基坑回灌承压层控沉

基坑回灌承压层控沉

凌牧 1，朱鹏岗 2，张明部 3, 尹志豪 4, 孙浩阳 5

中国建筑第八工程局上海公司，上海 静安

摘 要：近年来，随着中国经济发展水平的不断提高，高层和超高层建筑在中国各个地区均不断涌现，同时出现一系列的深基坑工程，此时当地下连续墙或者止水帷幕不能完全隔断地下承压水层时，由于基坑内外水相通，基坑内抽水作业会导致相邻建筑物地下承压水流入基坑，从而造成不均匀沉降，引起地面沉陷，更有甚者造成相邻房屋倒塌的严重生产事故；所以当前基坑施工一般会采用人工回灌的措施进行水头补充，从而维持地下承压水位的相对平稳，从而达到控制地面沉降的目的。

本文以中建八局上海分公司承建的安康苑一期项目为例，以安康苑项目建设过程的降水辅助介绍，对基坑控沉理论进行进一步的相关介绍。

关键词：人工回灌、承压水层、地面沉降、基坑沉降控制

0. 研究背景

上海市位于长江三角洲入海口东南前缘，面积约6340.5Km²，成陆较晚，除西南部有高出数十米至近百米的零星残丘陵外，全区地势平坦。境内地面标高(吴淞高程)大多在3.5～4.5m之间。地貌上整个地形呈现东高、西低形态,西部为淀泖洼地,东部为碟缘高地。上海地区第四纪地层十分发育，除西部、西南部剥蚀丘陵有基岩隆起出露外，其余地区均有第四纪地层覆盖，厚度一般介于200～320m之间，西南较薄，为100～250m，向东北增厚至300～400m。按沉积相大致可划分为二部分：1)下部，埋深通常约145～320m间，以褐黄色为主，夹杂蓝灰、黄绿色网纹或杂斑的杂色粘土与灰色白色为主的砂砾互层,称之为“杂色层”,为早更新世陆相沉积物；2)上部，埋深通常指约145m以上，是以灰色为主，夹有绿、黄、褐黄等色的粘土，与浅灰、黄灰色粉砂性土互层，称为“灰色层”，属中更新世以来海陆频繁过渡、海洋渐占优势环境下的沉积物。上海地区内多属于软土地区，因此地基处理存在较大的难度，研究回灌控制地基沉降具有很大的意义。

根据中华人民共和国住房和城乡建设部于二零零九年五月十三日发布《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》中的附属文件，深基坑工程为：

（一）开挖深度超过5m（含5m）的基坑（槽）的土方开挖、支护、降水工程。

（二）开挖深度虽未超过5m，但地质条件、周围环境和地下管线复杂，或影响毗邻建筑（构筑）物安全的基坑（槽）的土方开挖、支护。

安康苑一期项目位于上海市静安区，东临康乐路，南邻安庆路，西临浙江北路，北邻天目东路，为3栋47层住宅楼，高度为150m，基础埋深18.8m；13栋2~3层会所及风貌保护住宅、配套及商务中心，地下车库，开挖深度约为18.0m，属于深基坑危大工程。

2 国内外研究现状

由于城市建设过程中，降水处理是一个老大难的建设问题，世界各地的学者都对城市沉降和降水引起变形的特点进行了诸多研究。在沿海城市沉降方面， 孙文娟^[1]等根据某地铁车站基坑的三维有限元模型，分析了地下水渗流场的变化及基坑降水引起的地面沉降变化。沈水龙^[2]等对上海地质构造进行了详细的研究，提出深层含水层的过度开采是导致地表沉降的主要原因，并介绍了上海地层分布和各层地下水的补给，预测上海地质特点可能带来的灾害。段梅^[3]等根据珠三角的区域地质、水文地质条件和地面沉降现状条件，分析地面沉降影响因素，构建风险评价体系，开展地面沉降风险综合评价，并提出应对措施。

N. Phien-wei 等^[4]针对曼谷及周边地区，提出地下水的过度开采是导致地面沉降的主要原因，而回灌在一定程度上是控制地面沉降的有效方法，并结合具体试验进行了研究。金小荣、俞建霖^[5]等利用二维有限元法分析了基坑降水中弹性模量、降水深度和渗透系数对周围土体沉降性状的影响，并比较了止水帷幕和回灌两种控制土体沉降的措施。骆冠勇等^[6]基于太沙基一维固结理论，从理论上推导了承压含水层减压引起沉降的计算方法，并结合具体工程进行分析。

迄今为止，相对成熟的关于地表沉降理论都指向了地下承压水层的变化情况，这也就是说通过控制承压水层可以有效解决地表不均匀沉降的问题，采取人工回灌填充承压水层的方式可以有效的减少深基坑工程的不均匀沉降，降低基坑垮塌等危重事件的产生。

3 安康苑控制沉降方法

3.1上海地下水情况

上 海市承压水的大体流向为从南到北，从东至西，由于承压水层是相对封闭的水带，所以如果不能得到及时的补充，承压水将面临不断减少的困境。上海市的地下水开采经历了近200年，随着上海市人口的激增和上海市经济的迅速发展，上海市地下水的大量开采，以及高层和超高层建筑的不断建成，上海市地下水已经处于急需补充承压水的境况。

图

1 长三角地区第四纪地质剖面图

自意大利威尼斯首次发现地表沉降，世界多国均发现了该现象，上海市自1921年发现沉降以来，中心城区已经累计沉降3m，通过人工回灌承压水层，上海市的沉降速率已经控制在了年平均沉降量在10mm以内。

3.2安康苑项目控沉

安康苑项目属于深基坑工程，基坑开挖深度深、开挖面积大，且根据地勘报告项目开挖过程中要降低承压水层的水位龙头，将其控制在安全埋深以内，从而防止基坑底部发生突涌，确保施工时基坑底板的稳定性。

安康苑项目基坑安全等级为一级，周边环境保护等级为一级，项目周围敏感建筑物多。本项目围护设计采用“两墙合一”的地连墙隔断承压水层，但考虑到地连墙施工过程中诸多不可控因素以及项目的基坑安全及环境保护等级要求高，因此在基坑降水过程中需要密切关注坑内外水位变化以及沉降监测结果，保证周围建筑物不能存在较大的不均匀沉降，同时如果情况紧急需要增设应急回灌井。

降水过程中需要关注：排查井点的出水量，判断是否存在堵塞问题，如果堵塞需要进行洗井，同时每层土方开挖时需要预留足够的预抽水时间，此外抽水降压过程中，时刻关注现场水位，并及时进行人工回灌，保证密切监测承压层水位下降速率，以此保证基坑不会出现大范围沉降，以及引发周围建筑的不均匀沉降。

4 结 语

基坑回灌承压层控沉已经是一个较为成熟和完善的施工理论，就当前中国来说，大量的高层建筑带来基坑处理和地表不均匀沉降的诸多问题。

通过人工回灌补充承压水水头，可以很大程度上解决由于降水带来了承压水层水位的降低所带来的周围建筑的不均匀沉降，保证基坑系统的稳定性，减少伤害事件的发生，因此，研究清楚承压水层水位变化对沉降的影响具有重大意义。

[参 考 文 献]

[1] 孙文娟，沈水龙，李耀良，等．基坑开挖前降水引起的地面沉降的工程实例分析[J]．岩土工程学报，2008(S1)：314-318．

[2] 段梅．广东珠海-坦洲地区地面沉降风险评价[J]．中国地质灾害与防治学报，2017，28(2)：69-77.

[3] 金小荣，俞建霖，祝哨晨，等．基坑降水引起周围土体沉降性状分析[J]．岩土力学，2005(10)：54-60．