【摘要】本文结合上海迎宾三路隧道基坑降水的施工工艺特点，介绍了适合本基坑降水的方案，并从降水井、井管、降水运行、滤料、排水等方面阐述了降水施工的技术与管理，提出了相应的质量控制措施。
【关键词】基坑降水；井管；真空降水；承压水
1 工程概况
上海市虹桥交通枢纽迎宾三路隧道工程，工程全长约3166m，由接线道路及隧道（明挖段、盾构段）两部分组成，隧道段为双层隧道。隧道全长约2810m，其中明挖段隧道长约1185m，盾构段隧道长约1625m，两端为接线道路。全线设有2个工作井。
2 工程地质、水文条件
2.1 场地地形、地层特征
拟建工程场地地势较为平坦，地面标高在3.75～4.75m。根据勘察资料，场地为古河道沉积区与正常沉积区接触带。在勘探深度范围内，自上而下可分为八个大层，9个亚层及5个夹层。
2.2 水文地质条件
潜水：勘探期间测得地下水位埋深为1.30～1.92m（标高为3.29～2.02m），主要补给来源为大气降水、地表泾流，受气候、季节、降水量的影响而有变化。
承压水：根据承压水测试结果，本场地④T层为微承压水层，⑦及⑧2层为承压含水层。④T层微承压水水位埋深4.10～5.83m（-0.20～-1.53m），⑦层承压水水位埋深5.93～8.21m（-2.04～-4.20m），⑧2层承压水位埋深9.85～10.20m（-5.91～-5.30m）。
3 降水施工目的
根据本工程基坑开挖及基础底板结构施工要求，本方案设计降水的目的为疏干开挖范围内土体中的地下水，方便挖掘机和工人在坑内施工作业；降低坑内土体含水量，提高坑内土体强度；降低下部微承压含水层及承压含水层水位，减少坑底隆起和围护结构的变形量，防止基坑底部突涌的发生，确保施工时基坑底板的抗突涌稳定性。
4 降水方案设计
以本隧道工程场东明挖段（东工作井、东风井、CD01～CD24段）长约602.5m狭长形基坑为例。
4.1 基坑抗突涌稳定性验算原理
基坑开挖后，基坑与承压含水层顶板间距离减小，相应地承压含水层上部土压力也随之减小；当基坑开挖到一定深度后，承压含水层承压水顶托力可能大于其上覆土压力，导致基坑底部失稳，严重危害基坑安全。因此，在基坑开挖过程中，需考虑基坑底部承压含水层的水压力，必要时按需降压，保障基坑安全。
基坑底板抗突涌稳定性条件：基坑底板至承压含水层顶板间的土压力应大于安全系数下承压水的顶托力（如图1）。即：∑h?γs≥Fs?γw?H
其中：h―基坑底至承压含水层顶板间各层土的厚度(m)；
γs―基坑底至承压含水层顶板间的各层土的重度(kN/m3)；
H―承压水位高于承压含水层顶板的高度(m)；
γw―水的重度(kN/m3)，取10kN/m3；
Fs―基坑抗突涌安全系数，取1.10。
4.2 基坑减压降水井布设
按本工程地质、水文及围护结构实际情况，分别对场东明挖段各段（按变形缝划分）基坑底部抗突涌稳定性进行验算
2、开挖标高为每段最低标高；
3、CD20～CD24开挖均较CD19浅，而④t层无明显起伏，不用降压。
经上述验算，⑧层无需考虑承压水的减压；工作井～CD06段经验算需考虑⑦层的降压，由于围护插入承压含水层有一定深度，为了保证降水效果，同时降低对基坑周边环境的影响，综合考虑在坑内布设降压井，共10口（含备用井）；CD08～CD18段、雨水泵房以及风井经验算均需降低④T层微承压含水层水位，但CD08～CD16段④T层被围护结构隔断不单独布设降压井，CD17～CD18段围护结构未将④T层完全隔断，综合考虑单独布置降压井，共2口（1口观测兼备用井），CD19～CD24段无需降压。
4.3 基坑疏干井布设
本工程地层复杂，分布有多层粉性土层及砂性土层，水量丰富，不易疏干；同时开挖土层包括的③层、④层淤泥质土层渗透系数较小，依靠重力自流作用向井内的汇水速度较慢，本工程东工作井～CD19段以及东风井采用超强真空降水井（SVD）对基坑开挖范围内的土层进行疏干降水。根据地层特性，结合超强真空降水井的降水能力，本工程超强真空降水井单井有效抽水面积a井取350m2，井间距10～22m。
本工程CD19段雨水泵房及CD19～CD22段采用普通真空降水井对基坑开挖范围内的土层进行疏干降水，单井有效抽水面积a井取200m2，井间距15～16m进行布设。CD23～CD24段基坑开挖较浅，小于3m，不布置降水井进行降水。
4.4 超强真空降水工艺
本工程所采用的超强真空降水工艺（SVD）针对一般的真空管井真空度难以保证的缺陷，采用特殊的分离式气密性滤水管结构，通过地下水的作用井内密封，形成一个相对密闭的空间，在这个空间内抽气可以形成高于0.08MPa的持续性负压真空。地下水在高强度的负压真空作用下加速向井内汇集，同时，在井外形成一个瞬时真空，将地层中的水吸至井周。同时，在地下工程施工过程中，无论降水井如何暴露，内管始终处于密封状体，可以始终保持高真空度的负压真空（如图2）。
5 降水施工与管理
5.1 深井构造
5.1.1 井壁管：疏干井（超级真空井）及降压井均采用壁厚6mm的钢质井管，井壁管直径均为φ273mm（外径）。
5.1.2 过滤器（滤水管）：所有降压井滤水管外均包一层铁丝网，然后再包一层40目～60目的尼龙网。所有超级真空井下端滤管为特制的缠丝滤管。
5.1.3 沉淀管：沉淀管主要起到过滤器不致因井内沉砂堵塞而影响进水的作用，沉淀管接在滤水管底部，直径与滤水管相同，降压井沉淀管长度为1.00m，超级真空井沉淀管长度为1.50m，沉淀管底口用铁板封死。
5.1.4 降水井采用钢制井管具有以下优点：
基坑开挖过程中，钢制管材相对稳定性 好，安全且利于井管保护；钢制管材韧性好，基坑挖土过程中不容易被毁灭性地破坏；钢制井管的封井效果容易达到设计质量要求。
5.2 成井施工工艺
5.2.1 成井施工
施工机械设备选用GPS-10型工程钻机及其配套设备。成孔时采用正循环回转钻进泥浆护壁的成孔工艺。
（1）钻进成孔
疏干井（超级真空井）及降压井成孔时均一径到底；钻进开孔时应吊紧大钩钢丝绳，轻压慢转，以保证开孔钻进的垂直度。
成孔施工采用孔内自然造浆，钻进过程中泥浆密度控制在1.10～1.15，当提升钻具或停工时，孔内必须压满泥浆，以防止孔壁坍塌。
（2）清孔换浆
钻孔钻进至设计标高后，在提钻前将钻杆提至离孔底0.50m，进行冲孔清除孔内杂物，同时将孔内的泥浆密度逐步调至1.10，孔底沉淤小于30cm，返出的泥浆内不含泥块为止。
（3）下井管
井管进场后，应检查过滤器的缝隙是否符合设计要求。首先必须测量孔深，并对井管滤水管逐根丈量、记录。封堵沉淀管底部，为保证沉淀管底部封堵牢靠，下部封堵铁板不小于6mm。
其次要检查井管焊接，井管焊接接头处应采用套接型，套接接箍长20mm，套入上下井管各10mm；套管接箍与井管焊接焊牢、焊缝均匀，无砂眼，焊缝堆高不小于6mm。
检查完毕后开始下井管，下管时为保证滤水管居中，在滤水管上下两端各设一套直径小于孔径5cm的扶正器，扶正器采用梯形铁环，上下部扶正器铁环应1/2错开，不在同一直线上。
（4）埋填滤料
填滤料前在井管内下入钻杆至离孔底0.30m～0.50m，井管上口应加闷头密封后，从钻杆内泵送泥浆进行边冲孔边逐步调浆使孔内的泥浆从滤水管内向外由井管与孔壁的环状间隙内返浆，使孔内的泥浆密度逐步调到1.05，然后开小泵量按前述井的构造设计要求填入滤料，并随填随测填滤料的高度。直至滤料下入预定位置为止。
5.2.2 洗井
下井管、回填滤料及粘土分孔后，对降压井进行活塞洗井，待洗通滤料后，提出活塞，再利用空压机进行洗井。
活塞直径与井管内径之差约为5mm左右，活塞杆底部必须加活门。洗井时，活塞必须从滤水管下部向上拉，将水拉出孔口，对出水量很少的井可将活塞在过滤器部位上下窜动，冲击孔壁泥皮，此时应向井内边注水边拉活塞。当活塞拉出的水基本不含泥砂后，可换用空压机抽水洗井，吹出管底沉淤，直到水清不含砂为止，疏干井在成井结束后直接用空压机洗井。
洗井完毕后，可以下泵试抽。试抽成功，代表该井成井完毕，可以投入使用。
5.3 降水运行工况
5.3.1 疏干降水运行工况
根据预估，疏干井（超级真空井）宜提前20天进行降水，至少提前7天进行降水，并根据要求加载真空负压，以疏干基坑开挖范围土体。
在疏干井正式抽水前，监测单位应及早施工坑外潜水位观测孔。潜水水位观测孔施工完成后及时开启疏干井进行疏干降水。一般正常情况下，疏干井基本保持24小时连续抽水。出现降水异常时，根据需要进行调整。
超级真空井采用真空泵于外管抽泣抽气、潜水泵于内管抽水的方法降低潜水位，其中每2口井配备1台真空泵，每口井单用一台潜水泵，要求潜水泵的抽水能力大于单井的最大出水量，潜水泵和真空泵同时开启。
5.3.2 工程排水措施
工程降水抽取地下水，减少基坑开挖范围内土体中含水量或降低承压含水层承压水压力，这就要求施工现场必须有合适的排水设施已满足工程降水的需求，确保降水运行排水的顺畅，保障降水效果。
对于施工现场的排水设施，应根据工程实际情况进行设计，但一般应满足以下要求：排水设施应满足工程降水最大出水量的需求，并保障排水的顺畅；应尽量缩短降水井与排水设施之间的距离，减少降水井排水的沿程水头损失，降低抽水设备的扬程消耗；
5.4 减压降水风险控制措施
5.4.1 备用井
在进行物资配备时，应适当考虑配备降水备用物资，在现使用物资出现异常时，及时更换备用物资，确保降水运行的顺利进行。根据预设的减压降水运行工况，在降水运行中选取未开启的降压井作为备用井，备用井内安装相应的备用设备，接好相应的电缆，确保备用井能够随时正常启动。
5.4.2 排水应急预案
降水施工期间正值雨季，往往一场暴雨之后需要排出基坑内大量的明水，这时可能导致基坑边排水沟排水能力不足的情况发生。
在这种情况下，可以考虑将降压井排水管直接接入市政雨水管路，减少排水沟的排水压力，待排水沟恢复排水能力后重新将降压井排水管接入排水沟。
6 结语
基坑的降水工作对整个建筑工程的影响重大，确保降水井的安排合理，井管、滤料选择正确，降水施工运行管理措施有序进行，就可以保证整个工程施工安全顺利的开展。
参考文献
[1]《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002.
[2]《供水水文地质勘察规范》GB50027-2001.
[3]《建筑与市政降水工程技术规范》JGJ/T111.