南京地鐵浦珠路站深基坑降水方案設計

田 穎 趙厚舜

(1.江蘇省地質礦產局第一地質大隊，江蘇南京 210041; 2.江蘇省地質礦產調查研究所，江蘇南京 211135)

擬建南京地鐵三號線浦珠路站南臨秦淮河常年有水。基坑面積約5 460 m2，周長約517.6 m。基坑底板標高為 －2.79 m。浦珠路站區選擇的基坑施工方案為:淺部止水帷幕至潛水含水層底板，截斷潛水含水層與鄰區的聯系，同時隔斷了基坑與地表水間的水力聯系。

1 基坑區水文地質條件簡述

1.1 地下水分類

基坑區地貌為長江沖積平原，地形開闊平坦，地面標高7 m～4.5 m。基坑開挖深度內賦存第四系松散巖類孔隙水，按水理性質分為潛水及承壓水。

1.1.1 松散巖類孔隙潛水

潛水主要含水層巖性由全新統粉質粘土夾粉砂薄層組成(見表1)，厚度5 m～8 m。水位變化主要受大氣降水和秦淮河水位的影響，年水位變幅一般在0.5 m～1.0 m間。以降水入滲和地表水側滲補給為主，排泄主要為蒸發和側向徑流。潛水水位埋深1.8 m ～2.8 m，標高6.3 m ～6.4 m。

表1 場區地層簡表 m

1.1.2 松散巖類孔隙承壓水

承壓水含水層主要為中粗砂、礫砂層，厚度約7.74 m，頂板標高 －9.80m ～ －3.20m，底板標高 －14.95m ～ －8.65 m。基坑區均有分布。承壓水以水平側向徑流補給為主，排泄主要為人工開采。在抽水試驗期間，承壓含水層地下水靜水位埋深為3.76 m～4.29 m，水位標高為2.68m ～2.74m;南側河流水位標高2.02m。潛水、承壓水含水層間隔水層為上更新統褐黃色粘性土。承壓水含水層底部為下更新統粘土。

1.2 基坑降水相關問題分析

1.2.1 松散巖類孔隙潛水疏干降水問題

潛水含水層厚度5 m～8 m，含水層巖性由全新統粉質粘土夾粉砂薄層，弱富水，基坑開挖范圍內上部松散巖類孔隙潛水含水層被帷幕全部截斷，截斷了基坑內與基坑外地下水的水力聯系，即地下水無法得到坑外補給，明溝疏干潛水后，保證了基坑干槽施工，帷幕墻體開挖邊坡的穩定。

1.2.2 基坑底穩定性問題

若承壓含水層高于水頭基坑底板，在水頭壓力作用下，造成基坑底板不穩定。承壓含水層頂板距基坑底板最薄僅0.51 m，其承壓水水頭標高2.68 m～2.74 m，基坑開挖后基坑底板至承壓含水層間土的自重力，小于承壓水的頂托力造成基坑底板不穩定。若保證施工時底板的穩定，必須降低承壓水水頭，避免基坑底部隆起或發生突涌。

1.2.3 帷幕施工問題

在止水帷幕施工時，若止水帷幕個別單元與單元之間連續部位質量差，則止水帷幕單元的結合部位可能發生滲漏，造成潛水滲入到坑內，增加了疏干水量。因此要布置地下水位觀測孔，加強地下水位動態觀測，同時制定防止止水帷幕的滲漏補救措施，避免止水帷幕單元的結合部位滲漏的潛水造成危害。

2 基坑降水方案

2.1 基坑涌水量預測

2.1.1 上部孔隙潛水水量計算

由于止水帷幕的隔水作用，基坑內與基坑外地下水已無水力聯系，地下水無外源水補給來源。故上部孔隙潛水水量為含水層儲量(Q凈)。計算公式為:

其中，Q凈為含水層凈儲量，m3;μ為含水層給水度;A為基坑面積，m2;H為含水層厚度，m。

含水層給水度取經驗數據，μ=0.018 8;基坑面積5 460 m2，基坑范圍內含水層平均厚度1.36 m。經式(1)計算，基坑上部孔隙潛水水量140 m3。

2.1.2 下部承壓水水量計算

1)基坑位于河岸邊時涌水量公式為:

其中，Q為基坑涌水量，m3/d;K為含水層滲透系數，取K=31.4 m/d;S為水位降深，m;M為承壓含水層厚度，取M=7.74 m;b為基坑中心距河邊距離，取b=93.0 m;R為影響半徑為基坑等效半徑，m。由于擬建浦珠路站基坑為矩形基坑，其等效半徑可根據下式計算:

其中，a為矩形基坑的長邊，235.6 m;b為矩形基坑的短邊，23.2 m。

計算結果為:r0=75.05 m。

2)水位降深的確定。

基坑底板標高為 －2.79 m，承壓含水層靜止水位標高為2.68 m～2.74 m。設計降水深度在基坑范圍內不宜小于基坑底面以下0.5m。取設計降水深度為基坑底面以下1m，水位降深為6.53 m。

3)基坑涌水量預測。

據抽水試驗資料計算含水層滲透系數為31.4 m/d、承壓含水層平均厚度7.74 m、基坑中心距河邊距離93.0 m，將上述參數代入式(2)，預測下部承壓水的基坑涌水量為10 991.86 m3/d。

2.2 降水井布置設計

2.2.1 降水井數量確定

據JGJ/T 111-98建筑與市政降水工程技術規范，用下式確定降壓井數量:

其中，Q為基坑總涌水量，m3/d;q為管井單井涌水量，m3/d。管井單井涌水量用下式計算:

其中，r為管井半徑，m;l為降水井過濾器長度，m。

降水井管井采用直徑300 mm的水泥管，有效過濾器長度6 m，設計單井出水量1 070 m3/d。下部承壓水的基坑涌水量為10 991.86 m3/d。據式(4)計算布設12口降壓井可達到基坑降水的目的。

2.2.2 降水井方案布置

擬建基坑外2 m布設降水井12口(井深21 m、井徑300 mm)，降水井布置方案見圖1。

圖1 降水降壓效果驗算點位圖

2.3 降水降壓效果驗算

承壓水降水井群抽水將對基坑各處地下水位干擾削減，通過每個驗算點在降水后的水位降深計算，驗算降水降壓效果。若驗算點的水位降深大于安全降深，即降水方案可行;反之重新制定降水方案。水位降深計算公式:

根據式(6)，計算出各點的水位降深值見表2。

選擇 A，B，C，D，E，F 作為基坑水位驗算點，此 6個點代表了基坑水位降深狀態，通過驗算點水位降深計算(見表2)，降水群井抽水，驗算點水位降深計算結果。

表2 水位降深一覽表

對B點水位降深影響最大為8.28 m;D點水位降深影響最小為6.30 m。各驗算點均大于安全降深6.03 m，故此降水方案可作為實際基坑降水方案。

3 結語

該浦珠路站已經建成。在基坑開挖前，潛水含水層采用了止水帷幕將其隔斷，并在基坑外圍布置了12口承壓含水層降壓井。基坑開挖時，潛水含水層進行了疏干，待基坑開挖至5.78 m(標高0.58 m)，開始運行降壓水井進行降水。整個基坑在開挖過程中降水效果良好，沒有產生不良現象，保證了基坑的順利開挖。同時降水運行費用較少，驗證了此次降水方案的正確性和合理性。

［1］姚天強，石振華.基坑降水手冊［M］.北京:中國建筑工業出版社，2006.

［2］丁厚炳，涂愛華，桂 斌.襄樊市基坑降水設計及應用［J］.資源環境與工程，2010(3):262-264.

［3］JGJ/T 111-98，建筑與市政降水工程技術規范［S］.