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摘要：文章以杭绍城际铁路稽山路站至柯华路站区间风井工程案例为依据，对在深井基坑施工中，基坑围护结构的插入深度，对地下承压水层的隔断程度对降水效果的影响进行研究。通过围护结构施工前后降水试验的对比，得出结论。当增加围护结构深度来隔断⑦层承压水，成本将增加，围护结构插入深度不足，绕流效果不明显时，采用坑外降压，对坑外环境影响较大，故本工程针对⑥层、⑦层承压水均采用坑内降压，由此决定基坑围护深度采用59m地连墙。
关键词：深井基坑；围护深度；承压水；深基坑降水
引言
地下深基坑工程施工中，尤其地下水丰富，基坑深，承压水位埋深浅的工况，基坑降水是必不可少的一道工序，是基坑施工安全性及基坑稳定性的重要保障。基坑开挖前，必须对地下水文情况进行勘察，做基坑降水设计试验，进行基坑降水，降低深基坑施工风险。
1 工程概况
本工程为杭绍城际铁路工程稽山路站至柯华路站区间风井，工程位于绍兴市柯桥区坂湖公园内，周边水系环绕，地下水丰富，基坑围护结构采用1200mm地下连续墙，墙深59m，其中7.577m为素混凝土隔渗墙，51.523m为钢筋混凝土墙。基坑围护结构隔断⑥层承压水，未隔断⑦层承压水，嵌入⑦6层约6.8m。
本工程主体结构外轮廓尺寸为23.4m×24.5m，基坑开挖深度达28.423~29.623m，属于超深小尺寸深井工程，采用叠合墙结构，全盖挖逆作法施工。
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图1 工程总平面图
2 工程地质及水文条件
2.1工程地质
本工程场地标高7.0m，根据钻探揭露的土层沉积年代、沉积环境、岩性特征及物理力学性质，首先根据地层时代（即地层上下顺序及其沉积年代）划分工程地质层，相同沉积年代为同一工程地质层，以阿拉伯数字表示，亚层依据成因类型、岩性、结构构造和物理力学性质进行划分，可将勘探深度范围内的地层划分为7个工程地质层，并细分为18个工程地质亚层。根据上述对工程地质层的划分，自上而下分布如下：
02素填土、②1粉质黏土、②2黏质粉土、③1淤泥质黏土、③2淤泥质粉质黏土、③5粉质黏土、④2粉质黏土、④4黏土、⑥32粉质黏土、⑥5细砂、⑥9砾砂、⑦1粉质黏土、⑦2细砂、⑦3中砂、⑦6圆砾、⑪12强风化凝灰岩、⑪13中风化凝灰岩、⑪31全风化泥质砂岩、⑪32强风化泥质砂岩、⑪33中风化泥质砂岩。
2.2水文条件
根据地勘报告，本工程区间风井处场地内主要分布有⑥、⑦层联合承压含水层，该含水层水量较大，在基坑开挖过程中有发生坑底突涌或流砂的可能。
松散岩类孔隙承压水含水层可划分为⑥4粉砂、⑥5细砂、⑥6圆砾、⑥7中砂、⑥8粗砂、⑥9砾砂等冲海积层（第Ⅰ含水层组）和⑦2细砂、⑦5砾砂、⑦6圆砾等冲积层（第Ⅱ含水层组）。
第Ⅰ层承压水位标高为1.74m，第Ⅱ层承压水位标高为0.98m。承压水受气候影响，水位有一定变化，变化幅度约1～3m。承压水受侧向径流补给，富水性好，具有明显的埋藏深、污水少、水量大、流速慢等特点。
表1 风井各岩层渗透系数参数表
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3 初期降水试验（围护施工前）
3.1试验井设计
本次试验布置6口试验井、观测井。针对⑥4层，本次试验布设3口试验井，井深为50m，滤管长度7m，井壁管直径为φ273mm。针对⑦6层，为确定其初始水位及单井出水量，本次布置3口试验井，井深为57m，滤管长度4m，井壁管直径为φ325mm。
图2 试验井结构剖面图
3.2试验过程
3.2.1初始水位测定
抽水试验开始前，实测各试验井的初始承压水位埋深，⑥层承压水埋深为6.90~7.98m，绝对标高0.10~-0.98m；⑦层承压水位埋深为6.88~7.85m，绝对标高0.12~-0.85m。
各试验井初始水位观测数据如表下表所示。
表3 各试验井初始水位
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3.2.2 抽水试验概况（Y6-1单井抽水试验（50m））
开启Y6-1抽水（井深50m），采用额定流量50m3/h的抽水泵，持续抽水28.8小时后停抽恢复至水位相对稳定。
单井出水量变化见图3，流量见表4
试验期间同步对各试验井进行水位观测。各试验井内水位变化情况如图4所示，在Y6-1单井停止抽水后，对各试验井内的水位进行了跟踪观测，各观测井水位恢复比率曲线如图5所示。稳定后最大水位降深值见表5。
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图3 Y6-1单井试验出水量累积变化
表4 Y6-1单井抽水试验流量表
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图4 Y6-1单井试验期间⑥层和⑦层观测井水位埋深变化
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图5 Y6-1停抽后，⑥层和⑦层各观测井内水位恢复百分比
表5 Y6-1单井抽水稳定后各试验井内的水位降深
4 第二阶段降水试验（围护完成后）
4.1 试验井设计
本次试验坑内降压井3口（井号Y1、Y2、Y3），其中Y1、Y2、Y3井深均为57m；坑内观测用兼备用井2口（井号YG6-1、YG7-1），其中YG6-1井深50m，YG7-1井深57m；坑外前期试验保留的观测井6口（井号S6-1、S6-2、S6-3、S7-1、S7-2、S7-3），其中S6-1~S6-3井深为50m，S7-1~S7-3井深为57m。
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图6 坑内试验井结构示意图
表6 试验井初始水位埋深一览表
试验采用群井抽水试验，采用Y1、Y2、Y3作为抽水井，采用YG6-1、YG7-1、S6-1~S6-3、S7-1~S7-3为观测井，抽水稳定后停止抽水，观测恢复水位。
抽水时同时进行水量观测，观测时间间隔为60min，采用流量表读数，精度读到0.1m3。
群井抽水期间，各降压井均采用额定流量15m3/h的抽水泵进行抽水，平均单井出水量10m3/h，动水位在35m左右。
开Y1~Y3进行群抽试验，抽水48小时后，坑内观测井YG6-1最终水位埋深为24.55m（总水位降深18.22m），坑内观测井YG7-1最终水位埋深为23.45m（总水位降深17.05m）。满足安全系数取1.10时区间风井基坑开挖至底时各部位的安全水位埋深需求。坑外观测井S6-1水位降深0.71m；S6-2水位降深0.16m；S6-3水位降深0.30m；S7-1水位降深1.16m；S7-2水位降深0.75m；S7-3水位降深0.40m。
表7 各观测井水位变化情况表
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5结论
无围护结构时以⑥层Y6-1为抽水井，抽水出水量大，抽水井动降深大，动降深幅度28.46m，其他观测井水位下降⑥层比⑦层大，但均较小，水量补给迅速，停抽后水位恢复速度快，停抽半小时⑥层恢复约80%，⑦层恢复约30%~60%。
有围护结构（59m深地墙）的情况下，以抽水井Y1、Y2、Y3为抽水井，最终动水位埋深均为35m；坑内井YG6-1的总水位降深为18.22m，YG7-1的总水位降深为17.05m，坑外观测井⑥层水位降深为0.16～0.71m，⑦层0.40～1.16m，悬挂式帷幕降水形式下，坑内外水位降深悬殊大，止水帷幕发挥了良好的绕流作用。根据停抽恢复数据，坑内水位恢复速率快，停抽60分钟，坑内观测井YG6-1水位恢复13.65m，恢复比率74.92%，坑内观测井YG7-1水位恢复15.45m，恢复比率90.62%；⑦层的恢复速率快于⑥层的恢复速率。
当围护结构深度为59m时，针对砂性土、圆砾层均采用坑内降压方式，对坑外环境影响大大减弱。围护结构深度小于59m时，针对圆砾层需坑外降压，对坑外环境影响较大；当围护结构深度大于59m时，对⑦层承压水的隔断效果更好，绕流作用更大，同时也大大增加围护结构施工成本。