地鐵車站深基坑降水技術探討

李顯

【摘 要】降排水施工是否成功，在很大程度上決定著深基坑施工的成功與否。同時由于地下工程的復雜性，基坑開挖過程中出現局部地質變異性大、局部流砂或涌水等現象，而且往往是多種因素綜合作用。筆者總結多條地鐵深基坑具體工程，闡述了基坑降水設計及施工中的技術問題。

【關鍵詞】地鐵車站；深基坑；降水設計；減壓井

在地下水位較高的地區開挖地鐵深基坑時，由于含水層被切斷，在壓差作用下，地下水必然會不斷地滲流入基坑，如不進行基坑降排水工作，將會造成基坑浸水，使現場施工條件變差，地基承載力下降，在動水壓力作用下還可能引起流砂、管涌和基坑失穩等現象。同時若降水處理不當，會引發施工險情，并嚴重滯后工期。因此，為確保基坑施工安全，必須采取有效的輔助降排水措施，基本保證無水作業，確保地鐵施工安全、質量和工期。

1 降水作用

根據地鐵施工特點，一般采用管井降水，主要作用防比坑壁和基底滲水，保證基底干燥，便于施工，同時減少孔隙水壓力，提高土體固結強度，增強土體抗剪強度，在有承壓水頭的基坑，減少承壓水頭對基坑底板的頂托力，防比基坑突涌。在顆粒級配均勻而細的砂性土等符合流砂和管涌條件的軟弱富水地層，選擇合適的降低地卜水或水頭的方法，可以有效的避免流砂、管涌、基底隆起等病害，防比坑壁土體的坍塌。

2 降水方法

常用的基坑降水方法有集水明排、輕型井點及多級輕型井點、電滲井點、真空井點、管井（深井）等方法，采用哪種方法與滲透系數、降水深度及適應地層有關。管井（深井）降水降深一般大于10m，滲透系數大于6～10，適合粉質薪土、砂質薪土、各類砂土、礫砂、卵石等地層，在地鐵施工中廣泛使用。

地鐵基坑降水一般分坑內降水、坑外降水及坑內外結合。基坑圍護不設比水帷幕，群井設在坑內或坑外無明顯差別，為施工方便一般采取坑外降水。當帶有比水帷幕的圍護結構深入降水目的的含水深度小于3m～6m，并小于含水層厚度的20%～30%，一般坑內、外降水差別不大，當群井放在坑外時過濾器頂部應放在圍護結構底部以卜；當比水帷幕的圍護結構深入降水目的的含水層深度達10m～15m或15m以上，或占含水層厚度的30%～80%時，或當比水帷幕的圍護結構深入降水目的的含水層底板以卜，一般采用坑內降水。

3 地鐵降水設計的原則

由于地鐵建設工程降水其復雜程度遠遠大于一般基坑降水工程，因此，除滿足一般降水規范要求外，還必須遵循以下原則：

1）根據地鐵降水工程的特點，以“安全至上、質量第一”為準則確保施工安全；

2）降水井布置重點考慮對交通、周邊環境的影響，減少降水施工、抽水所占用的地面空間；

3）降水井布置要避開地下管線、地下構筑物，控制距橋梁、建筑物基礎的距離；

4）必須有效控制降水引起建筑物沉降以及對地下水環境的影響；

5）必須要考慮降水工程實施的可行性，施工工藝成熟，完成設計的可靠性，對地下水資源的保護，降低降水工程成本；

6）降水結束后，對降水設施的處理必須符合市政管理的有關規定。

4 降水方案的設計

降水方案的設計一般分為制定階段、優化階段、運行階段。在降水方案的制定階段，應搜集已有的地質、水文資料，根據基坑情況（面積、深度、支護形式、施工時問和周期）、周邊環境（周邊建筑物情況、管線、排水等），并結合臨近工區類似降水情況制定降水方案。進入優化和實施方案階段應通過現場抽水實驗取得實測的水文地質參數，一般應通過單孔抽水或布置1個和多個觀測孔的非穩定流抽水實驗來獲取含水層的參數，作為優化的設計依據。根據優化的設計方案，進行部分降水井的群井抽水，將實測資料和設計資料比較，調整參數，并根據群井抽水的環境監測資料，制定運行方案。

5 降水井施工工藝

5.1 成孔

由于地層中卵石粒徑較大，反循環鉆機施工有可能會產生斜孔或卡鉆導致無法施工，可采用旋挖鉆機鉆孔。確保孔徑不小于設計孔徑.考慮抽水期間沉淀物沉積的影響，成井深度略大于設計深度。鉆孔過程中做好成孔記錄，并采集土樣，核對含水層所在部位和土的顆粒組成。

5.2 清孔

井管下入前進行清孔作業，清孔采取注入清水置換，利用砂石泵抽出沉渣，并測定井深。

5.3 下井管

井管采用無砂硅濾水管，在預制混凝土管鞋上放置井管，同時水位以下包纏尼龍濾網，緩緩下放，當管口與井口相差200mm時，接上節井管。井管要高出地而不小于200mm，并加蓋防水雨布臨時保護。

5.4 填濾料

下管后立即填入濾料。采用人工方法沿井孔四周均勻連續填入。濾料填至井口下lm處，其上用粘土回填夯實。

5.5 洗井

回填濾料完成后，要及時進行洗井，防止井底沉渣厚度過人或無砂管孔隙堵死；洗井時間不少于3個臺班，要求基本達到水清。洗井結束后應進行單井試抽水試驗，當出水量小于預計水量時，應采取其它處理措施以增人出水量，必要時應重新施工降水井。

5.6 水泵安裝

將潛水泵及泵管吊放至井底以上1.5m處。安裝并接通電源，做到一井一泵一閘一漏，檢查水位繼電制動抽水裝置和漏電保護系統。

5.7 試抽

洗井后，對井管進行單井試抽，如有異常情況，重新洗井，并再次進行抽水試驗。

5.8 排水管路安裝

沿基坑邊緣設置排水管溝，將每個降水井的排水管匯入排水管溝，利于維修、監控；管路過路段設置保護套管，避免重車碾壓破壞管路，造成滲漏。

6 降水施工及運行質量保證

根據降水井設計要求，土方開挖前在東西基坑圍護結構外側分別施工24， 28眼降水井，與一期暗挖段建成的降水井封閉成環，為保證后期降水效果，降水井施工及運行過程中嚴格控制降水井施工質量。

6.1 確保降水井深度

降水井鉆孔完畢后山專人進行量測，確保井深滿足要求，保證接觸而積進而保證降水井透水性能和效果。

6.2 嚴格控制濾料質量

降水井采用潔凈的濾料從井底向上至地表以下3m，在井管與孔壁之間的空隙均勻圍填。濾料規格為含水層篩分粒徑的5～10倍，且最人粒徑5cm，級配良好。濾料按照設計要求嚴格篩選，選取粒徑合適的級配碎石，反復清洗干凈；嚴格控制濾料回填的時間及高度。

6.3 洗井要徹底

洗井是成井工藝中重要的一道工序。一口井能否發揮作用，取決于洗井的質量。在濾管四周填濾料后立即進行洗井，清除停留在孔內和透水層中的泥漿與孔壁的泥漿。疏通透水層，并在井周圍形成良好的反濾層。洗井過程中觀測水位及出水量變化情況。

6.4 做好試抽工作

試抽應連續進行，不應中途間斷。需要維修或更換水泵時，應逐一進行。抽水開始后，應逐一檢查單井出水量、出水含砂量。當含砂量過人，可將水泵上提，如含砂量仍然較人，應重新洗井。

6.5 提前降水

按照施工進度計劃，在基坑開挖前15天提前進行降水，以保證能及時降低基坑內的地下水位。

6.6 降水維護與動態監測

施工中要做好嚴格的監測管理工作，通過動態的信息管理，對監測數據及時處理并及時反饋以指導施工。如有異常情況，應及時通知有關各方采取有效的應急措施，防止工程事故的發生。

7 結語

降水施工在深基坑明挖施工中占據主導地位，它控制著施工進度與基礎工程的安全。合理的設計和一流的成井質量是降水成功的關鍵。通過大井法計算承壓水作用下基坑涌水量是可行的，能準確地確定井深、井數和井距布置。合理的設計思路和布井模式又是降水成本控制的重要環節。

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[責任編輯：薛俊歌]