基坑内干扰地层中增补承压井减压降水的技术应用

杨顺

摘要： 在建筑工程施工过程中，由于工期较紧，前期水文地质勘察疏漏等原因，很多工程在基坑降水过程中在施工至底板时才发现承压水水位偏高，在现有降水能力条件下降水系统不能将承压水水位降至深坑要求的安全水位，大底板施工前未能考虑电梯深井等局部深坑加强降水方案，开挖深坑部位会出现底板突涌情况，为了能够将局部深坑内承压水控制在安全水位以下，需在开挖到底板情况下坑内增加降水井，降压降水井井深较深，承压水水位高于底板面较大。 由于在坑内成井施工风险较大，尤其发生了承压水突涌情况造成地层扰动情况下需要应急处理确保深坑开挖和封底顺利，基坑内干扰地层中减压降水补井成井结构显得尤为重要。

Abstract： During the construction process of construction engineering， due to the tight construction period and the omission of the hydrogeological survey in the early stage， during the precipitation process of foundation pit of many projects， it found that the water level of the confined water level was high when the construction to the bottom plate. Under the existing precipitation capacity， the water precipitation system can not reduce the level of the confined water to the safe water level required by the deep pit. Before the construction of the large bottom plate， it did not consider the deep pit and other local deep pits to strengthen the precipitation scheme， the excavation of the deep pits will occur sudden surging situation. To reduce the level of the confined water to the safe water level， it is necessary to add precipitation wells. The pressure drop and precipitation well is deeper， and the water level of the confined water is higher than that of the bottom plate. Due to the greater risk of well construction in the pit， especially the occurrence of sudden surging caused the formation of disturbances， it needed emergency treatment to ensure the smooth implementation of pit excavation and back cover， so the pressure drop and precipitation well within the pit is particularly important.

关键词： 基坑渗水；承压水；降压井；突涌

Key words： foundation pit seepage；confined water；downhill well；sudden surging

中图分类号：TU753 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）35-0094-04

0 引言

隨着国内建筑业往更高、更深方向发展，深基坑工程越来越多，在上有不透水层下有饱和砂层的地层中，其含水层具有一定的承压性，而基坑围护结构未深入到不透水层，内外水系联系，在此工况下，基坑施工降水就尤为重要。

一般建筑工程的降压井施工在土方开挖之前在地面标高进行。但是，由于工期较紧，前期水文地质勘察疏漏等原因，很多工程在基坑降水过程中在施工至底板时才发现承压水水位偏高，在现有降水能力条件下降水系统不能将承压水水位降至深坑要求的安全水位，此时若不采取有效措施降低水压，极易出现承压水渗漏甚至突涌的现象。本文结合上海前滩地区某施工项目在解决基坑底部渗漏时，采取钢护筒护壁引流结合钢管脚手架搭设施工平台施工降压井的措施进行承压水水头控制，最终安全平稳地将底板施工完成。

1 工程概况

该项目基坑总面积约1.4万m2，基坑边长约480m，地下结构三层，底板结构分布在深度14.35～20.10m（绝对标高为-9.05～-14.8m），该深度以上为杂填土、粉质粘土、淤泥质粘土、粉质粘土土层，在该深度以下主要分布的地层是粘土、砂质粘土、粉砂、砂质粘土夹粉质粘土土层。

在土方开挖至绝对标高-9.05m，同时，场地内水位观测井水位为绝对标高-10.00m左右，主楼落深区工程桩边出现了渗漏现象。endprint

本文中由于涉及标高数据较多，后文所述标高均为相对标高，±0.00m为绝对标高5.00m，场地内平均标高为+0.30m。

1.1 工程地质概况

本场地为古河道沉积区，缺失第⑥层暗绿色粘性硬土层。

场地地表由于人工活动的影响分布有厚度约1.00～9.80m 左右的第①层杂填土，整个场地杂填土厚度较厚；场地浅部沉积有俗称“硬壳层”的第②层褐黄一灰黄色粉质粘上，其下为第③层灰色淤泥质粉质粘土、第③t 层灰色粘质粉土、第④层灰色淤泥质粘土，该三层土连同第⑤1 层灰色粘土、第⑤2 层灰色砂质粉土、第⑤3-1 层灰色粉质粘土夹砂质粉土、第⑤3-2 层灰色粉砂、第⑤3-3层灰色砂质粉土夹粉质粘土为本工程基坑开挖主要涉及和影响上层；第⑦层灰色粉砂，场地内分布不连续，厚薄不一，局部缺失；其下为第⑧2 层灰色粉砂与粉质粘土互层、第⑨层灰色粉砂、第⑩层兰灰色粉质粘土，在其下为第⑧层灰色粉砂，该层局部夹有第⑩层灰色粉质粘土，本次勘察120.30m 范围内未揭穿第⑩层灰色粉砂。

1.2 水文地质概况

工程场地地下水类型主要为潜水、微承压水和承压水，分别描述如下：

1.2.1 潜水

对本工程基础设计和基坑施工有直接影响的为浅部土层中的潜水，其补给来源主要为大气降水。潜水位埋深随季节、气候、降水量、地表水、潮汐等因素而有所变化。本次勘察期间测得钻孔中地下稳定水位埋深约0.75～1.70m，相应绝对高程为3.33～4.02m。上海市潜水年平均水位埋深为0.50～0.70m，高水位埋深为0.5m，低水位埋深为1.50m。

1.2.2 微承压含水层

场地内微承压水主要赋存于第⑤2层砂质粉土、第⑤3-2层粉砂及第⑤3-3层砂质粉土夹粉质粘土中，第⑤3-2层粉砂与第⑤3-3层砂质粉土夹粉质粘土直接相连，合并为一层微承压水。第⑤2层与第⑤3-2层之间分布有第⑤3-l层粉质粘土夹砂质粉土，由于该层夹有较多砂质粉土，各微承压含水层之间实际上存在一定的水力联系。另外，第⑤3层下伏的第⑦层砂土中的承压水可直接补给第⑤3-3层，水量丰富，因此本场地内微承压水层与承压水层之间亦有水力联系。

1.2.3 承压水

第一承压含水层为第⑦层灰色粉砂，属良好的含水层，富水性好，渗透性好，与上覆微承压含水层相互连通，承压水水位埋深约3～12m；第⑨层灰色粉砂为第二承压含水层，第一承压含水层与第二承压含水层通过第⑧2层灰色砂质粉土与粉质粘土互层相连。

1.3 原降水方案

根据估算，场地内施工仅需对微承压水层进行降压即满足施工需要，无需⑦层承压水进行降压。降水井布置如表1所示。

2 渗漏原因分析

2.1 初步分析

由于大面地面施工期间，未开启⑤3-2层降压井，而出现渗水区域位于主楼电梯深坑区域，考虑到该处水位可能未降至开挖面下。现场随即将该区域⑤3-2层降压井全部开启运行。在确定渗水处周边⑤3-2层降压井水位控制在开挖面以下1m后，渗水点水流并未受到影响，因此，渗水原因并非由⑤3-2层微承压水层引起。

2.2 最终分析

由于桩侧渗漏出的水温（30～40度）按现场确认高于目前⑤3-2层抽出的水，渗漏出的水应为⑤3-2层下部承压水（⑤3-3层或⑦层），即坑底下部可能出现了贯穿⑤3-2层、⑤3-3层和⑦层的渗透通道，通道的形成疑是前期施工留下的钻探孔或试验监测孔或桩深85m的群桩施工扰动而形成。

3 处理方案

考虑到深层承压水水头标高高于底板开挖面标高，此时增加降水井，成井施工风险较大。因此，根据《基坑内干扰地层中减压降水补井成井结构》专利，结合现场条件，利用传统钢管脚手架搭设施工平台，结合钢护筒引流控制承压水水头进行降水井的成井施工。最终，在各个主楼落深区，根据临近勘测孔数据，增补第⑦层土承压井，深度及数目见表2。

4 深层降水井施工

根据前滩区域地勘报告，第⑦层承压水含水层初始水位埋深自井口算起，约为4.87～5.07m；结合该项目抽水试验报告，第⑦层承压水含水层初始水位埋深约为8.93m。

根据勘察及水勘期间所提数据，以及本区域内施工经验，⑦层承压书水位埋深按7m，标高-6.70m考虑。

由于现场已开挖至底板底标高-14.05m，承压水水头远高于基坑底标高，因此无法直接在基坑底进行成井施工，为完成9口深层降水井施工必须埋设护壁套筒对承压水水头进行引流。

在降水井成井期间，为引导⑦层承压水上涌至护壁套筒内而不会淹没基坑，主楼局部落深区施工临时底板（与周边大面底板同时浇筑）。临时底板与预埋套筒位置关系见图4。

4.1 降水井的定位

浅层降水井布置于深坑区域周边，定位仅需避开底板承台及预埋管线。

深层降水井布置于主楼核心筒区域，工程桩间距较小，定位考虑因素主要有：①避开工程桩；②避开竖向结构；③靠近支撑梁，以便搭设降水井操作平台。

4.2 临时板施工

临时底板在降水井施工完成后需要进行凿除，因此，在临时底板与永久底板间不可避免存在一条竖向施工缝。

临时底板施工时，为后期防水效果考虑，采取两点加强措施：①施工缝永久底板中埋设T字行止水钢板，避免在临时底板凿除过程中被破坏；②施工缝处，防水卷材搭接段收卷埋置与永久底板下，在临时底板凿除后，进行拉直铺贴。见图5。

4.3 满堂支撑架搭设与拆除

由于深层降水井无法在土方开挖面标高进行施工，同时考虑到施工平台的稳定性，根据承压水水头高度及支撑高度，将施工平台搭设至第二道支撑平面至标高-6.05m。降水井施工需采用GPS10钻机进行施工，该机械自重约约为8T，施工荷载约10kN。

平台搭设高度约7.3m，立杆、横杆、剪刀撑等均用？覫48 ×3.0mm的钢管，经验算，立杆间距为0.5m*0.5m，步距1.4m，立杆顶部设置顶托与20a工字钢连接，工字钢摆放按照与钻机滚管垂直方向布置，平台面满铺5mm厚花纹钢板。

4.4 机械吊装

由于GPS10钻机自重约9吨，塔吊无法进行吊装。故根据栈桥的距离深层降水井的位置，在每台钻机吊装时，分别配备TC700、TC1000（参数、吊重、吊距）进行吊装。

若钻机无法一次性吊装到位，可由其自行移位至相应井位进行钻井施工。

5 总结

在进行较大深度基坑施工前，需對场地内地质概况进行综合分析，针对于微承压水层与承压水层未能完全隔断的土层情况，在土方开挖过程中要严密关注是否出现渗漏点，及时进行封堵。

由于承压水埋深较深，承压水层降压对周边环境沉降影响较大，尽量避免抽降承压水层，并需考虑相应的回灌措施。

关于降水井定位，尽量避开主楼核心筒等深坑区域，该区域内工程桩密集，降水井施工易引起塌方。

在降水井施工平台搭设期间，严格控制立杆间距及布局，满布竖向及水平剪刀撑，保证扣件拧紧。

参考文献：

[1]刘建航，侯学渊.基坑工程手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1997.

[2]陈崇希，贾晓青.地下水动力学[M].北京：中国地质大学出版社，1999.

[3]GB50027-2001，供水水文地质勘查规范[S].

[4]DGTJ08-16-2011，钢管扣件式模板垂直支撑系统安全技术规程[S].endprint