高承壓水環境明挖基坑地下水控制技術

顧杰

（蘇州市軌道交通集團有限公司，江蘇 蘇州 215004）

1 工程概況

蘇州市軌道交通某車站為地下兩層島式車站，車站結構總長186.3m，結構標準段寬度為30.2m，端頭井處結構寬度為32.55m，車站采用明挖法施工（局部采用蓋挖法施工），基坑標準段開挖深度約19.19m，東西端盾構接收井開挖深度約20.74m。車站圍護結構采用地下連續墻+內支撐支護體系，地下連續墻墻厚0.8m，地墻接縫采用工字鋼接頭，基坑標準段地墻深35.1m，盾構接收井地墻深37.5m，豎向設置五道支撐，其中第一道支撐為鋼筋混凝土支撐，其余均為鋼管支撐。

2 工程周邊環境

根據現場踏勘，擬建場區周邊較為空曠，車站西北象限為桂苑村：主樓2～6 層，基礎形式柱下獨立基礎，距離車站主體基坑最近約29.0m，其斜象限均為拆遷區，已完成拆遷。車站東側為古塘河，距離車站端頭井最近約20.0m，西側為朱家河，距離車站最近約20.4m。影響車站圍護結構施工的地下管線在地下連續墻施工前遷改出基坑范圍外。

3 場地水文地質條件

3.1 工程地質條件

擬建場地屬長江三角洲沖湖積平原，根據勘察結果，地基土均為第四系松散沉積物，由于受沉積環境及海侵、海退、海陸交互之作用影響，各地基土層分布變化相對較復雜，地基土層存在著不均勻性及不連續性，場地地表下70m 深度內所揭示的地基土為第四系全新統～下更新統的沖湖積相、海陸交互相沉積物，巖性除填土外，主要為黏土、粉質黏土、粉土、粉砂等土層。車站土層分布情況見圖1，各地基土物理力學參數見表1。

表1 地層物理力學參數表

3.2 水文地質條件

本工程場區地下水主要分為孔隙潛水、微承壓水及承壓水三類。

孔隙潛水主要賦存于淺部填土和黏性土層中，受區域地質、地形及地貌等條件的控制。潛水穩定水位埋深為1.16～2.50m，標高為1.19～1.63m。蘇州地區降雨主要集中在6～9月份，在此期間，地下水位一般最高；旱季為12 月份至翌年3 月份，在此期間地下水位一般最低，年水位變幅為1.00m。據區域水文資料，蘇州市歷年最高潛水位標高2.63m，最低潛水位標高為-0.21m，年3 ～5 年最高潛水位標高為2.50m。

微承壓水含水層主要為3T 層砂質粉土層中（呈透鏡狀分布），經觀測微承壓水穩定水頭埋深為2.50m，標高為0.4m。

承壓水頭埋深在3～5m 左右，年變幅在1m 左右。承壓水含水層主要為5-2 粉砂夾粉土、7-2 粉砂夾粉土層。經測量，承壓水穩定水頭標高為-1.55m。

4 地下水控制設計

擬建場區內影響本工程施工的地下水主要是淺層潛水、微承壓水和承壓水。車站承壓水層深厚，5-2 粉砂夾粉土、7-2 粉砂夾粉土承壓含水層聯通，地下連續墻深入7-2 粉砂夾粉土層，但未隔斷7-2 粉砂夾粉土承壓含水層，采用懸掛式止水帷幕，采用降灌結合的降水方案，坑內分別設置設疏干井和減壓井、坑外設置觀測井、回灌井。標準段需降承壓水水頭10m，端頭井需降承壓水水頭12m。根據地下水降深及基坑防突涌要求，對基坑內涌水量及單井出水量進行估算，布置降水井、減壓井，本車站基坑降水井、減壓井布置方案見表2。

表2 降水井、減壓井布置參數表

5 降水井施工工藝

5.1 工藝流程

本工程降水井成井采用正循環施工，其施工工藝流程如圖2 所示。

圖2 降水井施工工藝流程圖

5.2 施工方法

5.2.1 測量放樣

根據深化后的降水方案井位布置圖，采用全站儀現場測放井位，井位測放誤差不大于5cm。同時井位應避開結構梁、柱、墻等構件。

5.2.2 鉆機就位、整平

降水井成孔采用M-100 型工程鉆機及其它配套設備，采用正循環鉆機泥漿護壁鉆進成孔的施工工藝。鉆機就位時，需對鉆機回轉平臺進行調平，支腿安裝牢固，鉆頭應與孔位中心嚴格對中，未對井不得開孔，鉆桿須保持豎直狀態，鉆進過程中隨時注意觀察，發現傾斜時及時調整，不得使用已彎曲的鉆桿。

5.2.3 鉆進、成孔

降水井成孔必須保證孔徑一致，鉆進過程中不得更換鉆頭；采用緩慢鉆進的方式鉆進，鉆桿施壓采用自然下壓方式，防止開孔鉆進時鉆頭偏移，保證井孔垂直度。泥漿護壁利用地層內粘土自然造漿，在砂層中鉆進時可摻入一定比例膨潤土漿液，鉆孔過程中孔內泥漿比重控制在1.15～1.2之間。應盡量減小施工過程中不必要的停歇，開孔后因故停止施工時須提出鉆頭，防止埋鉆，孔內泥漿保持循環，防止塌孔。

5.2.4 清孔換漿

井孔鉆進至設計深度后，進行清孔換漿，換漿采用低密度泥漿對孔內泥漿進行置換，清孔后孔內泥漿比重不應大于1.1，孔底沉渣厚度不大于5‰孔深，同時返出的泥漿內不再含有泥塊為合格。

5.2.5 下井管

井管采用φ273×3mm 鋼管，底端設置沉淀管長度不小于1m，用鋼板圍焊封堵。降水井井管管節間采用焊接方式連接，井管接頭采用承插口式套接型，承插口長20mm，上節管能順利插入下節管內，接口部位焊接牢固，焊縫均勻、不得有砂眼、漏焊，焊縫厚度不小于6mm。濾水管周邊應纏繞兩層濾網，目數不小于80 目。

5.2.6 圍填中粗砂

降水井濾料采用中粗砂，不得采用礫石或瓜了片，防止抽水過程中出砂，沿井管周邊均勻回填至設計高度。疏干井濾料沿井身均勻回填，減壓井濾料依據承壓含水層厚度按設計圖紙要求進行回填，需保證承壓含水層內充滿濾料；降壓井井結構填埋濾料后，用測繩確定其埋深，達到設計要求后，填埋黏土球，用測繩確定黏土球填埋量，保證密封效果，達到設計要求后，再換普通粘土回填井孔至地面。

5.2.7 洗井

洗井采用空壓機氣舉法洗井，洗井時將排水管沿井壁緩慢插入至井底，排水管下部設三通口，將壓縮空制壓入排水管，利用空氣的舉升力，將井孔內泥漿、沉渣沿排水管抽出井孔，直到水清不含砂為止。

5.2.8 安泵試抽

降水井成井后，下放水泵進行試抽水工作，對出水量、含砂率進行測量，如出水量不足，可含砂率超標，及時采取補救措施。

6 降水井封井

6.1 降水運行終止前，施工單位應會同建設單位及監理單位、設計單位、陣水專業單位等共同確定降水終止條件。

6.2 降水工程結束后應將基坑內外降水井全部封閉：當圍護結構底部出現滲漏或基坑底部未隔斷承壓水層補給量較大時，宜每600～800m2預留一口泄壓孔，待結構施工完成后再進行封井。

6.3 坑內疏干井井管應隨挖隨割，在墊層澆筑前用黏土或混凝土回填，并隱蔽至混凝土墊層下。

7 施工注意事項

降水井施工過程中要嚴把工序質量關，成井質量是基坑地下水控制成敗的關鍵，施工過程中應注意以下幾點：

7.1 降水施工前應委托有經驗、有資質的專業單位對降水方案進行深化設計，編制專項施工方案并組織專家評審，方案經審批后實施。

7.2 降水井成孔前各井位應與圍護結構支撐、內部結構梁、柱、墻等構件進行核實，確保不發生沖突。

7.3 降水井井管回填濾料前應先進行換漿，避免因泥漿粘度大造成濾料間孔隙淤堵，造成成井出水量不足，影響降水效果。

7.4 下井管前應對井管進行質量檢查，除濾管外，鋼井管不得有孔洞，砂眼，井管接頭焊接牢固，每焊接一個接頭經檢查無誤后下放，特別是減壓井接頭，防止井管接頭滲水。

7.5 疏干井、減壓井濾料須采用中粗砂進行圍填，必要時可摻不大于50%瓜子片，以增加透水性，確保管井出水量，同時能減小抽水中出砂機率。

7.6 減壓井濾料層上封井采用優質粘土球，粘土球回填高度不得低于設計高度，回填之前應作遇水崩解試驗，以確定回填高度比，回填需沿井管周邊均勻回填，防止基坑開挖過程中井管周邊滲水、反水。

7.7 基坑正式開挖前必須做生產性抽水試驗，對降水、減壓效果進行驗證，如不能滿足，則需對降水方案進行重新設計、論證、實施。

8 結論

本工程地鐵車站基坑地層條件復雜，多個地層夾粉砂，針對復雜的水文地質條件，優化降水設計方案，基坑疏干井成井質量控制要求高，對成井過程中全過程質量控制，采用正循環成孔、換漿清孔、圍填中粗砂等措施，順利對基坑地下水進行控制，可為類似工程提供借鑒。