临近地铁基坑承压水降水环境影响评估

摘要：通过不同止水帷幕深度下地下水不同三维渗流特征对地面沉降的影响分析，在基坑安全前提下，考虑控制基坑降水引起的对临近地铁基坑周边和地铁的地面沉降影响，选择设计围护结构中止水帷幕的最佳深度。

关键词：止水帷幕 基坑降水 地面沉降 地铁

Environmental Impact Assessment Near the subway pit pressurized dewatering

Xu Dan1 Qu Chengsong1

(1.Shanghai Changkai Geotechnical Engineering Company,Shanghai,200070)

Abstruct：Under three different kinds of water proof curtain depth to analysis the influences of groundwater 3 d seepage flow characteristic on ground subsidence.In the foundation pit security premise, in order to control ground settlement influence of the surrounding of foundation pit near the subway and subway caused by dewatering of foundation pit.choose the best depth to design the water curtain of the palisade structure.

Key words ：Waterproof curtain ；dewatering of foundation pit；ground settlement；subway

临近地铁、管线或重要建（构）筑物的深基坑承压水降水对基坑围护深度的选择至关重要[1]。本文以上海某临近地铁基坑为例，通过评估不同止水帷幕深度和开挖工况下，承压水降水引起的相邻地面沉降进行预测分析[2]，对基坑围护不同止水帷幕深度时开挖施工承压水降水对周边环境特别是对地铁的影响作评估，选择设计围护结构中止水帷幕的最佳深度。

1.工程概况

上海临近地铁某基坑位于上海市西部。基坑面积25442m2，地下二层一般开挖深度9.2m。电梯坑中集水井开挖深度12.05m。工程周边环境较复杂，周边管线及道路较多；基地东侧和南侧正在运营的上海轨道交通地铁线，基坑地下室与地铁隧道结构边线最近处水平距离5.9m，地下室底板在外环支线下行线区间隧道上方7.55～9.05m，地铁埋深8.50～17.55米。

图1 基坑平面布置图（一区a、一区b和二区降压降水，预测地面沉降点S1、S2、S3和S4）

场地位于古河道沉积区，自地表以下90.33m深度范围内为第四系河口、滨海、浅海、沼泽相沉积层，主要由饱和粘性土、粉性土以及砂土组成，一般具有成层分布特点，如表1。

场地地基土分布特征表 表1

第⑤2层及第⑦层分别为上海市微承压和第一承压含水层，且两层承压水相通。承压水头随季节、气候、潮汐等因素呈年周期性变化，埋深一般为3～11m。勘察期间测得第⑤2层微承压水水位埋深约为4.26m～5.33m（相应绝对标高约为-0.29m～-1.38m）。根据本区抽水试验反演求得的参数如下。

水文地质参数表 表2

2.基坑承压水稳定性分析

基坑底面设计标高以下存在微承压含水层，微承压含水层顶面埋深约为地面下15.3m，微承压含水层厚度大于13.6m。开挖过程中，防止基坑发生突涌事故，必须进行基坑突涌稳定性分析。基坑底板抗突涌稳定条件：在基坑底板至承压含水层顶板之间土的自重压力应大于承压水含水层顶板处的承压水顶托力。承压水位控制原则是按下式执行：hs・γs > F・γw・hw，式中，F为安全系数（取1.1），hs为基坑开挖深度（m），D 为安全承压水头埋深值（m），γs 为基坑底板至承压含水层顶板间的土层重度的层厚加权平均值（本工程取18kN/m3），γw 为地下水的重度（10kN/m3）。

根据抽水试验，初始水头以4.0m考虑，基坑开挖深度大于8.4m，均需要考虑降低承压含水层水位。本工程基坑深度考虑电梯中集水井深按12.05m计算。

3.承压水降水及其对周边环境影响计算及分析

施工时先施工距离地铁较远的大基坑，待施工完地下一层顶板后，再开挖施工临靠地铁的小基坑，以便尽量减少基坑变形对地铁隧道的影响。降水次序：基坑一区分两个降承压水分区a、b。施工时先对a区降承压水，然后开挖a、b区至第二道支撑处，施工第二道砼支撑，然后继续开挖a区，停止开挖b区，自至a区基础底板浇筑完毕后，再对b区降承压水，然后开挖施工至基础浇筑完毕。最后施工基坑二区。基坑二区由地下连续墙围护,分成3个仓，分层分仓施工，降承压水二区。

按照三种工况前提下，评估分区基坑施工中，承压水降水对周边环境的影响；如表3，考虑五种工况，采用Modflow计算满足稳定性要求时基坑内外水位降深，运用太沙基沉降计算原理[3]，沉降回弹量参照抽水试验结果为34.93%，计算基坑降水稳定后沉降监测点最终沉降值如表3。

承压水降水引起的地面沉降值表 表3

4.结论

采用数值方法模拟基坑降水中围护止水帷幕不同深度可以直观地显示不同深度的止水帷幕下地下水的渗流情况,对于具体工程实践有较好的指导作用。由模拟结果可见在基坑一区和二区内侧围护止水帷幕深度均为34米、二区外侧围护止水帷幕深度为36米的设计方案，承压水降水对周边环境的影响相对较小。本文方法也可以应用于基坑开挖降水时涉及到不同土层、不同渗透系数以及不同边界条件时不同围护结构下降水对地下水位的影响。

参考文献：

[1]瞿成松.邻近多条地铁的基坑降水技术[J].探矿工程（岩土钻掘工程）,2011,38(2):29-35.

[2]姚天强,石振华,曹惠宾.基坑降水手册[M].北京：中国建筑工业出版社,2006.