、砾砂层，厚度约7.74 m，顶板标高 －9.80m ～ －3.20m，底板标高 －14.95m ～ －8.65 m。基坑区均有分布。承压水以水平侧向径流补给为主，排泄主要为人工开采。在抽水试验期间，承压含水层地下水静水位埋深为3.76 m～4.29 m，水位标高为2.68m ～2.74m;南侧河流水位标高2.02m。潜水、承压水含水层间隔水层为上更新统褐黄色粘性土。承压水含水层底部为下更新统粘土。

1.2 基坑降水相关问题分析

1.2.1 松散岩类孔隙潜水疏干降水问题

潜水含水层厚度5 m～8 m，含水层岩性由全新统粉质粘土夹粉砂薄层，弱富水，基坑开挖范围内上部松散岩类孔隙潜水含水层被帷幕全部截断，截断了基坑内与基坑外地下水的水力联系，即地下水无法得到坑外补给，明沟疏干潜水后，保证了基坑干槽施工，帷幕墙体开挖边坡的稳定。

1.2.2 基坑底稳定性问题

若承压含水层高于水头基坑底板，在水头压力作用下，造成基坑底板不稳定。承压含水层顶板距基坑底板最薄仅0.51 m，其承压水水头标高2.68 m～2.74 m，基坑开挖后基坑底板至承压含水层间土的自重力，小于承压水的顶托力造成基坑底板不稳定。若保证施工时底板的稳定，必须降低承压水水头，避免基坑底部隆起或发生突涌。

1.2.3 帷幕施工问题

在止水帷幕施工时，若止水帷幕个别单元与单元之间连续部位质量差，则止水帷幕单元的结合部位可能发生渗漏，造成潜水渗入到坑内，增加了疏干水量。因此要布置地下水位观测孔，加强地下水位动态观测，同时制定防止止水帷幕的渗漏补救措施，避免止水帷幕单元的结合部位渗漏的潜水造成危害。

2 基坑降水方案

2.1 基坑涌水量预测

2.1.1 上部孔隙潜水水量计算

由于止水帷幕的隔水作用，基坑内与基坑外地下水已无水力联系，地下水无外源水补给来源。故上部孔隙潜水水量为含水层储量(Q净)。计算公式为:

其中，Q净为含水层净储量，m3;μ为含水层给水度;A为基坑面积，m2;H为含水层厚度，m。

含水层给水度取经验数据，μ=0.018 8;基坑面积5 460 m2，基坑范围内含水层平均厚度1.36 m。经式(1)计算，基坑上部孔隙潜水水量140 m3。

2.1.2 下部承压水水量计算

1)基坑位于河岸边时涌水量公式为:

其中，Q为基坑涌水量，m3/d;K为含水层渗透系数，取K=31.4 m/d;S为水位降深，m;M为承压含水层厚度，取M=7.74 m;b为基坑中心距河边距离，取b=93.0 m;R为影响半径为基坑等效半径，m。由于拟建浦珠路站基坑为矩形基坑，其等效半径可根据下式计算:

其中，a为矩形基坑的长边，235.6 m;b为矩形基坑的短边，23.2 m。

计算结果为:r0=75.05 m。

2)水位降深的确定。

基坑底板标高为 －2.79 m，承压含水层静止水位标高为2.68 m～2.74 m。设计降水深度在基坑范围内不宜小于基坑底面以下0.5m。取设计降水深度为基坑底面以下1m，水位降深为6.53 m。

3)基坑涌水量预测。

据抽水试验资料计算含水层渗透系数为31.4 m/d、承压含水层平均厚度7.74 m、基坑中心距河边距离93.0 m，将上述参数代入式(2)，预测下部承压水的基坑涌水量为10 991.86 m3/d。

2.2 降水井布置设计

2.2.1 降水井数量确定

据JGJ/T 111-98建筑与市政降水工程技术规范，用下式确定降压井数量:

其中，Q为基坑总涌水量，m3/d;q为管井单井涌水量，m3/d。管井单井涌水量用下式计算:

其中，r为管井半径，m;l为降水井过滤器长度，m。

降水井管井采用直径300 mm的水泥管，有效过滤器长度6 m，设计单井出水量1 070 m3/d。下部承压水的基坑涌水量为10 991.86 m3/d。据式(4)计算布设12口降压井可达到基坑降水的目的。

2.2.2 降水井方案布置

拟建基坑外2 m布设降水井12口(井深21 m、井径300 mm)，降水井布置方案见图1。

图1 降水降压效果验算点位图

2.3 降水降压效果验算

承压水降水井群抽水将对基坑各处地下水位干扰削减，通过每个验算点在降水后的水位降深计算，验算降水降压效果。若验算点的水位降深大于安全降深，即降水方案可行;反之重新制定降水方案。水位降深计算公式:

根据式(6)，计算出各点的水位降深值见表2。

选择 A，B，C，D，E，F 作为基坑水位验算点，此 6个点代表了基坑水位降深状态，通过验算点水位降深计算(见表2)，降水群井抽水，验算点水位降深计算结果。

表2 水位降深一览表

对B点水位降深影响最大为8.28 m;D点水位降深影响最小为6.30 m。各验算点均大于安全降深6.03 m，故此降水方案可作为实际基坑降水方案。

3 结语

该浦珠路站已经建成。在基坑开挖前，潜水含水层采用了止水帷幕将其隔断，并在基坑外围布置了12口承压含水层降压井。基坑开挖时，潜水含水层进行了疏干，待基坑开挖至5.78 m(标高0.58 m)，开始运行降压水井进行降水。整个基坑在开挖过程中降水效果良好，没有产生不良现象，保证了基坑的顺利开挖。同时降水运行费用较少，验证了此次降水方案的正确性和合理性。

［1］姚天强，石振华.基坑降水手册［M］.北京:中国建筑工业出版社，2006.

［2］丁厚炳，涂爱华，桂 斌.襄樊市基坑降水设计及应用［J］.资源环境与工程，2010(3):262-264.

［3］JGJ/T 111-98，建筑与市政降水工程技术规范［S］.