地下水回灌措施在地鐵深基坑工程中的應(yīng)用

朱亞坤

（天津市地下鐵道集團(tuán)有限公司，天津 300000）

深基坑工程越來越多，基坑開挖深度越來越大，當(dāng)基坑開挖深度較大且坑底以下的承壓含水層厚度較大時，會出現(xiàn)地下連續(xù)墻或止水帷幕不能截斷承壓水層的情況[1～2]，即懸掛式止水帷幕。由于懸掛式止水帷幕不能完全截斷深層承壓水層[3]，在基坑降水過程中，特別是坑內(nèi)設(shè)置減壓井的情況下,啟動減壓井降水會導(dǎo)致坑外水位較大幅度下降，進(jìn)而導(dǎo)致基坑外既有建構(gòu)筑物產(chǎn)生沉降或變形。對于基坑外側(cè)降水影響范圍內(nèi)存在敏感性建筑物的情況，在基坑與被保護(hù)建筑物間實(shí)施回灌措施，能夠有效的穩(wěn)定基坑周邊地下水位，使建構(gòu)筑物不會因?yàn)榭油馑蛔兓闆r發(fā)生變形及沉降，從而達(dá)到保護(hù)周邊環(huán)境的目的。相對于實(shí)施基坑加固、地下連續(xù)墻加深、建構(gòu)筑物封閉保護(hù)等措施，地下水回灌措施更為直接、有效、節(jié)約成本，值得推廣和應(yīng)用[4～5]。

1 工程概況

天津某地鐵車站為地下兩層側(cè)式站臺，設(shè)停車線，主體結(jié)構(gòu)為343.06 m×29.8 m，主體基坑采用明挖順作法施工，圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系為地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐。

標(biāo)準(zhǔn)段地下連續(xù)墻長35.5 m，大小里程盾構(gòu)段地下連續(xù)墻長38.0 m，墻底位于?2粉砂夾粉質(zhì)黏土層，隔斷第一承壓水層，未隔斷第二承壓水層。

站點(diǎn)周邊主要有2棟建筑。建筑1為框架結(jié)構(gòu)，樁基礎(chǔ)，樁徑0.9 m、長58 m；建筑2為磚混結(jié)構(gòu)6層住宅樓，無地下室，條形基礎(chǔ)，20世紀(jì)80年代建成。

與本工程建設(shè)密切相關(guān)的含水層為潛水層，淺部第⑧1t、⑨2層第一承壓水層和中深部第?2、?4、?5t、?2層組成的第二承壓水層。

2 基坑降水

綜合考慮地質(zhì)條件及基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式，坑內(nèi)設(shè)置疏干井+減壓井。根據(jù)抗突涌計算，在整個基坑范圍內(nèi)，第二承壓水層抗突涌計算安全系數(shù)為0.688～0.890，需要降水深度為5.63～10.86 m，其中抗突涌計算最不利的位置均位于盾構(gòu)井段，需降水深度約10.86 m。為減小減壓降水對坑外的直接影響，坑內(nèi)減壓井深度不超過地下連續(xù)墻，根據(jù)地層分布，減壓井深度設(shè)置為36 m，濾水段深度設(shè)置為32～35 m。

3 基坑回灌措施

結(jié)合基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)深度、地層分布及降水井設(shè)計，地下連續(xù)墻進(jìn)入到第二承壓水層，但未截斷該層，抗突涌驗(yàn)算需要對第二承壓水層進(jìn)行減壓降水。基坑西側(cè)距離既有建筑較近且均為樁基礎(chǔ)，啟動減壓井抽取第二承壓水層地下水，會導(dǎo)致坑外第二承壓水層水位下降，第一承壓水越流補(bǔ)給第二承壓水而發(fā)生水位下降，從而影響潛水水位。

設(shè)置回灌井可以通過坑內(nèi)降水期間同步實(shí)施的坑外第二承壓水層水位回灌補(bǔ)償，確保坑外第二承壓水水位穩(wěn)定，從而確保上部含水層的穩(wěn)定。

3.1 回灌地層

地下水人工回灌主要目的層為第二承壓水層，一方面考慮到若啟動減壓井首先影響的是第二承壓水層，第二承壓水層水位穩(wěn)定才能保證第一承壓水和潛水的穩(wěn)定；另一方面考慮到含水層分布，第二承壓水層厚度較大，回灌效果較好。

通過向第二承壓水層進(jìn)行人工回灌，保持坑外第二承壓水層水位穩(wěn)定，進(jìn)而確保建筑物穩(wěn)定；同時，通過地層之間豎向越流補(bǔ)給，一定程度補(bǔ)償?shù)谝怀袎核皾撍罱K確保基坑抽水期間坑外水位穩(wěn)定不下降。見圖1。

圖1 回灌地層

3.2 回灌井深度及參數(shù)

根據(jù)地層條件及基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)特征，回灌井設(shè)置在圍護(hù)結(jié)構(gòu)與建筑之間，井深43 m；濾水段設(shè)置在第二承壓水層中，長度8 m。采用自動控制裝置啟動回灌井，以就近的坑外第二承壓水觀測井作為水位控制井，當(dāng)觀測井水位下降20～50 cm，回灌井啟動，繼續(xù)觀察觀測井水位，當(dāng)水位回升至初始水位，則停止回灌。基坑內(nèi)抽出的地下水，經(jīng)過濾處理后回灌使用，坑內(nèi)地下水不能滿足要求時，可考慮利用自來水。

根據(jù)項(xiàng)目地層分布特征，進(jìn)行回灌井的試驗(yàn)，初步確定單井平均每小時回灌水量。

3.3 回灌效果

啟動回灌井后，坑外第二承壓水層水位得到了補(bǔ)償，水位下降控制在50 cm以內(nèi)，距離回灌井較近的位置基本可以保持水位穩(wěn)定不下降；坑外第一承壓水水位最大降深在30 cm左右；坑外潛水觀測井水位最大為63 cm。見圖2。

圖2 回灌井啟動后水位降深

通過回灌對第二承壓水層水位起到補(bǔ)償，最大程度的降低了減壓降水對周邊環(huán)境的影響。

4 結(jié)論

1）基坑止水帷幕未截斷第二承壓水層，坑內(nèi)針對第二承壓含水層設(shè)置了減壓井，啟動減壓井導(dǎo)致基坑外承壓含水層水位有較大的下降，長時間降水會對周邊環(huán)境產(chǎn)生不利影響。

2）根據(jù)模擬計算結(jié)果，在基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)和建筑物之間設(shè)置回灌井，采用回灌措施控制減壓降水誘發(fā)的沉降，能夠保持坑外水位穩(wěn)定。