生產性抽水試驗在某基坑工程中的應用

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展及地下空間的開發、利用，深基坑建設向著更大、更深的方向發展，對周邊環境保護的要求也越來越高[1]。落底式止水帷幕能夠切斷基坑內外的水力聯系，減小基坑降水對周邊建筑及環境的影響，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，在基坑內外水頭差的作用下，發生止水帷幕滲漏的風險大，一旦出現對應含水層位置的滲漏，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險，直接對坑外建構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域，基坑開挖前有必要進行生產性抽水試驗，通過基坑外側布置的觀測井和第三方監測數據，初步判定止水帷幕效果。

本文依據天津地鐵某基坑降水工程，開展基坑開挖前的生產性抽水試驗，驗證止水帷幕的隔水效果及降水井的設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，標準段基坑深度約為17.27 m、寬度為20.7 m，盾構井段基坑深度為19.76 m、寬度為24.9 m。車站北則為居民區以及臨建設施，鄰近車站住宅分別為24、28、32層高層建筑，距離車站主體結構最近為26.49 m，均為框架剪力墻結構，樁基礎;高層裙房距離車站主體結構最近為17.4 m，框架結構，樁基礎。車站南側為空地。

基坑圍護結構采用地下連續墻+內支撐的支護形式，端頭井位置地下連續墻底部埋深38.3 m,標準段地下連續墻底埋深35.3 m。基坑標準段沿豎向設置4道支撐+1道換撐，小里程盾構井處設置4道支撐+1道換撐，大里程端頭井設置5道支撐+1道換撐，標準段及盾構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 主體基坑地下連續墻平面布置

2 地質及水文情況

基坑開挖范圍內主要為素填土、淤泥質黏土、粉質黏土及粉土；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、黏性土與淤泥質土互層的地層中，多為透鏡體分布，穩定水位0.80～4.10 m(高程-0.64～2.73 m)。第一層承壓水主要賦存在⑧2黏質粉土、⑧23砂質粉土、⑧24粉砂、⑨2黏質粉土、⑨23砂質粉土、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黏質粉土、?23砂質粉土、?24、?4粉砂中，穩定水位4.67～5.62 m（高程-2.33～-0.98 m）。

3 生產性抽水試驗

3.1 試驗目的

1）檢驗降水井的成井質量，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車站基坑長，為驗證成井質量及出水量情況，在坑內選取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，同步觀測基坑內外觀測井水位變化情況。抽水時間為1 d，水位恢復時間1 d。

3.2.2 群井試驗

群井試驗結合基坑開挖深度，分3步進行。

第1步：降水井水泵放置在地面下15 m，預留2口降水井（S-5、S-18）作為坑內水位觀測井，同時運行坑內其他降水井，同步觀測基坑內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，抽水持續時間為2 d。

第2步：降水井水泵放置深度為井底，預留2口降水井（S-5、S-18）作為坑內水位觀測井，同步觀測基坑內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。抽水持續時間為3 d。

第3步：抽水完成后進行水位恢復，時間為1 d。

3.3 試驗結果

群井試驗期間，坑外潛水觀測井整體變化平穩，除QG-5、QG9、QG-10觀測井數據較大，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 分階段異常數據點位水位下降值 m

根據試驗期間坑內降水坑外水位階段性變化情況，初步認為異常點位置附近的地下連續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，達到累計預警值，需要對潛水水位預警處周邊地下連續墻接縫背側采用雙高壓旋噴樁進行處理，處理完成后通過局部抽水試驗進行驗證。

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地下連續墻接縫處進行高壓旋噴加固，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，在相對應的基坑內選取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，基坑內相對應的位置啟動降水井進行了局部降水試驗，試驗時間為24 h。試驗期間，對應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，認為坑內降水對坑外淺層水影響較小，進行加過措施后，止水效果良好。

5 結論與建議

在開挖過程中出現滲漏水的情況，一方面需要動用大量的人力、物力和財力去進行搶險，同時會耽誤施工周期，對工程產生不利的影響；另一方面一旦滲漏嚴重，對周邊環境也會產生不利影響。因此如果能通過生產性降水試驗對整體基坑圍護結構的封閉性進行一個預判，能夠很大程度上降低基坑開挖過程中出現的滲漏水風險及搶險過程中的損失。

根據降水試驗期間坑外觀測井數據，發現了基坑圍護結構薄弱點的位置，處理后基坑封閉效果良好，滿足土方開挖條件。生產性抽水試驗在基坑圍護結構封閉之后進行，能夠完全模擬基坑降水的過程，明確的驗證了坑內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，對坑內降水井的設計及對坑外風險的預判有極其重要的作用。□■