上海11号线御桥路站抽水试验及方案设计

沈 驰 张英英

0 引言

随着城市化建设的进展，上海地区地铁工程越来越多，车站基坑的深度越来越深。对于类似于上海地区的软土地基中的深基坑而言，浅部土层的高含水量引起的土体强度低、开挖时的滑坡及土体倾覆以及基坑下部承压水引起的基坑底突涌是常见的风险。如此，则需对相关含水层进行降水处理，如今浅部含水层的疏干降水以及深层承压含水层的减压降水分别独立进行的降水方式在业内被普遍接受。

对于上海轨道交通11号线御桥路站，车站基坑涉及浅部含水层的疏干及下部承压含水层的减压。在本工程中，经过抽水试验研究，采用了承压水及上部潜水共同降水的方式，并取得了良好的效果，既保证了基坑的安全，又对周边环境造成较小的影响，同时大大降低了工程成本，减少了降水井在基坑内的占用空间，方便了基坑内施工的进行。

1 工程及地质概况

11号线御桥路基坑挖深17.47 m～19.78 m，地墙深度为32 m～33 m。基坑的周边环境较为复杂，车站围护结构距离南侧12层居民楼仅14.4 m，对于基坑降水而言，降水方法不当将对该居民楼产生较大的沉降影响。

场地属滨海平原地貌类型，对基坑开挖造成主要影响的土层自上而下依次为:

①1填土，②1粉质粘土，②3砂质粉土夹粘，③1淤泥质粉质粘土，③2粘质粉土，③3淤泥质粉质粘土夹粉砂，④淤泥质粘土，⑤11粘土，⑤1A粉质粘土夹粉砂，⑤12粉质粘土夹粉砂，⑤2砂质粉土夹粘，⑤3A粉质粘土夹粉砂(局部互层)，⑤3B粉质粘土夹粉砂。⑤1A层及⑤2层为微承压含水层，⑤2层下伏⑤3A层PS值基本在3 MPa～5 MPa，土层中含有大量粉砂，与⑤2层可能存在水力联系。本工程围护隔断⑤2层但未隔断⑤3A层。

2 降水设计初步方案

根据地质资料及水文资料分析，车站围护未隔断微承压含水层，为确保降水满足基坑安全同时减少对坑外环境影响，初步设计采用疏干及降压独立设计的原则，于坑内布置了针对开挖土体疏干井及针对微承压水的降压井。

根据初步方案的计算，以主体基坑东段35轴～44轴基坑为例，坑内共布置8口疏干井及6口降压井。其中疏干井井深16 m，井底位于微承压含水层顶以上4 m，降压井井深32 m，于坑底以下微承压含水层中设置滤管。

初步方案将承压水对基坑的风险降至最低，能确保基坑及周边环境的安全。但井数过多，占用坑内大量空间，影响坑内挖土、支撑等施工，同时较大的施工成本也是其缺点之一。

为此，在确定最终方案前进行了一次抽水试验，以查明微承压含水层各层之间的特点及关系，为寻求更合理的方案提供依据。

3 抽水试验

抽水试验共布置5口试验井进行，主要目的为确定⑤层土相关亚层之间的水力联系，主要包括⑤12与⑤2之间的水力联系，以及⑤2与⑤3A之间的水力联系。其中S-12-1井深为25 m，滤管主要位于⑤1A层与⑤12层;S-2-1～S-2-3井深为32 m，滤管主要位于⑤2层;S-3A-1井深为39 m，滤管主要位于⑤3A层。抽水试验井平面相对位置及井结构见图1。

图1 抽水试验井平面相对位置图

试验共分三个阶段进行，具体试验过程见表1。

表1 抽水试验主要过程一览表

抽水试验的主要观测数据如下:

1)S-2-2单井试验期间，各观测井水位埋深变化情况见图2。

图2 层S-2-2单井抽水各观测井水位过程曲线

图3 层两井抽水各观测井水位过程曲线

图4 层S-3A-1单井抽水层S-2-2水位过程曲线

2)S-2-1，S-2-2两井试验期间，各观测井水位埋深变化情况见图3。

3)⑤3A层S-3A-1单井试验期间，观测井水位埋深变化情况见图4。

根据三组试验数据进行对比分析，⑤2层与⑤12层之间有一定的水力联系，而⑤2层与⑤3A层之间水力联系微弱。

根据御桥路站基坑设计，基坑围护深入⑤3A层，并将⑤2层隔断，针对⑤2层降压可考虑加深坑内部分疏干井至⑤2层达到降压目的。

4 优化方案

根据抽水试验结果，⑤2层与⑤3A层之间水力联系微弱，主体基坑围护隔断⑤2层，故可设置上部含水层与⑤2层的混合降水井，在疏干上部土层的同时降低微承压含水层的水位。

以主体基坑东段35轴～44轴基坑为例，方案优化后，坑内共布置6口混合井及1口降压井。其中3口混合井深度为26 m，深入坑底以下约6 m，未深入至⑤2层;3口混合井井深为31 m，井底至⑤2层层底;1口降压井为针对微承压含水层的观测备用井。

优化方案中根据试验结果设置混合井，仍能保证基坑安全及周边环境安全。坑内井数较初步方案大大减少，节省了降水井占用坑内的空间，对基坑内挖土、支撑等环节的施工的影响减小，同时较大的减少了施工成本。

5 运行结果及总结

本工程实际按照优化方案施工。降水井施工完成后进行预抽水，至基坑开挖时预抽水约一个月，基坑开挖前测得开挖土层综合水位埋深为16.4 m，坑底微承压含水层水位埋深为18.7 m，降水效果显著。根据监测单位监测数据，预抽水运行期间，坑外观测孔水位无明显变化，基坑周边各地面沉降观测点测得数据无明显异常。

根据本工程抽水试验、降水设计方案及施工运行情况，对本工程总结如下:

1)本工程第⑤层土的各个亚层分布复杂，砂性土及粘性土层层间错，土层渗透系数极不均匀。本次通过抽水试验查明了其各个亚层的水文地质特性及相互间的水力联系。最终根据抽水试验结果制定了合理的降水方案，解决了初步方案施工困难、运行管理难度大、成本高等问题，并最终在控制对周边环境影响的前提下安全地完成了降水作业。2)对于上海地区，第⑤层的亚层中赋存的微承压含水层普遍分布，常见的有⑤2层及⑤3层，且一般较深的基坑均涉及微承压含水层的降压，本工程的顺利完成也为以后类似工程的降水提供了参考依据。

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