深基坑降水对周边环境的影响

汪 洋

（上海建工四建集团有限公司，上海 201100）

1 工程概况

上海国金金融中心项目位于上浦东新区杨高南路378号，北侧为规划道路，西侧为张家浜河，南侧为杨高南路，东侧为另一在建工地及杨高南路雨水泵房。该基坑工程在降水期间主要影响的区域为杨高南路下立交和杨高南路下方的市政管线以及杨高南路雨水泵房等。

该工程整个基坑可分为塔楼顺作区、纯地下室逆作区及金融剧院区，面积约48860m2，基坑总延长950m，基坑周边1200mm厚地下连续墙按“两墙合一”即地下连续墙46m和等厚水泥土搅拌墙53m进行设计。塔楼顺作区由上交所塔楼顺作区、中金所塔楼顺作区及中国结算塔楼顺作区组成，塔楼顺作区与纯地下室逆作区之间设置了1000mm厚临时隔断地下连续墙45m。

基坑开挖已进入⑦层承压含水层，而⑦和⑨层承压含水层相互连通，含水层组巨厚，含水量丰富且渗透系数较大，水文地质条件复杂。由于止水帷幕无法隔断基坑内外承压含水层水力联系，承压水的减压降水直接关系到基坑自身安全和环境安全。

表1 塔楼区域基坑减压降水运行控制工况表

2 工程难点

（1）土层渗透性强，下覆承压含水层组巨厚且富水性好，导致减压降水难度大，减压降水井数量较多，影响基坑开挖作业，同时也增加了施工期间降水井的保护难度。（2）承压水水位恢复极快，增加了施工管理风险。（3）基坑内减压降水导致坑外产生一定的降深，土层压缩固结，导致地面沉降，从而引发周边环境问题。故减压降水一方面需要保证基坑的安全，另一方面还必须密切关注周边环境的安全。

3 降水施工方案

通过对基坑开挖底板稳定性的计算，安全系数取1.05，当基坑开挖≥15.78m时，需开启⑦层降压井，以降低基坑突涌风险。实际降压运行前应密切加强承压水位的观测，并根据降压运行前的实测承压水位调整降压运行工况。该工程基坑施工时，降水共分为4个阶段。第一阶段为顺作区第一、二道支撑施工以及逆作区顶板施工阶段，此阶段土层深度内主要为潜水，采用疏干井降水。第二阶段为顺作区第三道支撑施工至基础底板施工阶段，此阶段开始逐步开启降压井至开挖到深坑后，开启顺作区全部降压井（备用井除外），具体开启数量及坑内外水位变化如表1及图1所示。第三阶段为结构回筑阶段，因承压水压力较大，无法完全封闭所有降压井，故在结构回筑阶段，随结构自重逐渐增减，顺作区降压井也逐渐封闭。第四阶段为顺作区施工至地下一层时，此时逆作区可同步开启结构施工，故逆作区降压井随挖土深度递增也逐步开启，直至逆作区基础底板施工完成，顺作区塔楼结构封顶并完成后浇带施工后，封闭全部降压井，具体开启数量及坑内外水位变化如表2及图2所示。

图1 顺作区减压降水水位控制工况图

4 降水运行对周边环境的影响

4.1 坑内、外水位影响

为实时掌握坑内抽水对坑外承压水位的影响，在坑外不同位置布设了若干口承压水位观测井，在不同工况下，坑内外水量变化如图3所示。

表2 纯地下室区域基坑减压降水运行控制工况表

图2 纯地下室基坑减压降水水位控制工况图

图3 坑、内外水位变化规律

由图3可知：（1）塔楼区域从临界开挖标高至第5皮土方开挖标高的这段承压水抽水期间，止水帷幕能减弱坑内、外之间的联系，即坑内水位每下降1m，坑外观测井水位下降0.5m。（2）顺作区底板完成后的安全水位为-22.9m，此时逆作区水位在-19m，表示如顺作区降压井正常开启可满足逆作区第5皮土方开挖，无需另行开启逆作区降压井。（3）纯地下室区域在开始启动降压井时坑外降水较为明显，但随着坑内水位下降，止水帷幕能起到有效的阻断作用。（4）坑内相对水位在-30m之后，虽然受到了影响，但是影响没有之前显著。（5）结构回筑期间，坑内水位保持在-20m左右，坑外水位维持在-13m左右。

4.2 周边管线影响

该工程地下室外墙距离杨高南路地面道路边线约20.0m，距离下立交道路边线距离约35.0m。道路下埋有密集的市政管线，包括配水管线、电信管线、燃气管线、电力管线、雨水管线和信息管线等，此处选取燃气管线作为研究对象，分析降水各个阶段燃气管线的沉降数值。

在降水的第一阶段，煤气管线产生的不均匀沉降较大，不均匀沉降差从8.21mm逐阶段增加到87.75mm。由于基坑2号大门为主要施工通道，煤气管线的监测点布置在土体中，沉降数值用土体的沉降来代表管线的实际沉降，考虑到行车对土体的影响，所以施工大门位置的煤气管线沉降比较大，此阶段不能较全面地反映降水与周边管线的关系。从第二阶段开始，承压井逐步开启，而于煤气管线的不均匀沉降影响较小，不均匀沉降差基本稳定在88～95mm，说明承压水对周边管辖影响较小。

4.3 雨水泵房的沉降分析

由于基坑面积较大，且工序比较复杂，除了会对基坑自身围护产生影响，对基坑周边的重要建筑物也会产生一定程度的影响。此处选取基坑东北角的雨水泵房作为研究对象，重点研究基坑降水期间对雨水泵房产生的不均匀沉降影响。

该工程基坑东北角分布有杨高南路下立交雨水泵房，其2层管理用房采用浅基础（基础埋深约1m），距离该工程地下室外墙最小距离约8m。管理用房北侧为进水闸门井及泵房，采用沉井结构（基础埋深约12.9m），沉井结构距离该工程地下室外墙最小距离约21m。在降水的第一及第二阶段，此时的工况主要是进行整体第1皮、第2皮土方开挖和顺作区各皮土方开挖阶段，雨水泵房产生了均匀沉降，不均匀沉降差从5.29mm逐阶段增加到22.09mm，且沉降最大值出现在靠近基坑最近的一侧。而在降水的第三至第四阶段，此时工况主要是逆作区各皮土方开挖阶段，由于顺作区结构回筑已完成至B0板，此时雨水泵房的不均匀沉降影响较小，不均匀沉降差基本稳定在20～33mm，同时可以看出，整个雨水泵房的沉降数值变化主要原因为土方开挖逐渐增大，而沉降的最大点出现在靠近基坑最近的一侧，与承压井降水关系较小。

5 结束语

上海国际金融中心项目地下水的控制在基坑开挖过程中效果显著，水位得到了很好的控制，对周边环境地面沉降影响较小，雨水泵房（距地墙约8m）在基坑的全开挖过程中虽有沉降，但不均匀沉降情况较少，保证了雨水泵房的正常运作。而基坑北侧的杨高南路在顺作施工阶段的整体路面变形及管线的不均匀沉降亦在控制范围内。