浅析关于地下水综合治理技术要点

周立学

摘    要：城市轨道交通项目具有工期紧、工程量大、参与单位多、地层及周边结构复杂、施工工序多、工期要求高等特点。其中深基坑开挖过程中经常会遇到问题就是地下水问题，如果对基坑内地下水处置不当，也会带来不小的经济损失，为了正常的进行基坑工程的施工，有效的治理地下水必不可少，本文主要通过上海轨道交通18号线构建中深基坑开挖，遇到的水文地质情况来大家介绍地下水综合治理情况。

关键词：基坑工程;地下水治理;轨道交通

1   工程概况

1.1  工程概述

上海市轨道交通18号线龙阳路站位于白杨路中，龙阳路南侧，跨龙汇路;站体呈南北向布置，龙阳路站为地下三层。车站主体规模为507.96m×17.66～24.50m（内净），南端头井结构总宽度为21.9m，北端头井结构总宽度为28.8m（内净）。

1.2  水文地质条件

（1）潜水。拟建场地潜水赋存在浅部土层中，③t层为潜水含水层。潜水主要接受地表水和大气降水的补给，多以蒸腾方式排泄，水位受降雨、潮汛、地表水及地面蒸发的影响有所变化，浅部土层中的潜水位埋深离地表面一般为0.3m～1.5m，年平均地下水位埋深在0.5m～0.7m，设计高水位埋深0.3m，低水位埋深1.5m。设计可根据安全需要选择相应地下水位埋深。

本次勘察期间测得的潜水水位埋深为0.70m～1.25m，相应水位埋深标高2.64m～4.08m，平均水位埋深1.01m，平均水位埋深标高3.09m。

（1）（微）承压水。根据本次勘察，揭露的⑤1t层为微承压水含水层;⑦11、⑦12、⑦2层为承压含水层;⑦11、⑦12、⑦2层存在水力联系。根据上海市工程实践，（微）承压水水位埋深年呈周期变化，⑤1t层微承压水一般埋深变化范围为3.0m～11.0m，⑦11、⑦12、⑦2层承压水一般埋深变化范围为3.0m～12.0m，设计时宜按安全需要选择合适的承压含水层水位埋深。

本工程⑤1t层仅场地南部分布，夹较多粉质粘土，厚度较薄，其上部的⑤11和下部的⑤12层均为相对隔水层，⑤1t层的含水量有限，其危害性较上海一般⑤2层要小;⑦11、⑦12、⑦2层连通，施工时需重视其危害性。

勘察布置了2个承压水水位观测孔，并利用了原《上海市轨道交通18号线一期工程初勘3标》的1个（微）承压水观测孔。

根据观测结果，S15CW1孔处的⑦1层承压水位埋深为5.88m（2014年6月26日～7月2日），水位标高相应为-1.39m，S12XW1孔处的⑦1层承压水水位埋深为5.63m（2015年4月16日～4月22日），水位标高相应为-1.36m，S12XW2孔处的⑦1层承压水水位埋深为6.37m（2015年4月15日～4月21日），水位标高相应为-3.00m，

2  基坑地下水综合治理技术要点分析

2.1  潜水综合治理分析

基坑开挖范围内主要以第③、④层灰色淤泥质粘土，土质较软，具有高压缩性、高灵敏度、低强度的特性。基坑开挖时第③层、第④层有可能发生流砂、坍塌现象。另外，基坑开挖范围内广泛存在③t层砂质粉土，厚约3m，其层底约位于第二道支撑处，后期第二道支撑施工时易在③t层层底位置形成较严重的滞水现象。另外，在南端头附近基坑开挖范围内有⑤1t灰色砂质粉土夹粉质粘土，厚度约1.7m，属于微承压含水层，由于止水帷幕已经隔断含水层，也做疏干处理。

2.2  承压水抗突涌计算分析

基坑开挖后，由于承压含水层上覆土层厚度变薄，其上覆土的压力降低。当上覆土的压力小于或等于承压含水层的顶托力时，承压水将可能使基坑底面产生隆起，严重时使土体被顶裂产生渗水通道，从而发生基坑突涌。

通常采用式（1）判别基坑开挖后是否处于抗底部承压含水层突涌（以下简称“抗突涌”）稳定（安全）的状态。

式（1）

式中：

[Ps]——承壓含水层顶面至基底面之间的上覆土压力，（kPa）;

[Pw]——初始状态下（未减压降水时）承压水的顶托力，（kPa）;

[hi]——承压含水层顶面至基底面间各分层土层的厚度，（m）;

[γsi]——承压含水层顶面至基底面间各分层土层的重度，（kN/m3）;

H——高于承压含水层顶面的承压水头高度，（m）;

[γw]——水的重度，工程上一般取10（kN/m3）;

[Fs]——安全系数，工程上一般取1.05～1.20;本次取1.05进行计算。

根据相关地质资料可知，本场地揭露的承压水为⑦层承压水，按照不利原则，在不同的区段选取不同的参考孔作为计算参考钻孔，计算时⑦层承压水位标高暂取水勘报告提供不利值-2.09m（2015年8月）。基坑底板抗突涌稳定性验算结果详见表1。

备注：（1）根据基坑围护设计资料，基坑地面设计标高为+4.30m;（2）坑底下主要土层为⑤12层和⑥层，根据详勘报告，⑤12层重度取17.9kN/m3，⑥层重度取19.3kN/m3。

根据以上计算结果，在安全系数取1.05的下，本工程在初始承压水位标高取-2.09m的情况下，主体基坑需考虑对⑦层进行降压处理。根据计算基坑开挖时基坑稳定临界开挖绝对标高为-10.99m。即：当基坑开挖绝对标高等于或大于-10.99m时，需考虑对坑内进行⑦层降压处理。

换乘通道也需考虑对⑦层进行减压处理，降压幅度为2.83m～4.54m。基坑稳定临界开挖绝对标高为-11.15m。

2.3  承压水综合治理技术分析

针对本工程承压水综合治理主要包括以下几点：

（1）本工程场区承压水层厚度大，超过30m，渗透性强，且其涌水量大，水文地质勘察实验期间45m实验井出水量达到80m3/h，，同时根据单井恢复数据可知，观测井水位恢复10%为3min，恢复50%在30min以内，当停抽24h后，水位基本恢复到位，后期正式减压降水运行前施工现场需配备两路工业用电或自启动备用电源，避免后期减压降水时断电风险，正式减压降水运行前需进行备用电源切换演练。

（2）由表1可知，本工程基坑降压幅度大，最大达到18.70m，离⑦层也就4m，基坑减压降水属于悬挂式止水帷幕降水，对坑外水位降幅的控制极为不易。

（3）本工程主体基坑安全及环境保护等级均为一级，基坑围护体系墙址插入⑦层承压含水层内约20m，但由于⑦层承压含水层由⑦1层、⑦2层共同组成，厚度约达36.5m，围护深度难以隔断⑦层承压含水层，基坑减压降水属于悬挂式止水帷幕降水，抽取承压水对周边环境将产生一定影响，本工程周边建筑密集，地下管线众多，周边环境极其复杂，因此抽取承压水问题极需慎重。因此本工程需在降水运行过程中随开挖深度加大逐步降低承压水头，避免过早抽水减压。在不同开挖深度的工况阶段，合理控制承压水头，在满足基坑稳定性要求前提下，防止承压水头过大降低，这将使降水对周边环境的影响减少到最低限度。在基坑周边需合理布置回灌井和坑外观测井，后期承压井运行期间采用抽灌一体化设计机理，按坑外观测井水位变化来合理分配回灌量，将坑外承压水位控制在一个安全范围。

（4）考虑到止水帷幕、桩机施工及基坑加固对地层的影响，同时也便于了解后期承压水运行工况，，需进行抽水试验和回灌实验，以进一步优化降水设计方案。

3  地下水综合治理的预防措施

（1）强调地质资料的重要性，相关技术人员应对开挖范围内及邻近场地的地下水特征等水文地质资料进行查明，为降水方案的设计提供全面、准确的地质资料。

（2）相关工作人员应根据现场实际情况，在设计中提出针对性较强的设计方案，择优选择。

（3）盡可能在条件许可沉降分析对建（构）筑物无重大影响时采用降水方法。

（4）要有预见避免重大事故发生的情况，做好各种抢线措施的准备工作。

（5）施工队伍的管理和素质也非常重要，在人员配置上要尽可能做到完美，另外，要提高测试人员的综合水平，降水过程中工程监测工作必不可少。

4  结束语

深基坑开挖过程中经常会遇到问题就是地下水问题，如边坡失稳、坑底隆起与管涌等，如果对基坑内地下水处置不当，也会带来不小的经济损失，为了正常的进行基坑工程的施工，有效的治理地下水必不可少，因此，地下水的防治是深基坑工程施工中事关全局的重要工作。文章就对基坑的地下水施工的综合治理进行简单的分析，以供参考。

参考文献：

[1] 张涛.试论深基坑工程地下水治理方案及其影响[J].建筑工程技术与设计，2014（14）.