上海轨道交通12号线项目：水承压隔降灌综合管控技术与设备系统

1.背景和难点

轨道交通换乘枢纽站基坑开挖深度比较深，一般都涉及承压水抽降问题。如何在基坑抽降承压水过程中控制其对周边环境的影响是业内一直难以克服的问题。以往只提出“满足基坑安全条件下，尽量减少降水”的降水设计要求，对周边环境影响没有控制措施，而对于周边有运营轨道交通的工程，则更需要进一步研究具体沉降控制对策。

2.创新成果

（1）“围护-降水设计一体化”的基坑与环境安全控制理念。在基坑降水设计中充分利用围护结构的水力边界，考虑围护结构对地下水运动的阻隔作用，通过三维渗流数值计算和现场试验，首次提出和发展了“围护-降水设计一体化”的基坑与环境安全控制理念（图3-54）。

（2）“四维降水最小化”基坑安全与环境控制方法基于三维空间与时间“四维”概念，结合地质结构、环境要求、降水需求和基坑开挖工况，首次提出分层降压、按需降水和高精度水位控制的方法，实现了水位降深最小化以及实时精确控制，自主研发了工程降水智能化数据采集与远程监控系统（图3-55）。

图3-54　围护结构-抽水井滤管空间关系模式

图3-55　工程降水智能化数据采集与远程监控系统

（3）“抽水-回灌一体化”双水位和双安全控制系统采用数值模拟和现场回灌试验方式确定了适合上海第Ⅰ、Ⅱ层承压水回灌的最优井结构（图3-56、图3-57），首次研制了锰砂接触催化过滤装置（图3-58），将抽出的高矿化度地下水中易沉淀的离子快速去除后用于回灌，避免井点阻塞，净化处理效率达到40 m3/h。首次提出了“抽水-回灌一体化”的基坑内外双水位控制技术，如图3-59所示。

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图3-56　回灌井结构的精细模拟

图3-57　最优井结构现场试验水位-流量关系图

图3-58　锰砂接触催化过滤装置

图3-59　“抽水-回灌-体化”原理图

3.实施成果

以上综合管控技术在上海地铁9号线宜山路站基坑、12号与13号线汉中路站基坑、长江西路、越江隧道浦西工作井等30余个降水工程中成功应用，承压水降深控制精度达到10 cm，回灌的灌抽比达到300%，回灌时间超过90 d，实现了重点保护区水位零降落，降水引起建筑沉降减少至1 mm。