生产性抽水试验在某基坑工程中的应用

马 涛，王 静

（上海长凯岩土工程有限公司，上海 200093）

随着地铁工程的快速发展及地下空间的开发、利用，深基坑建设向着更大、更深的方向发展，对周边环境保护的要求也越来越高[1]。落底式止水帷幕能够切断基坑内外的水力联系，减小基坑降水对周边建筑及环境的影响，可是一旦止水帷幕存在渗漏缺陷，势必会给基坑工程带来安全隐患[2～3]。

开挖过程中，在基坑内外水头差的作用下，发生止水帷幕渗漏的风险大，一旦出现对应含水层位置的渗漏，处理难度加大，需要耗费大量的人力、物力；还会加大基坑自身安全风险，直接对坑外建构筑物及管线造成不利影响[4～5]。地下水埋深较浅的富水地层区域，基坑开挖前有必要进行生产性抽水试验，通过基坑外侧布置的观测井和第三方监测数据，初步判定止水帷幕效果。

本文依据天津地铁某基坑降水工程，开展基坑开挖前的生产性抽水试验，验证止水帷幕的隔水效果及降水井的设计是否能满足基坑开挖要求[6～7]。

1 工程概况

天津某地铁车站全长474.2 m，正线线间距15 m，为地下二层岛式站台车站，标准段基坑深度约为17.27 m、宽度为20.7 m，盾构井段基坑深度为19.76 m、宽度为24.9 m。车站北则为居民区以及临建设施，邻近车站住宅分别为24、28、32层高层建筑，距离车站主体结构最近为26.49 m，均为框架剪力墙结构，桩基础;高层裙房距离车站主体结构最近为17.4 m，框架结构，桩基础。车站南侧为空地。

基坑围护结构采用地下连续墙+内支撑的支护形式，端头井位置地下连续墙底部埋深38.3 m,标准段地下连续墙底埋深35.3 m。基坑标准段沿竖向设置4道支撑+1道换撑，小里程盾构井处设置4道支撑+1道换撑，大里程端头井设置5道支撑+1道换撑，标准段及盾构井第一道支撑为钢筋混凝土支撑，其余均为钢支撑。见图1。

图1 主体基坑地下连续墙平面布置

2 地质及水文情况

基坑开挖范围内主要为素填土、淤泥质黏土、粉质黏土及粉土；地下水主要为潜水、第一承压水及第二承压水。潜水主要赋存于人工填土层，新近沉积层及第Ⅰ海相层中的粉土、黏性土与淤泥质土互层的地层中，多为透镜体分布，稳定水位0.80～4.10 m(高程-0.64～2.73 m)。第一层承压水主要赋存在⑧2黏质粉土、⑧23砂质粉土、⑧24粉砂、⑨2黏质粉土、⑨23砂质粉土、⑨24粉砂中，呈透镜体分布，埋深15.9～27.7 m（高程-12.37～-23.75 m），水位4.10～4.18 m（高程-0.65～-0.64 m）。第二层承压水主要赋存在第Ⅳ陆相层中的⑪2黏质粉土、⑪23砂质粉土、⑪24、⑪4粉砂中，稳定水位4.67～5.62 m（高程-2.33～-0.98 m）。

3 生产性抽水试验

3.1 试验目的

1）检验降水井的成井质量，得到单井出水量。

2）通过群井试验检验疏干降水效果，判断坑内降水井布置是否满足将基坑水位降至基底以下1 m的要求。

3）观察坑外观测井水位变化，初步判断止水帷幕的封闭效果。

3.2 试验安排

试验分为单井试验和群井试验。见图2和表1。

图2 试验井平面布置

3.2.1 单井试验

由于本工程基坑比常规车站基坑长，为验证成井质量及出水量情况，在坑内选取2口疏干井S-5、S-18为抽水井，将水泵放置在井底，试验期间一次性降水，同步观测基坑内外观测井水位变化情况。抽水时间为1 d，水位恢复时间1 d。

3.2.2 群井试验

群井试验结合基坑开挖深度，分3步进行。

第1步：降水井水泵放置在地面下15 m，预留2口降水井（S-5、S-18）作为坑内水位观测井，同时运行坑内其他降水井，同步观测基坑内外各观测井和承压井水位变化情况，同时记录各抽水井出水量，抽水持续时间为2 d。

第2步：降水井水泵放置深度为井底，预留2口降水井（S-5、S-18）作为坑内水位观测井，同步观测基坑内外各观测井和减压井水位变化情况，同时记录各抽水井出水量。抽水持续时间为3 d。

第3步：抽水完成后进行水位恢复，时间为1 d。

3.3 试验结果

群井试验期间，坑外潜水观测井整体变化平稳，除QG-5、QG9、QG-10观测井数据较大，超过80 cm，其他观测井水位平均下降31 cm。对潜水水位下降较大的几口观测井进行分析，3口井均在降水第一阶段（水泵深度15 m左右）水位降深较大。坑外承压含水层水位降深平均0.82 m。见表2

表2 分阶段异常数据点位水位下降值 m

根据试验期间坑内降水坑外水位阶段性变化情况，初步认为异常点位置附近的地下连续墙接缝存在局部薄弱点且较大可能位于15 m以上的位置。这是因为：

1）群井试验第一阶段水位降深速率大于第二阶段；

2）水位恢复阶段，异常点位潜水观测井仍有下降趋势。

4 处理措施及局部验证

在降水试验期间观测井QG-5、QG-9、QG-10累计降深分别为840、930、980 mm，达到累计预警值，需要对潜水水位预警处周边地下连续墙接缝背侧采用双高压旋喷桩进行处理，处理完成后通过局部抽水试验进行验证。

在B-1-93、B-1-94、B-1-95、B-1-100、B-1-101、B-1-134、B-1-135、B-1-136地下连续墙接缝处进行高压旋喷加固，采用桩径为800 mm、桩中心距为500 mm旋喷桩，深度为23 m。加固处理之后，在相对应的基坑内选取S-19、S-21、S-32降水井，验证加固处理后的坑外观测井水位变化情况。

加固处理完成后24 h，基坑内相对应的位置启动降水井进行了局部降水试验，试验时间为24 h。试验期间，对应坑外潜水观测井降深为9～12 cm，承压水观测井降深为3～21 cm，水位降深较小，水位变化幅度一致，认为坑内降水对坑外浅层水影响较小，进行加过措施后，止水效果良好。

5 结论与建议

在开挖过程中出现渗漏水的情况，一方面需要动用大量的人力、物力和财力去进行抢险，同时会耽误施工周期，对工程产生不利的影响；另一方面一旦渗漏严重，对周边环境也会产生不利影响。因此如果能通过生产性降水试验对整体基坑围护结构的封闭性进行一个预判，能够很大程度上降低基坑开挖过程中出现的渗漏水风险及抢险过程中的损失。

根据降水试验期间坑外观测井数据，发现了基坑围护结构薄弱点的位置，处理后基坑封闭效果良好，满足土方开挖条件。生产性抽水试验在基坑围护结构封闭之后进行，能够完全模拟基坑降水的过程，明确的验证了坑内水位是否能降至开挖面以下满足基坑开挖要求，同时验证了在该工况下，基坑止水帷幕止水效果，对坑内降水井的设计及对坑外风险的预判有极其重要的作用。□■