复杂环境承压水降压的影响及控制措施研究

复杂环境承压水降压的影响及控制措施研究

程姿洋王文恺

中交隧道局第五工程有限公司天津300170

摘要：随着城市地下空间的开发，施工面临的地层条件更加复杂，基坑深度更深，基坑抗突涌不满足要求，需要对地层进行降压降水，但降压降水易对周边地层及建筑物产生沉降等不利影响。文章主要以苏州地铁3号线工业园站基坑降压降水为例，通过砂性土地层降压降水设计及引起沉降等方面进行研究，总结出不同施工作业条件下降压降水对周边环境的影响规律，以及降压降水引起地面沉降的常规控制措施和应急状态下的抽灌一体化减压降水方法。

关键词：承压水；降压；沉降；控制措施

1引言

目前，地下工程面临的地质具有地下水位高、地下水含量丰富、透水性承压砂层分布广等特点。常规的管井降水不能满足基坑抗突涌验算，需要对地层承压水进行降压降水，来保证基坑顺利开挖。

由于降压降水易对周边地层及周边建筑物产生沉降等不利影响，而目前国内外对相关方面研究不多，特别是承压水降压对周边地层及建筑物造成沉降的规律不明确，且未形成针对实际施工的防沉降措施。通过本文研究，总结出减压降水引起地面沉降的常规控制措施和应急状态下的抽灌一体化减压降水方法。

2工程概况

2.1工程概况

苏州地铁3号线工业园站基坑深约15.98～16.76m，围护结构为地下连续墙+4～5道内支撑；微承压水主要分布在③3粉土和④2粉土夹粉砂层中，在基坑范围内被地连墙隔断。

2.2水文地质概况

不同工况需降压降水的幅度可根据上式计算。

根据勘察报告，第④2层为承压含水层，主体开挖揭露④2层，直接降低水位至坑底以下。

⑦2层为承压水层，计算时⑦2层水位取勘察报告中标高-2.00m。由于本场区内⑦2层层顶起伏平缓，为便于计算，选取不利勘探孔Jz-Ⅲ14-M3-GY06作为计算参考孔，其⑦2层层顶标高为-26.1m。

承压水层上托力：

Pw×1.10＝（26.10-2.00）×10.0×1.10＝265.1kPa

通过计算，⑦2层临界开挖标高为-12.15m，当基坑开挖深度超过-12.15m时需考虑减压降水。

开挖到底时覆土压力为：

（4）模拟期及应力期确定

本工程模拟了降压降水运行7天后的地下水渗流场特征。

（5）源汇项处理方式

1）试验井处理

本工程根据降水设计方案并结合地层特征，降压井设置为37m，滤管段布置在目标含水层，为30~36m，如图6所示：

图6降压井设置

2）边界条件处理

基坑降水期间抽水时间较短，故可将模型外边界（（抽水井群中心距离外边界约1500m的距离）定义为定水头边界。

（6）减压降水计算结果

根据建立的模型计算基坑降减压降水情况。本次减压降水设计计算说明：

1）初始⑦层承压水水头埋深暂取勘察报告提供值区域不利埋深5.0m作为前提条件。

2）考虑到本工程⑦层承压水尚未进行抽水试验，模型计算所需的主要含水层渗透系数暂按经验取值，见表3-2。

表3-2主要承压含水层水力参数计算取值

2.3.2降压诱发沉降计算结果

基坑开始降水后，执行“按需降水”原则，通过计算，考虑最不利情况坑内15口降压井同时开始抽水，在距基坑不同距离的位置由降承压水引发的坑外地面沉降结果如图8：

3结论

3.1降压降水引起地表沉降的常规控制措施

（1）对周边建筑物做好调查。按要求布设降观测点，并做好沉降观测工作。如发生监测数据异常，立即停止降水进行数据分析并制定对策。

（2）降水范围尽量小，降水时间尽量短，降压深度尽量浅。

（3）缩短基坑开挖及降水时间，减少降水对周边环境的影响。

（4）降水随着开挖深度逐步降低承压水头，避免过早抽水减压。针对不同的开挖工况阶段，按需降水。

（5）加强监测并采用智能监测系统，及时发现问题及时处理，对基坑开挖及降水提供有效的指导。

（6）及时统计并汇总分析监测资料，根据分析结果确定降水调控措施。

（7）加强坑外水位观测井的水位监测工作，发现水位下降时及时采取措施，必要时利用回灌井进行地下水回灌。

图9回灌井示意图一

3.2应急状态下的抽灌一体化减压降水方法

如图9所示，在基坑和建筑物之间设置一排回灌井，通过向回灌井内灌水，控制周边地下水位。

水灌入回灌井后，由于回灌水位与地下水位存在水头差，回灌井水向周边地层渗流。当渗流量与回灌量平衡时，回灌水位将保持平稳。

回灌井尽可能的布置在建筑物侧并距基坑越远越好，减少回灌对基坑降水的影响同时可有效控制建筑物沉降

参考文献：

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