深基坑降水對周邊環(huán)境的影響

汪 洋

（上海建工四建集團有限公司，上海 201100）

1 工程概況

上海國金金融中心項目位于上浦東新區(qū)楊高南路378號，北側(cè)為規(guī)劃道路，西側(cè)為張家浜河，南側(cè)為楊高南路，東側(cè)為另一在建工地及楊高南路雨水泵房。該基坑工程在降水期間主要影響的區(qū)域為楊高南路下立交和楊高南路下方的市政管線以及楊高南路雨水泵房等。

該工程整個基坑可分為塔樓順作區(qū)、純地下室逆作區(qū)及金融劇院區(qū)，面積約48860m2，基坑總延長950m，基坑周邊1200mm厚地下連續(xù)墻按“兩墻合一”即地下連續(xù)墻46m和等厚水泥土攪拌墻53m進行設計。塔樓順作區(qū)由上交所塔樓順作區(qū)、中金所塔樓順作區(qū)及中國結算塔樓順作區(qū)組成，塔樓順作區(qū)與純地下室逆作區(qū)之間設置了1000mm厚臨時隔斷地下連續(xù)墻45m。

基坑開挖已進入⑦層承壓含水層，而⑦和⑨層承壓含水層相互連通，含水層組巨厚，含水量豐富且滲透系數(shù)較大，水文地質(zhì)條件復雜。由于止水帷幕無法隔斷基坑內(nèi)外承壓含水層水力聯(lián)系，承壓水的減壓降水直接關系到基坑自身安全和環(huán)境安全。

表1 塔樓區(qū)域基坑減壓降水運行控制工況表

2 工程難點

（1）土層滲透性強，下覆承壓含水層組巨厚且富水性好，導致減壓降水難度大，減壓降水井數(shù)量較多，影響基坑開挖作業(yè)，同時也增加了施工期間降水井的保護難度。（2）承壓水水位恢復極快，增加了施工管理風險。（3）基坑內(nèi)減壓降水導致坑外產(chǎn)生一定的降深，土層壓縮固結，導致地面沉降，從而引發(fā)周邊環(huán)境問題。故減壓降水一方面需要保證基坑的安全，另一方面還必須密切關注周邊環(huán)境的安全。

3 降水施工方案

通過對基坑開挖底板穩(wěn)定性的計算，安全系數(shù)取1.05，當基坑開挖≥15.78m時，需開啟⑦層降壓井，以降低基坑突涌風險。實際降壓運行前應密切加強承壓水位的觀測，并根據(jù)降壓運行前的實測承壓水位調(diào)整降壓運行工況。該工程基坑施工時，降水共分為4個階段。第一階段為順作區(qū)第一、二道支撐施工以及逆作區(qū)頂板施工階段，此階段土層深度內(nèi)主要為潛水，采用疏干井降水。第二階段為順作區(qū)第三道支撐施工至基礎底板施工階段，此階段開始逐步開啟降壓井至開挖到深坑后，開啟順作區(qū)全部降壓井（備用井除外），具體開啟數(shù)量及坑內(nèi)外水位變化如表1及圖1所示。第三階段為結構回筑階段，因承壓水壓力較大，無法完全封閉所有降壓井，故在結構回筑階段，隨結構自重逐漸增減，順作區(qū)降壓井也逐漸封閉。第四階段為順作區(qū)施工至地下一層時，此時逆作區(qū)可同步開啟結構施工，故逆作區(qū)降壓井隨挖土深度遞增也逐步開啟，直至逆作區(qū)基礎底板施工完成，順作區(qū)塔樓結構封頂并完成后澆帶施工后，封閉全部降壓井，具體開啟數(shù)量及坑內(nèi)外水位變化如表2及圖2所示。

圖1 順作區(qū)減壓降水水位控制工況圖

4 降水運行對周邊環(huán)境的影響

4.1 坑內(nèi)、外水位影響

為實時掌握坑內(nèi)抽水對坑外承壓水位的影響，在坑外不同位置布設了若干口承壓水位觀測井，在不同工況下，坑內(nèi)外水量變化如圖3所示。

表2 純地下室區(qū)域基坑減壓降水運行控制工況表

圖2 純地下室基坑減壓降水水位控制工況圖

圖3 坑、內(nèi)外水位變化規(guī)律

由圖3可知：（1）塔樓區(qū)域從臨界開挖標高至第5皮土方開挖標高的這段承壓水抽水期間，止水帷幕能減弱坑內(nèi)、外之間的聯(lián)系，即坑內(nèi)水位每下降1m，坑外觀測井水位下降0.5m。（2）順作區(qū)底板完成后的安全水位為-22.9m，此時逆作區(qū)水位在-19m，表示如順作區(qū)降壓井正常開啟可滿足逆作區(qū)第5皮土方開挖，無需另行開啟逆作區(qū)降壓井。（3）純地下室區(qū)域在開始啟動降壓井時坑外降水較為明顯，但隨著坑內(nèi)水位下降，止水帷幕能起到有效的阻斷作用。（4）坑內(nèi)相對水位在-30m之后，雖然受到了影響，但是影響沒有之前顯著。（5）結構回筑期間，坑內(nèi)水位保持在-20m左右，坑外水位維持在-13m左右。

4.2 周邊管線影響

該工程地下室外墻距離楊高南路地面道路邊線約20.0m，距離下立交道路邊線距離約35.0m。道路下埋有密集的市政管線，包括配水管線、電信管線、燃氣管線、電力管線、雨水管線和信息管線等，此處選取燃氣管線作為研究對象，分析降水各個階段燃氣管線的沉降數(shù)值。

在降水的第一階段，煤氣管線產(chǎn)生的不均勻沉降較大，不均勻沉降差從8.21mm逐階段增加到87.75mm。由于基坑2號大門為主要施工通道，煤氣管線的監(jiān)測點布置在土體中，沉降數(shù)值用土體的沉降來代表管線的實際沉降，考慮到行車對土體的影響，所以施工大門位置的煤氣管線沉降比較大，此階段不能較全面地反映降水與周邊管線的關系。從第二階段開始，承壓井逐步開啟，而于煤氣管線的不均勻沉降影響較小，不均勻沉降差基本穩(wěn)定在88～95mm，說明承壓水對周邊管轄影響較小。

4.3 雨水泵房的沉降分析

由于基坑面積較大，且工序比較復雜，除了會對基坑自身圍護產(chǎn)生影響，對基坑周邊的重要建筑物也會產(chǎn)生一定程度的影響。此處選取基坑東北角的雨水泵房作為研究對象，重點研究基坑降水期間對雨水泵房產(chǎn)生的不均勻沉降影響。

該工程基坑東北角分布有楊高南路下立交雨水泵房，其2層管理用房采用淺基礎（基礎埋深約1m），距離該工程地下室外墻最小距離約8m。管理用房北側(cè)為進水閘門井及泵房，采用沉井結構（基礎埋深約12.9m），沉井結構距離該工程地下室外墻最小距離約21m。在降水的第一及第二階段，此時的工況主要是進行整體第1皮、第2皮土方開挖和順作區(qū)各皮土方開挖階段，雨水泵房產(chǎn)生了均勻沉降，不均勻沉降差從5.29mm逐階段增加到22.09mm，且沉降最大值出現(xiàn)在靠近基坑最近的一側(cè)。而在降水的第三至第四階段，此時工況主要是逆作區(qū)各皮土方開挖階段，由于順作區(qū)結構回筑已完成至B0板，此時雨水泵房的不均勻沉降影響較小，不均勻沉降差基本穩(wěn)定在20～33mm，同時可以看出，整個雨水泵房的沉降數(shù)值變化主要原因為土方開挖逐漸增大，而沉降的最大點出現(xiàn)在靠近基坑最近的一側(cè)，與承壓井降水關系較小。

5 結束語

上海國際金融中心項目地下水的控制在基坑開挖過程中效果顯著，水位得到了很好的控制，對周邊環(huán)境地面沉降影響較小，雨水泵房（距地墻約8m）在基坑的全開挖過程中雖有沉降，但不均勻沉降情況較少，保證了雨水泵房的正常運作。而基坑北側(cè)的楊高南路在順作施工階段的整體路面變形及管線的不均勻沉降亦在控制范圍內(nèi)。