生產(chǎn)性抽水試驗在某基坑工程中的應(yīng)用

馬 濤，王 靜

（上海長凱巖土工程有限公司，上海 200093）

隨著地鐵工程的快速發(fā)展及地下空間的開發(fā)、利用，深基坑建設(shè)向著更大、更深的方向發(fā)展，對周邊環(huán)境保護(hù)的要求也越來越高[1]。落底式止水帷幕能夠切斷基坑內(nèi)外的水力聯(lián)系，減小基坑降水對周邊建筑及環(huán)境的影響，可是一旦止水帷幕存在滲漏缺陷，勢必會給基坑工程帶來安全隱患[2～3]。

開挖過程中，在基坑內(nèi)外水頭差的作用下，發(fā)生止水帷幕滲漏的風(fēng)險大，一旦出現(xiàn)對應(yīng)含水層位置的滲漏，處理難度加大，需要耗費大量的人力、物力；還會加大基坑自身安全風(fēng)險，直接對坑外建構(gòu)筑物及管線造成不利影響[4～5]。地下水埋深較淺的富水地層區(qū)域，基坑開挖前有必要進(jìn)行生產(chǎn)性抽水試驗，通過基坑外側(cè)布置的觀測井和第三方監(jiān)測數(shù)據(jù)，初步判定止水帷幕效果。

本文依據(jù)天津地鐵某基坑降水工程，開展基坑開挖前的生產(chǎn)性抽水試驗，驗證止水帷幕的隔水效果及降水井的設(shè)計是否能滿足基坑開挖要求[6～7]。

1 工程概況

天津某地鐵車站全長474.2 m，正線線間距15 m，為地下二層島式站臺車站，標(biāo)準(zhǔn)段基坑深度約為17.27 m、寬度為20.7 m，盾構(gòu)井段基坑深度為19.76 m、寬度為24.9 m。車站北則為居民區(qū)以及臨建設(shè)施，鄰近車站住宅分別為24、28、32層高層建筑，距離車站主體結(jié)構(gòu)最近為26.49 m，均為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，樁基礎(chǔ);高層裙房距離車站主體結(jié)構(gòu)最近為17.4 m，框架結(jié)構(gòu)，樁基礎(chǔ)。車站南側(cè)為空地。

基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐的支護(hù)形式，端頭井位置地下連續(xù)墻底部埋深38.3 m,標(biāo)準(zhǔn)段地下連續(xù)墻底埋深35.3 m?；訕?biāo)準(zhǔn)段沿豎向設(shè)置4道支撐+1道換撐，小里程盾構(gòu)井處設(shè)置4道支撐+1道換撐，大里程端頭井設(shè)置5道支撐+1道換撐，標(biāo)準(zhǔn)段及盾構(gòu)井第一道支撐為鋼筋混凝土支撐，其余均為鋼支撐。見圖1。

圖1 主體基坑地下連續(xù)墻平面布置

2 地質(zhì)及水文情況

基坑開挖范圍內(nèi)主要為素填土、淤泥質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土及粉土；地下水主要為潛水、第一承壓水及第二承壓水。潛水主要賦存于人工填土層，新近沉積層及第Ⅰ海相層中的粉土、黏性土與淤泥質(zhì)土互層的地層中，多為透鏡體分布，穩(wěn)定水位0.80～4.10 m(高程-0.64～2.73 m)。第一層承壓水主要賦存在⑧2黏質(zhì)粉土、⑧23砂質(zhì)粉土、⑧24粉砂、⑨2黏質(zhì)粉土、⑨23砂質(zhì)粉土、⑨24粉砂中，呈透鏡體分布，埋深15.9～27.7 m（高程-12.37～-23.75 m），水位4.10～4.18 m（高程-0.65～-0.64 m）。第二層承壓水主要賦存在第Ⅳ陸相層中的?2黏質(zhì)粉土、?23砂質(zhì)粉土、?24、?4粉砂中，穩(wěn)定水位4.67～5.62 m（高程-2.33～-0.98 m）。

3 生產(chǎn)性抽水試驗

3.1 試驗?zāi)康?/h3>

1）檢驗降水井的成井質(zhì)量，得到單井出水量。

2）通過群井試驗檢驗疏干降水效果，判斷坑內(nèi)降水井布置是否滿足將基坑水位降至基底以下1 m的要求。

3）觀察坑外觀測井水位變化，初步判斷止水帷幕的封閉效果。

3.2 試驗安排

試驗分為單井試驗和群井試驗。見圖2和表1。

圖2 試驗井平面布置

3.2.1 單井試驗

由于本工程基坑比常規(guī)車站基坑長，為驗證成井質(zhì)量及出水量情況，在坑內(nèi)選取2口疏干井S-5、S-18為抽水井，將水泵放置在井底，試驗期間一次性降水，同步觀測基坑內(nèi)外觀測井水位變化情況。抽水時間為1 d，水位恢復(fù)時間1 d。

3.2.2 群井試驗

群井試驗結(jié)合基坑開挖深度，分3步進(jìn)行。

第1步：降水井水泵放置在地面下15 m，預(yù)留2口降水井（S-5、S-18）作為坑內(nèi)水位觀測井，同時運行坑內(nèi)其他降水井，同步觀測基坑內(nèi)外各觀測井和承壓井水位變化情況，同時記錄各抽水井出水量，抽水持續(xù)時間為2 d。

第2步：降水井水泵放置深度為井底，預(yù)留2口降水井（S-5、S-18）作為坑內(nèi)水位觀測井，同步觀測基坑內(nèi)外各觀測井和減壓井水位變化情況，同時記錄各抽水井出水量。抽水持續(xù)時間為3 d。

第3步：抽水完成后進(jìn)行水位恢復(fù)，時間為1 d。

3.3 試驗結(jié)果

群井試驗期間，坑外潛水觀測井整體變化平穩(wěn)，除QG-5、QG9、QG-10觀測井?dāng)?shù)據(jù)較大，超過80 cm，其他觀測井水位平均下降31 cm。對潛水水位下降較大的幾口觀測井進(jìn)行分析，3口井均在降水第一階段（水泵深度15 m左右）水位降深較大。坑外承壓含水層水位降深平均0.82 m。見表2

表2 分階段異常數(shù)據(jù)點位水位下降值 m

根據(jù)試驗期間坑內(nèi)降水坑外水位階段性變化情況，初步認(rèn)為異常點位置附近的地下連續(xù)墻接縫存在局部薄弱點且較大可能位于15 m以上的位置。這是因為：

1）群井試驗第一階段水位降深速率大于第二階段；

2）水位恢復(fù)階段，異常點位潛水觀測井仍有下降趨勢。

4 處理措施及局部驗證

在降水試驗期間觀測井QG-5、QG-9、QG-10累計降深分別為840、930、980 mm，達(dá)到累計預(yù)警值，需要對潛水水位預(yù)警處周邊地下連續(xù)墻接縫背側(cè)采用雙高壓旋噴樁進(jìn)行處理，處理完成后通過局部抽水試驗進(jìn)行驗證。

在B-1-93、B-1-94、B-1-95、B-1-100、B-1-101、B-1-134、B-1-135、B-1-136地下連續(xù)墻接縫處進(jìn)行高壓旋噴加固，采用樁徑為800 mm、樁中心距為500 mm旋噴樁，深度為23 m。加固處理之后，在相對應(yīng)的基坑內(nèi)選取S-19、S-21、S-32降水井，驗證加固處理后的坑外觀測井水位變化情況。

加固處理完成后24 h，基坑內(nèi)相對應(yīng)的位置啟動降水井進(jìn)行了局部降水試驗，試驗時間為24 h。試驗期間，對應(yīng)坑外潛水觀測井降深為9～12 cm，承壓水觀測井降深為3～21 cm，水位降深較小，水位變化幅度一致，認(rèn)為坑內(nèi)降水對坑外淺層水影響較小，進(jìn)行加過措施后，止水效果良好。

5 結(jié)論與建議

在開挖過程中出現(xiàn)滲漏水的情況，一方面需要動用大量的人力、物力和財力去進(jìn)行搶險，同時會耽誤施工周期，對工程產(chǎn)生不利的影響；另一方面一旦滲漏嚴(yán)重，對周邊環(huán)境也會產(chǎn)生不利影響。因此如果能通過生產(chǎn)性降水試驗對整體基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的封閉性進(jìn)行一個預(yù)判，能夠很大程度上降低基坑開挖過程中出現(xiàn)的滲漏水風(fēng)險及搶險過程中的損失。

根據(jù)降水試驗期間坑外觀測井?dāng)?shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)薄弱點的位置，處理后基坑封閉效果良好，滿足土方開挖條件。生產(chǎn)性抽水試驗在基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)封閉之后進(jìn)行，能夠完全模擬基坑降水的過程，明確的驗證了坑內(nèi)水位是否能降至開挖面以下滿足基坑開挖要求，同時驗證了在該工況下，基坑止水帷幕止水效果，對坑內(nèi)降水井的設(shè)計及對坑外風(fēng)險的預(yù)判有極其重要的作用?！酢?/p>