上海市最深的地鐵基坑——在建中的軌交漢中路樞紐13號線車站基坑工程防沉降施工在近日順利完成。截至目前,漢中路樞紐站附近高層建筑未出現任何沉降現象。該基坑深達33.1米,甚至超過在建的“上海中心”深基坑。
承建方上海城建隧道股份公司表示,該站首次采用地鐵基坑“地下水回灌技術”,將施工開采抽出的地下承壓水回灌到原地層,確保位于中心城區的漢中路站周邊地表“水位零降落、地面零沉降”。利用該技術,未來城市內基坑施工也將有望與惱人的地面沉降告別。
基坑成地面沉降主要誘因
地面塌陷、道路下沉、房屋開裂……近年來,由于地鐵、基坑工程建設引起的地表沉降事故在各大城市屢屢發生,地鐵、基坑施工過程中,施工方過量開采地下水導致地表出現沉降“漏斗”,讓居住在工地附近的人們直呼“傷不起”,成為影響城市地面沉降的主要因素。雖然上海工業用地下水開采已大幅減少,但基坑施工抽降淺層承壓水卻又成為地面沉降的一大誘因。
據上海城建隧道股份軌交漢中路樞紐13號線車站工程項目管理軟件負責人杜毅介紹,該項目地處市中心,是上海目前在建規模最大的換乘車站,地鐵1號線、12號線、13號線在此接軌換乘。同時,該車站也是目前上海最深的地鐵車站——車站基坑深達33.1米,并需要抽降地下58米的第二層承壓水,使水位降落14.6米。車站周邊高層建筑物林立,且大量高樓位于沉降盆內,一旦出現地表沉降后果將不堪設想。對此,建設方創新采用了“隔”、“降”、“灌”并舉的基坑工程承壓水危害綜合治理技術體系,對漢中路站周邊地鐵、建筑沉降“嚴防死守”。
地下水回灌“大胃口”
“隔”、“降”、“灌”技術體系是由上海市科委立項資助,上海城建隧道股份公司牽頭,上海廣聯建設發展有限公司、同濟大學成立產學研聯合體研發的,旨在解決上海市施工過程中的地面沉降問題。該體系以水位控制為前提,以沉降控制為中心,已在世紀大道站、宜山路站等多個工程中得到了成功應用。“該技術體系中的‘隔’是指利用基坑圍護結構,必要時適當加深,使之形成封閉式或懸掛式隔水帷幕,可大幅度減少抽水量,并兼顧了經濟合理性;‘降’是指按降水最小化原則優化降水方案,盡量少抽水;‘灌’則是將抽出的地下水再次回灌入原來的地層,進一步減少大地沉降。”上海城建隧道股份公司總工程師朱雁飛介紹說,這三個環節中,“灌”的難度最大,因為上海施工經常抽降的淺層承壓水中富含鐵離子,一旦接觸空氣就會氧化為紅色的鐵銹沉淀,直接回灌深井很快就會堵死。為了防止這種現象,以往工程都采用優質自來水回灌,但使用自來水不僅耗水量極巨,而且由于自來水管網供應量不足,“小水管”常滿足不了地下水層的“大胃口”,回灌水的缺乏直接影響了回灌效果,導致地面沉降時有發生。
朱雁飛總工程師指出:“上海城建隧道股份的‘隔’、‘降’、‘灌’技術體系采用了抽灌一體化工藝,回灌用水全部來自抽出地表的地下水,不再依賴自來水管網,真正實現了地下水怎么抽上來就怎么灌回去。體系中的‘隔’與‘降’已經有成功運用的案例,但用抽出的沉降水回灌尚屬首次,對建設者而言是一次巨大的挑戰。”
兼顧沉降控制和水資源保護
據悉,自1921年發現地面沉降以來,上海中心城區的地面已平均累計下沉了1.92米,最嚴重地區已下降了2.89米,中心城區形成了地面沉降的洼地,對軌交、高架橋梁等工程的安全運營造成持久影響。“為防止沉降進一步加劇,近年來上海地下水回灌量逐年上升,2011年全市地下水開采量為1350萬噸,回灌量達到了1860萬噸,未來回灌量還將繼續增加。然而,上海的回灌水大多采用符合國家標準的自來水,不但成本高昂,也對城市供水產生了一定的壓力。目前,就軌交13號線漢中路的‘抽灌一體化’的工程實踐來看,預計一個地鐵車站就將回灌、節約16萬噸水。上海正在施工和計劃開工的地鐵、基坑工程較多,如果能夠全部采用該種‘抽灌一體化’工藝,將對城市及工程周邊建筑防沉降工作帶來巨大貢獻。”上海城建隧道股份朱雁飛總工程師表示,根據計劃,未來由該公司建設的地鐵、基坑工程如果需要抽取地下水,將全部采用“隔”、“降”、“灌”體系,在大幅減少抽取總量的基礎上,地下水一律回灌到原地層。
可以預見,隨著承壓水危害綜合治理技術的逐步推廣,大規模的城市建設將更好地兼顧地面沉降控制和地下水資源保護,為各項市政工程提供有力的技術支撐。屆時,地鐵、基坑建設施工導致的降水不會再對周邊建筑產生影響。“隔”、“降”、“灌”技術體系將為城市環境保護提供保障。
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