地下车站复杂地层中降水施工分析

随着以地铁为代表的城市轨道工程数量逐年提高，深基坑施工成为地下车站工程中的重要内容。地下水对深基坑施工的影响比较明显，复杂地层中单一降水方式降水效果差，易出现质量和安全问题，因此提高复杂地层中降水施工质量非常重要。

1工程概况

苏州轨道交通S1–TS–07标玉山广场站为地下3层岛式车站，基坑周长约344.5?m，采用地下连续墙+内支撑的围护方案。车站采用明挖法施工，标准段开挖深度约25.8?m，端头井开挖深度约27.3?m，属于深大基坑。

本工程地基土层可分为14个主要土层：1–1杂填土，2–1灰黄~灰色粉质粘土，2y灰色淤泥质粉质粘土，3–3灰黄~灰色粉土夹粉砂，4–2a灰黄~灰色粉砂夹粉土，5–1灰色粉质粘土，6–1褐灰~褐黄色粉质粘土，7–1?a灰色粉土夹粉砂，7–1灰色粉质粘土，7–2灰色粉土夹粉砂，7–3褐灰色~灰色粉质粘土，11灰色粉砂夹粉土，12灰色粉质粘土，13灰色粉砂夹粉土。

本工程土层有明显的地区特点：苏州地区以第四系松散沉积物为主，其岩性和物理力学性质等受沉积动力、海面变化及古气候、古环境等因素影响，各沉积层空间分布复杂。在苏州地区，基坑施工时经常遇到一种混合土层，俗称“千层饼”，具有明显层状构造特征，其工程性质特殊，常定名为粉土夹粉砂、粉土夹粉质粘土、粉土与粉质粘土互层等混合土层。该层土质不均匀，具有一定的渗透性，为微承压含水 层，基坑工程经常碰及，一般多采用帷幕－排水的降水方案。

根据地下水埋藏条件，本工程地下水主要为潜水及承压水。潜水主要受大气降水、人工用水、地表径流补给。微承压水主要位于3–3、4–2a层粉性土、粉砂层中。承压水主要位于7–2层砂性土中。

2降水方案设计

2.1?降水设计思路

（1）潜水含水层影响基坑开挖。玉山广场站基坑开挖范围内主要含水层为1–1层杂填土层、3–3、4–2a层粉性土、粉砂层，该地层渗透性较好，含水量丰富，对基坑开挖影响较大，开挖前需要对其进行疏干。基坑底板突涌如图1所示。

图1?基坑底板突涌示意

（2）承压水含水层突涌性分析。玉山广场站承压含水层主要为基底下部的7–1a层粉土夹粉砂和7–2层粉土夹粉砂，其隔水顶板分别为6–1粉质粘土、7–1粉质粘土层。在基坑开挖过程中，随着开挖深度的增加，承压水层上方的土压力会不断减小，当承压水顶托力大于上覆土压力时，承压水发生突涌，基坑突涌是基坑土方开挖过程中较大的风险之一。由于围护结构已经设计隔断了该承压含水层，且疏干井底部已经进入7–1a层粉土夹粉砂组成的承压含水层，因此减压降水设计采用延长疏干井深度，以完整井的形式穿透该层土对其进行整体疏干。

（3）坑外险情分析。本工程（微）承压水含水层厚度较大，透水性好，水量丰富，坑内降水井抽水后，基坑内外存在较大的水位差，若围护结构施工过程中存在瑕疵，其在基坑开挖过程中发生渗水，严重时会引发管涌。

为了便于观测坑外水位变化以及在围护结构发生渗水时能够迅速降低坑外地下水水位，方便对地下连续墙进行堵漏，处理设置坑外观测井兼应急回灌井。为保证对承压水和微承压水水位观测的独立性，并针对不同含水层的渗漏风险采取不同的坑外降水应急措施，分别在坑外设置微承压水观测兼应急回灌井和承压水观测兼应急回灌井，用于判定坑内抽水对坑外水位变化的影响。

坑外观测井平时可观测坑外水位的变化，若发现坑外水位下降较大时，可采取对坑外回灌井进行回灌的措施，提升基坑外的水位，以减少对周边环境的影响。当围护发生严重渗漏时，可适当短时开启坑外水位观测井内的水泵进行抽排水，降低坑内外水头差，利于控制基坑险情，便于围护结构地下连续墙堵漏。

2.2?降水井布置

疏干井一般深入到基坑基底下6?m。根据开挖深度不同和含水层位置不同，玉山广场站疏干井井深设计为32?m和33?m，每隔200?m2布置1口井。降压井深度直接穿透承压水层，玉山广场站基坑降压井井深设计为44?m和46?m，每隔500?m2布置1口井。

3降水运行中的问题分析及处理

3.1?降水问题分析

在基坑开挖至第3层土（3–3粉土夹粉砂）时，现场工作人员发现基坑局部降水井中水位已降至开挖面以下1?m，但是土层中仍含有大量水分，基坑施工场地内部土质较湿，土方开挖难度较大，局部出现流砂现象。经现场踏勘分析，3–3粉土夹粉砂土层中含有厚约15?cm的粘性土夹层，该夹层主要特点是含水量大，强度低，压缩性高，基本无透水性，隔水性极强。由于此夹层的存在，降水井无法形成正常的降水漏斗，单口降水井的降水范围减小，因此原方案中的降水井无法完全疏干基坑内水分，如图2、图3所示。

图2?降水井有效工作范围

图3?降水井有效工作范围缩小

3.2?降水问题处理

因对本工程基坑降水区域的水文地质及工程地质情况调查勘探失误或不详细，导致对相关区域地下水、含水层、透水层的情况掌握不明确，降水时未能 全面考虑水文地质情况，影响降水方案设计和施工。

原降水方案未针对上述粘性土夹层采取措施，因此达不到预定目标。针对该粘性土夹层基本无透水性、隔水性极强的特点，施工单位在原有管井降水的基础上，在粘土层上部设置真空降水井，安排工人24?h值守，直至土层水分排出。通过此措施，基本达到降水的目的。处理措施如下：（1）顺利开展开挖范围内土层疏干降水作业，降低开挖范围内地下水位到开挖底板下至少1?m，有利于挖掘机和工人的土方开挖施工；（2）降低开挖范围内土体含水量，减少基坑底隆起和地下连续墙变形量，防止基坑外侧道路、建筑物、管线等发生过量沉降；（3）提高开挖过程中土体的整体稳定性，防止土层沿开挖放坡方向发生滑坡；（4）在降水过程中保护好周边环境，确保基坑安全。

4结束语

在粉土夹层混合土层等复杂地层中进行基坑降水工程时，由于粘性土夹层基本无透水性、隔水性极强的特点，应特别重视该层地下水的抽降问题。

根据本工程实践，基坑降水中出现各类问题的原因是复杂的，但最主要原因是施工前对基坑开挖范围内的工程水文地质条件及其他实际情况没有进行准确详细勘察，并以此为基础进行降水分析，导致施工单位深化设计的降水方案、选择的设备和具体施工方法未能达到降水要求。因此，若想防止粉土夹层混合土层等复杂地层中的基坑降水施工中出现问题，应该加强基坑工程地质勘察报告的准确度。对于各土层，尤其是夹层进行成分分析，土层分析的结果将直接影响施工单位的降水方案设计与降水施工。在进行基坑降水设计时，降水方式的选择应根据基坑含水层地层上下界面的关系进行适当调整，单一降水方式无法达到降水效果时，应补充其他降水方式，组合运用。