（铁狮门投资咨询（上海）有限公司 上海 200124）
【摘 要】上海城市高速建设进程中，地铁的建设规模居全国第一，已建地铁周边的深基坑项目层出不穷。在深基坑的开挖过程中，坑内降水必不可少，但这会影响地铁隧道周围土层的含水量，从而扰动地铁周边土层，对轨道交通运行安全产生巨大隐患。因此需要在项目建设之初，就要对地铁隧道结构的变形进行监测，关注深基坑施工过程中降水情况等因素，采取回灌井等必要措施，以确保地铁结构安全，使得城市轨交建设稳步发展。 本文谨以上海前滩地区项目为例，浅谈回灌井的理论及应用。
【关键词】深基坑；地铁隧道；降水；回灌井
【中图分类号】U451 【文献标识码】A 【文章编号】1002-8544（2017）10-0157-03
1.项目概况
本项目位于上海浦东前滩地区，地处黄浦江两岸地区南延伸段的中南部，是后世博时期上海城市核心开发区域。北侧紧贴耀华地区，距离世博会场址不到3公里，东侧紧贴三林、杨思等居住密集地区，南侧是城市规划绿地。
本项目共有五个地块组成，分别为22，24，28，30及37地块，由上海陆家嘴（集团）有限公司和美国铁狮门公司联合开发建设（项目所在前滩地区规划图见图1）。其中24、30、37地块紧邻运行的轨道交通8、11号线，因此，在项目建设过程中采取适当的措施，确保地铁运行期间的安全是整个项目建设的重中之重。
3.地块与地铁关系
24地块：轨道交通地铁8号线从本地块东侧地下穿过，距离基坑围护最近处约为36.8m。本地块为地下三层，开挖最深处约为-16m，围护结构靠近地铁侧区域采用Ф850三轴搅拌桩作为隔离桩，深度为55m，深入⑤3a层2m，及1m厚地下墙，深38m的围护形式。
30地块：基坑东侧紧邻轨道交通8号线，基坑围护与地铁距离最近为10m。本地块为地下二层，基坑分3个区域开挖，围护结构布置为靠近地铁侧采用800厚地下连续墙，墙深25m，外侧搅拌桩止水帷幕，深度42m，远离地铁侧采用φ900@1050钻孔灌注桩+φ850搅拌桩止水帷幕的围护形式，止水帷幕深30m。（基坑围护结构与地铁关系示意图见图2）
37地块：基坑东侧为轨道交通8号线东方体育中心站~凌兆新村站区间隧道，离开基坑水平最近处为15.1m；本地块地下二层，分4个基坑区域开挖，靠近地铁侧的围护结构为地下连续墙，深度为42m。（各地块与地铁关系平面示意图见图3）
图3 各地块和地铁的平面位置关系
4.回灌井措施相关理论及运用
4.1 回灌井实施目的
根据上海申通地铁集团有限公司（下文简称“申通地铁”）要求，地铁周边项目应避免同时开挖及同时降水。但由于工期紧迫，本项目临近地铁地块的地下部分施工进度存在交叉：37地块自2015年7月基坑开挖至2015年12月地下结构完成，24地块自2015年9月基坑开挖至2016年5月地下结构完成，30地块自2016年1月基坑开挖至2016年8月地下室结构完成。
自2015年7月始，申通地铁下属上海地铁维保中心监护工程部就已对本地块影响范围内的地铁隧道结构进行垂直及水平位移的数据监测。
以24地块附近地铁结构的监测数据为例，垂直位移最大值统计如表2。
监测数据显示，从2016年1月开始，地铁8号线区间沉降逐步增大，已超出累计报警值，趋势还将不断加大，地铁结构及轨道交通的运行安全受到极大威胁。
究其原因，虽然相邻多个地块的基坑是交错施工，但相继都进行了坑内降水，基坑围护也未完全隔断含水层，造成整个区域的地下（微）承压水，以地铁沿线为中心，呈漏斗型下降，从而导致地铁结构周围土层支撑力不够而引起下沉。
为有效控制地铁的沉降，确保轨道交通运行的安全，申通地铁会同项目开发商，组成专项小组，决定立即采取对基底土层（ 微）承压水的回灌，直到将地铁区域下部（微）承压水水头恢复至初始水头-50cm以内，以控制地铁的下沉趋势。
4.2 回灌井工作原理
把清洁的水注入回灌井内，井周围的地下水位就会不断地上升，上升后的水位称之为回灌水位hc，由于回灌井中的回灌水位与地下水位的静水位之间形成一个水头差，注入回灌井里的水才有可能向含水层里渗流。当渗流量与注入量保持平衡时则回灌水位就不再继续上升而稳定下来，此时在回灌井周围形成一个水位的上升锥，其形状与抽水的下降漏斗相似，只是方向相反。在回灌井的回灌水位最高，向四周回灌水位逐渐降低，直至与静水位相重合，由重合点到回灌井中心轴线的距离称为回灌影响半径Rc。回灌水位hc与静水位H之差，称为水位升幅Sc，（如图4所示）
回灌井的回灌量与含水层的渗透性有密切关系，在不同渗透性能的含水层中，井的回灌量差别很大。为了保持一定的回灌量，渗透性好的含水层，井中的回灌水位较小；反之渗透性愈差，井中所需的回灌水位就愈高。
图4 回灌井作用机理示意图
4.3 回灌井设计及布置
根据水文地质条件显示，地块下部存在两层微承压含水层（⑤2a和⑤2c）和一层承压含水层（⑦层），情况较为复杂，现有观测井兼回灌井均只进入⑤2a层（其间距为15～20m），离地铁最近的30地块的止水帷幕深度为42m，因此针对微承压水回灌井井深将按40m考虑（同时回灌⑤2a和⑤2c层）。对于下部承压含水层，考虑到地层的起伏特点，井深按75m考虑，按地铁公司要求每5口回灌井设置1口⑦层回灌井。
24号地块原有观测兼回灌井7口（井深35m），30号地块原有观测兼回灌井8口（井深25m），37号地块原有观测井5口（井深25m）。
本次回灌井一方面利用各地块地铁侧坑外已有的回灌井进行回灌，另一方面在各地块坑外靠近地铁侧按15m间距增加⑤2c层回灌井及按每5口回灌井设置1口⑦层观测兼回灌井。
本次新增回灌井为：40m回灌井13口，编号H1~H13；25m回灌井2口，编号HG9~HG10；75m回灌井3口，编号H7-1~H7-3。（回灌井平面位置如图5所示）
考虑到回灌井与围护及地铁边线距离较近，回灌不采用加压回灌方式，而采用全自动定水头回灌，严格控制回灌井回扬。
图6 回灌水过滤装置
5.3 回灌井内水位控制
考虑到回灌井与围护以及地铁的关系，本次回灌不采用加压回灌，采用全自动灌水装置进行定水头回灌（见图7），保证回灌井的回灌水位控制在设计位置，保持水位在回灌井井口下50cm（当观测孔水位满足要求时，可降低回灌井井内水位）。
图7 全自动灌水装置
5.4 回灌井回扬
回灌后回灌井内容易产生一定量气泡，大量气泡聚集在滤管周围会阻止回灌水进入含水层中；同时，地下水中可能存在的悬浮物会堵塞滤管与滤料。因此，在回灌过程中宏必须定期进行中间回扬，通过回灌井内的回扬设备排出回灌井的空气和悬浮物，保障回灌的可持续。回扬频率1次/周，每次回扬开启水泵5次，水泵开启5～10min，间隔30min后再启动水泵。
5.5 回灌井的流量记录
对每口回灌井应装水表，记录每小时的回灌量。
5.6 回灌后的水位记录
每天对布设的观测井进行观测，并做好记录。
6.回灌井实施效果
本次前滩地区项目施工，地铁区域结构受地块内降水影响，沉降超过累计报警值（20 mm）且有不断加大趋势，现场立即采取切实可行的回灌井措施。自2016年5月14日始至2017年1月19日止，施工利用地块原有观测井及新增回灌井进行洁净水的回灌，补充地下水，抬高基坑底部（微）承压水水位，使得地铁结构周边土体因水位下降而引起的沉降得以有效控制（回灌后监测数据见表3），确保了轨道交通的安全运行。
参考文献
[1]《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）.
[2]《供水水文地质勘察规范》（GB50027-2001）.
[3]《岩土工程勘察规范》（DGJ08-37-2012）.
[4]《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）.
[5]《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJ/T111-98）.
[6]《基坑工程技术规范》（DG/TJ08-61-2010）.
论文作者:周晓聪
论文发表刊物:《建筑知识》2017年10期
论文发表时间:2017/7/11
标签：地铁论文; 地块论文; 基坑论文; 水位论文; 含水层论文; 结构论文; 灌水论文; 《建筑知识》2017年10期论文;