承压水条件下不同深基坑降水方案探讨分析

文/王 静

城市化发展促进了对地下空间的开发利用，基坑工程尤其是深大基坑工程越来越多。通常深基坑降水有基坑内降水和基坑外降水两种方式，由于坑外降水在降低水位的同时也会对周边环境和相应的地下水位产生较大影响[1～3]，因此目前大多采用坑内降水。

采用桩+旋喷桩、地下连续墙、咬合桩、SMW 等支护形式[4]，将基坑围合成封闭结构，开挖前对基坑内的地下水进行排除，降低坑内土体含水量，提高坑内土体强度，方便挖掘机和工人在坑内施工作业；同时，将地下水降至安全水位以下，增加基坑底板稳定性，确保基坑施工安全。深基坑施工过程中如果能够合理、有效地控制地下水的降排，可为施工质量、工程周期、安全风险防范提供可靠的保障[5～6]。

本文针对典型特征的地层条件，结合场地环境特征，分别从降水井数量、降水井深度、降水效果、基坑排水量、基坑降水对坑外水位影响等方面，对基坑工程的两种降水方案进行了对比分析，最后给出不同方案的适用条件，为类似的基坑降水工程提供参考。

1 工程概况

天津某地铁车站长375.5 m；纵向由小里程向大里程为2‰下坡，正线线间距15.2 m；岛式站台，有效站台宽度12 m。车站标准段总宽度为21.1 m，基坑深为17.03 m；小里程盾构井段宽25.7 m，基坑深18.66 m；大里程盾构井段宽48.77 m，基坑深19.66 m。

工程范围内地下水主要包括上部潜水及下部承压水。上部潜水埋深1.70～2.90 m（高程0.54～1.95 m），其中沼泽相沉积层（Q41h）粉质黏土⑦及下组陆相冲积层(Q41al)粉质黏土⑧1属极微透水～微透水层，可视为潜水含水层与其下承压含水层的相对隔水层；第一承压水主要赋存在⑨2粉砂、⑨21细砂、⑨23黏质粉土、⑩21粉砂、⑩22细砂、4粉砂、41细砂层中，为巨厚连通含水层，厚度超过20 m，水头为大沽标高-1.18 m。

基坑采用地下连续墙+内支撑的支护形式，标准段地下连续墙深31.5 m，隔断上部潜水含水层；开挖面以下约4 m 的深度揭露第一承压含水层，第一承压含水层底部延伸至42 m，地下连续墙未隔断第一承压含水层。

2 基坑降水方案比选

按照常规坑内降水方案，降水井深至基底以下约6 m，即降水井进入到承压含水层3 m 左右；止水帷幕未隔断承压含水层，坑内降水势必造成坑外承压水水位下降，从而作用于坑外已有建构筑物。

为尽量减小基坑降水对周边环境的影响，采用坑内疏干+减压井的方案，尽量减少减压井的开启时间以及承压水的排出量，最大程度上降低坑内降水对坑外的影响。见图1。

图1 两种方案

2.1 常规坑内降水方案

1）降水井深度。一般设置在基底以下5～6 m，根据基坑标准段和端头井开挖深度，降水井深度设置为24、26 m。

2）降水井数量。根据天津地区经验，单井有效疏干面积按250 m2考虑，考虑20%的备用井，基坑开挖面积4774 m2，经计算，基坑内共布置20口降水井和4口备用井。

3）基坑涌水量。由于降水井进入到了承压含水层，基坑涌水量计算包括上部潜水疏干水量以及下部承压水的涌水量两部分，上部潜水的疏干水量依据DBT 29-229—2014《建筑基坑降水工程技术规程》5.6.2节基坑帷幕截断降水目的含水层的封闭式疏干降水进行计算；下部承压水出水量依据5.6.3节基坑抗突涌稳定性不满足要求，需降压降水时，降压出水量进行计算。

抽水时间暂定60 d，基坑总涌水量12.3万m3。

4）降水对周边水位影响。降水60 d 后，坑外潜水水位在距离基坑最近处降深为2.2 m，承压水降深为6.8 m。见图2。

图2 常规坑内降水后坑外水位降深

2.2 坑内疏干+减压井方案

1）降水井深度。为体现分层降水，上部疏干井设置在承压含水层顶部以上至少2 m，综合考虑疏干井深度为20 m；针对承压含水层设置减压井，减压井滤水管设置6 m，井深为30 m。

2）降水井数量。疏干井的数量仍按照单井有效疏干面积250 m2考虑，20%的备用井，基坑内共布置24口疏干降水井。

减压井设置8 口。对照基坑开挖深度，减压井按需开启。见表1。

表1 基坑开挖深度与减压井水位对应关系m

由表1 可知，根据现场实际施工条件，当基坑开挖深度超过13.39 m 才需要开启减压井，此时前期降水运行约20 d，距离后期降水运行结束还有大约40 d时间。

3）基坑涌水量。疏干井抽水时间为60 d，减压井开启时间根据表1 及实际运行时间，按运行40 d 计算。基坑总涌水量8.4万m3

4）降水对周边水位影响。降水60 d后，坑外潜水水位在距离基坑最近处降深为1.2 m，承压水水位降深为4.5 m。见图3。

图3 坑内疏干+减压井降水后坑外水位降深

2.3 对比分析

1）降水井深度设置有一定的改变，坑内疏干+减压井方案降水井设置深度不进入到下部承压含水层。

2）常规坑内降水方案在降水初期便开始降承压含水层地下水；而坑内疏干+减压井方案在土方开挖40 d后才开启减压井，极大降低了对承压含水层的扰动。

3）坑内疏干+减压井方案比常规坑内降水方案少排出水量接近4万m3，在一定程度上保护了水资源。

4）常规坑内降水方案仅有降水井，比坑内疏干+减压井方案少了减压井，更利于降水井的保护，同时成井施工和运行成本会有所降低。

5）相比常规坑内降水方案，坑内疏干+减压井方案降水井运行对坑外各含水层水位影响较小，因此对周边环境影响较小。

3 结论

每种方案均有其适用条件，针对不同地层条件及周边环境的要求，选择最佳的方案。

1）对于止水帷幕截断承压含水层的情况，更适合采用常规坑内降水方案。

2）对于基底接近承压含水层且止水帷幕未隔断承压含水层，周边环境较为敏感的情况，更适合采用坑内疏干+减压井方案。