深基坑施工中承压水风险控制要点

深基坑施工中承压水风险控制要点 刘勇刘勇上海市市政工程建设处上海市市政工程建设处 摘要摘要 已经发生的许多重大建设工程事故表明，承压水已成为导致建设工程事 故的关键因素之一。当停止降水、降水失效或未采取有效的承压水治理措 施，导致承压水水位大于安全高度时，将发生严重的突涌破坏，本文根据 实际工作经验，总结，归纳、梳理了深基坑承压水风险控制技术措施，择 其要点进行阐述，供参考。 关键词关键词深基坑施工风险控制要点 引言引言 近年来，国内轨道交通建设得到了突飞猛进的发展。根据2005年统计资 料，我国共有20 多个城市正在建设或规划建设轨道交通项目，其中基本符 合国务院规定建设标准的城市18个，初步统计近期规划建设55条轨道交通 线路，约1500公里长，总投资达到5000亿元，而目前在建线路总长度超过 390公里。就上海地区而言，2010 年之前将有超过400km的轨道交通线投入 运营。轨道交通建设向纵深发展，松散软土区蕴藏的丰富的承压含水层地 下水，对工程施工安全的威胁越来越大，人为改变承压水渗流场对建筑环 境、城市生存环境的安全威胁也越来越大。因此，轨道交通建设工程中， 承压水引发的施工安全及环境安全风险日益增长，能否有效及安全地控制 承压水已成为影响轨道交通建设工程成功及否的关键因素之一。 在轨道交通工程建设中，对承压水风险尚缺乏完善的控制体系及有效措 施。上海市的大规模城市建设活动始于上世纪80 年代中期，地下工程建设 活动的频度及规模近年发生了巨增。随着地下工程建设活动的日益加剧， 承压含水层地下水对工程建设的重要影响逐渐显现，人们对承压水的工程 特性的了解和认识经历了漫长的过程。在遭遇了许多因承压水处理不当而 引起的重大工程事故、承受了重大的经济损失及人员伤亡等惨痛教训之后， 人们逐渐认识到承压水的工程特性，并逐渐重视承压水的重要影响。近年 来，虽然承压水的重要性已得到了土木工程界的广泛关注及重视，但是， 人们对承压水风险的认识仍处于较为肤浅的阶段，对风险的认识及评估缺 少有效的工具及方法，在承压水风险控制方面还未建立完善的管理体系及 有效的规避风险的措施。 在地下工程施工期间，对于深度较大的基坑工程，为防止深层承压水水 头的顶托作用而可能发生的坑底土层突涌、基坑倒塌，通常必须采用深层 减压降水的办法，降低深层承压含水层地下水水头，达到基坑稳定及施工 安全的目的。由于地下工程施工周期较长，连续降低地下水位一般延续数 月至一年以上，导致浅层地下水位下降及深层承压水头的大幅度下降。地 下水位（头）下降不仅改变了含水层组内的渗流场，而且改变了含水层组 内各层土骨架的有效应力场的时空分布，从而导致了地层变形，并由此引 起相邻建构筑物的变形及破坏，相邻地面产生沉降。目前的研究成果表 明，地下水位下降导致地层发生压密变形，地下水位上升导致地层发生膨 胀变形。因此，地下水对地下工程的施工安全性具有重要影响，地下水位 的升降，对相邻建筑环境的安全性具有重要的影响。目前，在轨道交通建 设中，大多数工程的承压水减压降水效果可确保施工顺利安全进行，且未 对环境造成不良影响。例如，在轨道交通4号线董家渡隧道修复工程中，基 坑开挖最大深度达41.00m，开挖深度范围内已揭露第一承压含水层，且第 一、二、三承压含水层连通，基坑减压降水的风险极大。经过精心设计及 施工，在减压降水控制承压水方面取得了很好的效果。但是，少数工程的 减压降水效果令人担忧，对工程建设及环境产生了不良影响。 已经发生的许多重大建设工程事故表明，承压水已成为导致建设工程事 故的关键因素之一。当停止降水、降水失效或未采取有效的承压水治理措 施，导致承压水水位大于安全高度时，将发生严重的突涌破坏，坑外发生 严重的水土流失、地面沉降或沉陷，围护结构发生严重的下沉、歪斜、破 坏或失稳，最终引发严重的工程事故，延缓或停滞工程建设，并可能造成 严重的人员伤亡及/或巨大的经济损失。当降水方法选用不当，导致坑外承 压水水位降深过大时，坑外将产生分布范围较大、绝对值较大的地面沉降， 引发严重的环境岩土工程问题，相邻建（构）筑物可能发生不同程度的损 坏，如相邻建筑物的倾斜、开裂甚至倾倒破坏，相邻市政管线的损坏或毁 坏，以及相邻地面交通设施、地下交通线路的严重损坏等，影响社会稳定、 人民的生命及财产安全等。随着地下空间开发规模及深度的不断扩大，引 发承压水风险的因素、概率日趋增加，风险等级日趋提高，控制承压水风 险的重要性日益增加。探索和建立完善的承压水风险的控制体系及方法， 已成为亟待解决的重要课题。经过20 多年的研究及工程实践，在承压水控 制技术方面，已有较成熟的设计理论、技术标准、施工工艺及运行技术等。 但是，在轨道交通建设领域，针对承压水风险控制，专门的理论及工程应 用方面的研究相对较为滞后。 控制承压水方法包括地基加固、 冰冻法或降水等。 承压水减压降水技术、 地层冻结技术、注浆堵漏技术、盾构施工中的防渗技术等，作为控制承压 水的专项技术，对确保轨道交通建设安全、避免风险事件发生及工程抢险 等，均发挥了各自重要的作用。本文根据近年来的研究成果及实际工作经 验，总结，归纳、梳理了深基坑风险控制技术措施，就其要点进行阐述， 供参考。 一、勘察风险控制要点一、勘察风险控制要点 1.1.承压含水层划分不准确的控制要点承压含水层划分不准确的控制要点 1.1.严格按规范布置勘探工作量，对于宽度大于20m的车站应沿车站两侧对 称布孔。 详勘期间如现场条件限制，造成勘探孔距离大，或勘探孔距离地铁边 线较远的区域，在施工前应进行补勘，确保消除漏划局部分布的承压 含水层的风险源。 1.2.承压含水层的土层定名应根据野外记录、静探曲线以及室内试验结果 综合确定，避免因土层定名及实际情况不符导致的承压含水层（尤其 是微承压含水层）漏划的风险事件发生。 1.3.承压含水层分层界线附近宜加密取土或标贯试验的间距。 1.4.针对静探探管倾斜，易导致承压含水层顶底板埋深及实际情况不符的 问题， 进入暗绿色硬土层或贯入深度大于30m时， 应分次贯入下护套管； 或采用测斜装置等措施，确保承压含水层分层深度的准确性。 1.5.勘察单位应加强对从业人员的岗位培训、职业道德和技术技能的培训。 同时应制定详细的野外作业操作规程，工程负责人应加强对现场监管。 2.2.水文资料不完整或不准确的风险控制要点水文资料不完整或不准确的风险控制要点 2.1.勘察人员应根据承压含水层分布特征及工程性质，分析判断承压水对 工程的影响程度，当初步判断盾构进出洞时可能引发水土突涌时，应 布置实测承压水水头的工作。 2.2.现场进行承压水水头观测时，应加强野外作业管理，严格按正确的操 作规程施工，做好被观测承压含水层及其他含水层的隔水措施、孔内泥 浆应清除干净，应连续观测至承压水水位稳定为止（根据含水层土性不 同，一般观测时间需5-10天以上）。 2.3.勘察报告除提供勘察期间的承压水水位外，还应收集区域承压水水位 资料，以满足基坑突涌评价应按不利组合考虑的要求_（即按施工周期 内可能出现的高水位进行价）。 2.4.应进行现场渗透试验，综合室内渗透试验和现场注水试验综合确定土 层渗透系数。对于不均匀