针对南京江北深基坑降水技术的研究

陈佳培，唐力

（1.中国葛洲坝集团第一工程有限公司，湖北 宜昌 443000；2.浙江江南工程管理股份有限公司，浙江 杭州 310000）

1 工程概况

南京江北新区中心区地下空间一期建设工程是新区的核心项目，位于南京江北新区新金融中心，西至万寿路及万寿路西侧规划道路，北至定山大道北侧规划路，东至胜利路及胜利以西规划路，南至商务西街及商务西街北侧规划路。项目采用PPP模式，总用地面积约29.66hm2，地下总建筑面积约85.10万㎡。整体地下空间共七层，最大埋深达50.7m，具备交通、管廊、人防、道路及其他市政空间及服务设施等十多项功能，是国内规模最大的在建地下综合体。

二区 1段（2a1）基坑包含 11#、14#及17#地块，基坑面积43500㎡，南北侧最长约446.7m，东西侧长度约101.3m，基坑总延长为1080m，基坑挖深14.95～24.05m。本工程基坑围护结构采用 800mm、1000mm、1200mm 厚地下连续墙，地下连续墙深度46.85m～75m。地下连续墙成槽前采用A850@600三轴搅拌桩进行槽壁加固，桩长28m。地下连续墙接缝设置RJP大直径高压旋喷桩，桩长20.85～38.2m。基坑竖向支承系统采用角钢格构柱，基坑水平支撑系统设置3道临时钢筋混凝土支撑，落深楼梯间及匝道区域设置第4道临时钢筋混凝土支撑。

二区1段（2a1）基坑对潜水和承压水分包设置降水井，潜水采用多滤头真空管径疏干，承压水采用管井降压，每250㎡布置一口潜水疏干井，每400㎡布置一口降压井。本工程疏干井一共190口，井深23.9m。浅层降压井112口，井深47.5m，深层降压井38口，井深61.2m。

2 深基坑降水分层设计

针对本工程场地水文地质特征及基坑开挖深度、围护结构等条件，对本工程基坑上、中、下含水层进行分层控制，保证基坑安全及顺利开挖施工。

2.1 真空疏干井

针对开挖范围内淤泥质粉质粘土等软土地层，为解决软土依靠重力排水疏干效果差、疏干时间长的问题，按单井有效疏干面积布置真空疏干管井，在土方开挖前，加设真空抽水，加快开挖范围内地层的疏干效果。

2.2 浅层降压井

滤管主要设置在 2～4、2～5 粉细砂承压含水层中，在正常开挖阶段将中部承压含水层水位降至安全水位以下，避免开挖过程中出现基底突涌，并持续抽水至结构满足抗浮要求。与下部厚层的3～4e、3～4 砾石、中粗砂承压含水层进行分开降水。

2.3 深层降压井

针对地铁设备间、环路匝道、塔楼电梯井等深坑，下部3～4e含卵砾石中粗砂、3～4中粗砂承压含水层存在基底突涌风险的问题，在下部承压含水层中设置深层降压井，将下部承压水位降至安全水位以下。相对于上层承压含水层，该层水位降深小、降水时间短，两者分开降水，有利于减少基坑总涌水量、减少用电量及水资源的浪费。

3 深基坑降水工艺

深基坑降水工艺为：准备工作→钻机进场→定位安装→开孔→下护口管→钻进成孔→冲孔换浆→下井管→稀释泥浆→填砂→止水封孔→洗井→下泵试抽。

4 深基坑降水要求

降水施工时必须达到以下要求：

①井口高度：井口应高于地表以上0.3m，以防止地表污水渗入井内。

②回填滤料：滤料根据设计图纸进行充填，必须要高于滤管顶面。

③粘土封孔：有粘土球止水段，严格按照设计图纸进行粘土封孔。

④固井：滤料回填后、上部井周边宜采用钻渣或现场泥土回填固井。

⑤成孔偏差：井深（孔深）偏差≤±50cm；井孔应圆正，井位≤±50cm。

⑥垂直度：根据《管井技术规范》（GB50296-2014）“小于或等于100m井段，其顶角的偏斜不得超过1°”

⑦出水含砂量：抽水稳定后，降水管井抽水含砂量的体积比应小于1/100000。

5 降水运行管理

①正式开挖之前，或开挖至现场初始承压水位标高之前，应对承压含水层进行生产性试验，确保承压水位能降至安全水位以下。

②为保证坑内疏干效果，方便坑内施工作业，疏干降水井应提前15～20天进行疏干降水，尽量降低坑内土体含水量。

③降压井遵循“按需降水、科学降水”原则，避免过早、过多地抽排承压水，基坑开挖至临界高程后，开启降压井进行降水，始终保持承压水位在安全水位以下。

④降水正式运行阶段，根据现场坑、内外水位观测情况，结合基坑开挖状况，及时调整抽水运行工况，包括开启水泵数量、调整水泵功率等。当基坑开挖过程中出现水位异常，应及时分析原因，采用相应的措施。

⑤基坑开挖过程中，抽水开始后，水位未达到设计水位之前，每天观测两次水位，到达设计深度，且趋于稳定后，每天观测一次。本次基坑降水过程中，采用自动水位监测系统对基坑内外水位进行监控。

⑥为保证基坑安全，降水运行期间，降水运行配备独立的供电系统，且配备两路独立电源。在降水运行过程中，当一路电源停电后，另一路电源能及时启用，确保基坑开挖过程中降水不得长时间中断，避免影响基坑安全。

6 深基坑地下水险情及应急措施

受水文地质条件、围护结构施工质量、土方开挖方式等影响，基坑施工过程中，会出现围护结构渗水、突涌等风险，给基坑安全带来危害。

6.1 围护渗漏

围护结构渗水量极小，为轻微滴水，且监测结果也未反映周边环境有险兆，则只在坑底设排水沟，暂不作进一步修补。围护结构渗水量逐步增大，但没有泥沙带出，而周边环境尚无险兆，可采用引流修补的方法。围护结构渗水量较大，呈流状，应立即进行堵漏。如渗水量比较大，则在渗水部位深0.10m左右，在中间埋设导流管，抢注双快水泥，等到双快水泥硬结(一般在半小时左右)后从导流管内注射聚胺脂，将渗水部位封闭。围护结构渗漏量大，难以封堵时，可开启深层降压井，适当整体降低水头压力后再进行封堵。

6.2 坑底流砂

若是砂层中的粘土夹层引起的滞水，可适当挖深，挖穿粘土夹层，使滞水渗入下部砂层中。若是开挖面处地下水位高于开挖面，则当出现流砂现象，在基坑内增加水井点，或加大抽水速度，将坑内地下水位降至坑底下1m。若是因为围护结构出现较大的缺陷，坑外地下水位流向坑内造成流砂现象，且较严重时，应结合围护渗漏第三条进行封堵。若封堵效果较差，可开挖坑外降水井，适当降低坑外水头压力，改变地下水渗流方向。

6.3 坑底突涌

本工程基坑底板以下存在承压含水层，基坑开挖过程中有可能发生突涌风险。加开坑内降压井，增大降压井抽水量，增大水位降深，减少承压水顶托力。若突涌范围小，可采用土方反压，若突涌严重时，可采用回灌水反压措施。反压之后，对地层薄弱处、封闭不良钻孔进行注浆封堵。

6.4 管涌

管涌是由于围护结构在开挖面以下存在缺陷，在坑内外水位差作用下形成的坑底渗水，一般发生在粘性土层位。轻微管涌时，可对管涌点进行反压，反压后在坑外进行注浆处理。管涌严重，且无法反压时，应迅速降低坑内外水位差。当上述方法无效果时，应立即往基坑内回灌水，平衡基坑内外水位差，防止管涌的进一步发展后，再对围护结构缺陷进行注浆处理。

6.5 坑外水位下降过大

为防止坑外水位下降过大对周边道路、已建管廊、长江大堤等造成不良影响，本次拟采用以下措施，控制降水井成井质量，确保达到单井最大出水量的同时，降水井出水含砂率满足规范要求；在基坑正式开挖前，进行生产性抽水试验，即开启坑内降压井（观测井兼备用除外），将坑内水位降至设计要求，并维持一段时间，观测坑外水位下降幅度及地面沉降情况，对悬挂式止水帷幕的绕流阻水效果、全封闭式止水帷幕的封闭止水效果进行判断。根据坑外水位下降幅度，必要时对围护薄弱处进行加固处理。

7 结语

南京江北新区中心区地下空间一期建设工程的特点可以概括“大、深、专、新、精”，复杂的地质特征与超深基坑让降水工程技术、施工等工作的开展面临着巨大挑战，本文通过深基坑降水分层设计、深基坑降水工艺、深基坑降水要求、降水运行管理及深基坑地下水险情及应急措施几个方面研究介绍，为后续类似深基坑降水工程提供经验借鉴。