基坑施工降水对邻近地铁隧道的影响分析及地下水回灌保护措施的重要性

基坑施工降水对邻近地铁隧道的影响分析及地下水回灌保护措施的重要性

周达尤

（广州轨道交通建设监理有限公司 广东 广州 510010）

摘要：跟着城市地铁建设的发展，基坑施工关于四周地铁正常的运作产生的影响愈来愈大，关于地铁设备的保护问题也愈来愈被重视。在深基坑施工中，一般只注重降水，很少注重地下水回灌问题，本文结合基坑工程为例进行分析，并参照现场施工情况和监测数据，该工程对地铁隧道的影响进行分析讨论，提出了相应的处理措施。

关键词：基坑施工；周边地铁；监测数据；回灌井

1、工程概况

该工程北侧为运营的地铁二十一号线/知识城线站镇龙站及镇龙站~镇龙北站明挖区间，基坑距离地铁二十一号线水平净距为13m，距离地铁知识城线水平净距为29m，距离地铁镇龙车站水平净距为9m。

该工程基坑中部局部加深，开挖深度分别为10.4m、12.3m。基坑围护结构北侧（靠近地铁车站侧）、东侧及南侧部分采用ø1000@1200的钻孔桩灌注桩+ ø700@500双轴水泥土搅拌桩/ø800三重管高压旋喷桩止水帷幕，西侧及南侧部分采用ø800@1000的钻孔桩灌注桩+ø700@500双轴水泥土搅拌桩止水帷幕。竖向设置两道支撑，第一道支撑为800mmX900mm的砼支撑，第二道支撑为1000mmX1000mm砼支撑，支撑下方设置中立柱。

2、地铁隧道结构检测情况

2.1隧道段结构地质情况

现场立即检查基坑状态，检查基坑围护结构稳固无异常，基坑无涌沙涌水等异常，并对地铁隧道内检查结构及路线情况，隧道结构无剥落掉块、新增开裂、道床水沟无开裂剥离、无异常渗漏水等现象，桥隧结构无异常。

2.2隧道地质情况

知识城线沉降异常段位于镇龙北~镇龙区间，为明挖结构形式，镇龙站站前明挖段K62+633.216~K62+791.016采用放坡开挖加喷锚支护，其余采用连续墙+内支撑支护。二十一号线沉降异常段位于镇龙西~镇龙区间，为明挖结构形式，镇龙站站前明挖段K36+194~K36+380采用放坡开挖加喷锚支护，其中K36+194位于盾构及明挖段交界处。

知识城线异常沉降区段临近镇龙车站，隧道埋深0-5m，其中，沉降最大点位隧道埋深2m；隧道结构顶板趋于地表，填土主要为<1>人工填土，底板及结构整体位于<4n-1>软塑状粉质粘土层（主要由粘粒、粉粒组成，含少量石英颗粒，韧性及干强度一般）。

二十一号线异常沉降区段位于盾构隧道与明挖隧道交接处附近，隧道埋深2-3m，其中，沉降最大点位隧道埋深2.5m；隧道结构顶板趋于地表，填土主要为<1>人工填土，底板及结构整体位于<3-1>粉细砂层、<4n-2>粉质黏土层（主要以细砂为主，分布不稳定，韧性较差）。

2.3隧道异常沉降分析

（一）基坑长时间暴露，将会导致基坑开挖到一定深度，下层土释放了压力后会出现向上隆起的现象，降雨或排向坑内的水会导致坑内的土体被软化，使围护结构的被动抗力降低，从而使围护结构向坑内位移，引起基坑周边的沉降和变形，危既有地铁的安全。

（二）基坑开挖采取降水措施,地下水位下降会改变原有地基应力状态，会对周边建筑物特别是邻近地铁隧道产生附加变形，对既有地铁运营安全产生一定的影响。基坑降水是引起周围环境变形的主导因素，它会改变地下水的渗流运动，形成一个以基坑为底面的水位下降漏斗面，在天然水位和降水面之间，水位下降会引起土层孔隙水压力消散,有效应力增加，从而造成土体压缩，产生沉降。

基坑开挖施工时，土体卸载，基坑开挖施工降水引起地铁隧道基底地下水位下降产生附加应力，附加应力作用在土体上，又经历再加载过程。

基坑开挖过程大面积抽排地下水，极有可能导致地下水失衡，引起土体受力变化导致周边建筑和已运营地铁线路隧道结构发生较大变形，周边建筑发生沉降较大数值会导致开裂及倾斜，如地铁隧道结构发生较大变形则需要降速、调轨，从而避免列车发生安全事故。

3、处理措施

3.1加快底板及主体结构施工

为加快施工进度，应合理安排好施工计划安排、劳动力配置、机械设备配置、材料供应保障措施等。施工的原则是“分块开挖、局部导排、分块浇筑、快速施工”即根据分块进行基底开挖到满足设计要求后，对基底渗水进行引排后，立即施工垫层混凝土并预备好底板钢筋，当垫层强度达到设计值时，应立即绑扎底板钢筋及时浇筑。

3.2增加回灌井布置

基坑周边最低水位标高为27.89m，2号水位观测井内水位标高为25.95米，3号水位观测井内水位标高为26.5米，数据显示，坑外水位较低区域位于YDK36+200（地铁二十一号线右线里程）附近，水位相较于基坑周边低1.94米。

由隧道监测单位提供的监测数据显示，地铁隧道沉降最大区域位于地铁二十一号线右线，里程为YDK36+180~YDK36+260，沉降区域长度80米，与水位较低范围基本吻合。

镇龙站基坑内积水最大抽排量为24立方米/

天，随着镇龙站基坑满堂基础施工进度，后续基坑内积水抽排量会变小。

本次回灌拟采用自来水，主水管采用φ20管道，每小时过水量经验值为1.2m³，单口井每天注水量为1.2×24=28.8m³；

根据《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012内容，粉质粘土的渗透系数为0.005-20m/d，地铁隧道底板及结构整体位于粉细砂层、粉质黏土层，主要以细砂为主，渗透性较大，本次计算渗透系数取20 m/d，以天为单位，井内注水量足够的情况下，单口回灌井的作用半径为20m；

镇龙站基坑外水位交底区域长度80米（YDK36+180~YDK36+260），宽度约55米（二十一号线左线左侧与右线右侧之间距离），布设4口回灌井能够覆盖此区域，其中一、二号回灌井位于地铁二十一号线左线与知识城线之间，距离里程YDK36+200的距离分别是20米、60米，距离知识城线的距离为4.3米、5.2米；三、四号回灌井位于地铁二十一号线右线右侧，距离里程YDK36+200的距离分别是20米、60米距离地铁隧道结构边缘5米，井位布置如下图所示：

回灌井直径200mm，井深10米，井壁材料为硬质PVC管材，底部7m开5mm孔眼，并包裹2层尼龙纱布，PVC管四周采用5-20mm碎石回填，地面往下3m采用粘土挤密封堵。注水总管引用自来水管，并分节进行连接。

该工程地板浇筑及增加回灌井后，隧道监测数据已稳定。

4、总结分析

（1）采用挖孔围护桩施工降水加内支撑结构进行基坑支护，降水造成邻近地铁隧道产生附加沉降，正确评价其大小及对地铁工程运营安全的影响具有重要意义。为了减少基坑施工降水对邻近地铁隧道的影响，建议采取如下措施：

1)将止水帷幕设置到不透水层，一方面可以降低基坑内地下水位，另外减少了基坑内水位下降对地铁隧道地下水位的影响；

2)基坑开挖施工过程中围护桩采用跨桩施工，在一定程度上能起到减少基坑水位下降对地铁隧道的影响，减少因水位下降产生的附加沉降；

3)加强施工监测 ，布设观测井和沉降 观测点，定时观测、纪录、分析，随时掌握水位下降和沉降变化动态 ，发现水位下降幅度较大时，及时采取措施。

(2）井点回灌是在井点降水的同时，将抽出的地下水通过回灌井点再灌入地基土层内，水从井点周围土层渗透，在土层中形成一个和降水井点相反的倒转降落漏斗，使降水井点的影响半径不超过回灌井点的范围。这样，回灌井点就以一道隔水帷幕，阻止回灌井点外侧的建筑物下的地下水流失，使地下水位基本保持不变，土层压力仍处于原始平衡状态，从而有效地防止降水井点对周围建筑物的影响。

5、结束语

基坑工程中的降低地下水亦称地下水控制，即在基坑工程施工过程中，地下水要满足支护结构和挖土施工的要求，并且不因地下水位的变化，对基坑周围的环境和设施带来危害。

挖孔围护桩施工降水加内支撑结构进行基坑支护，降水势必造成邻近地铁隧

道产生附加沉降，正确评价其大小及对地铁工程运营安全的影响具有重要意义。

在建筑物密集的场地上进行深基坑施工时，仅仅考虑基坑降水问题是不够的，还要考虑到因过度降水而引起周围原有建筑物地基的不均匀沉降和位移问题，这些不均匀沉降和位移会导致原有建筑物产生沉降、开裂或倾斜。另外，若大量抽起的地下水不加以回灌，会造成水资源的大量浪费。因此，将抽出的地下水重新回灌利用，是降水施工的必然趋势。

参考文献

[1]城市轨道交通既有结构保护技术规范DBJ/T15-120-2017

[2]姚天强.基坑降水手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2006：89-99.

[3] 钱征，张清航.深基坑开挖的降水问题[A].基坑开挖中的岩土工程学术讨论会论文集[C].天津：岩土工程师编辑部，1992：20-22.