地下水回灌措施在地铁深基坑工程中的应用

2021-09-13朱亚坤

天津建设科技 2021年4期

朱亚坤

（天津市地下铁道集团有限公司，天津 300000）

深基坑工程越来越多，基坑开挖深度越来越大，当基坑开挖深度较大且坑底以下的承压含水层厚度较大时，会出现地下连续墙或止水帷幕不能截断承压水层的情况[1～2]，即悬挂式止水帷幕。由于悬挂式止水帷幕不能完全截断深层承压水层[3]，在基坑降水过程中，特别是坑内设置减压井的情况下,启动减压井降水会导致坑外水位较大幅度下降，进而导致基坑外既有建构筑物产生沉降或变形。对于基坑外侧降水影响范围内存在敏感性建筑物的情况，在基坑与被保护建筑物间实施回灌措施，能够有效的稳定基坑周边地下水位，使建构筑物不会因为坑外水位变化情况发生变形及沉降，从而达到保护周边环境的目的。相对于实施基坑加固、地下连续墙加深、建构筑物封闭保护等措施，地下水回灌措施更为直接、有效、节约成本，值得推广和应用[4～5]。

1 工程概况

天津某地铁车站为地下两层侧式站台，设停车线，主体结构为343.06 m×29.8 m，主体基坑采用明挖顺作法施工，围护结构体系为地下连续墙+内支撑。

标准段地下连续墙长35.5 m，大小里程盾构段地下连续墙长38.0 m，墙底位于⑪2粉砂夹粉质黏土层，隔断第一承压水层，未隔断第二承压水层。

站点周边主要有2栋建筑。建筑1为框架结构，桩基础，桩径0.9 m、长58 m；建筑2为砖混结构6层住宅楼，无地下室，条形基础，20世纪80年代建成。

与本工程建设密切相关的含水层为潜水层，浅部第⑧1t、⑨2层第一承压水层和中深部第⑪2、⑪4、⑪5t、⑫2层组成的第二承压水层。

2 基坑降水

综合考虑地质条件及基坑围护结构形式，坑内设置疏干井+减压井。根据抗突涌计算，在整个基坑范围内，第二承压水层抗突涌计算安全系数为0.688～0.890，需要降水深度为5.63～10.86 m，其中抗突涌计算最不利的位置均位于盾构井段，需降水深度约10.86 m。为减小减压降水对坑外的直接影响，坑内减压井深度不超过地下连续墙，根据地层分布，减压井深度设置为36 m，滤水段深度设置为32～35 m。

3 基坑回灌措施

结合基坑围护结构深度、地层分布及降水井设计，地下连续墙进入到第二承压水层，但未截断该层，抗突涌验算需要对第二承压水层进行减压降水。基坑西侧距离既有建筑较近且均为桩基础，启动减压井抽取第二承压水层地下水，会导致坑外第二承压水层水位下降，第一承压水越流补给第二承压水而发生水位下降，从而影响潜水水位。

设置回灌井可以通过坑内降水期间同步实施的坑外第二承压水层水位回灌补偿，确保坑外第二承压水水位稳定，从而确保上部含水层的稳定。

3.1 回灌地层

地下水人工回灌主要目的层为第二承压水层，一方面考虑到若启动减压井首先影响的是第二承压水层，第二承压水层水位稳定才能保证第一承压水和潜水的稳定；另一方面考虑到含水层分布，第二承压水层厚度较大，回灌效果较好。

通过向第二承压水层进行人工回灌，保持坑外第二承压水层水位稳定，进而确保建筑物稳定；同时，通过地层之间竖向越流补给，一定程度补偿第一承压水及潜水，最终确保基坑抽水期间坑外水位稳定不下降。见图1。

图1 回灌地层

3.2 回灌井深度及参数

根据地层条件及基坑围护结构特征，回灌井设置在围护结构与建筑之间，井深43 m；滤水段设置在第二承压水层中，长度8 m。采用自动控制装置启动回灌井，以就近的坑外第二承压水观测井作为水位控制井，当观测井水位下降20～50 cm，回灌井启动，继续观察观测井水位，当水位回升至初始水位，则停止回灌。基坑内抽出的地下水，经过滤处理后回灌使用，坑内地下水不能满足要求时，可考虑利用自来水。

根据项目地层分布特征，进行回灌井的试验，初步确定单井平均每小时回灌水量。