武漢地鐵三號線范湖站降水方案研究

施利 安永林

摘 要；在地下水發育的地方修建地鐵車站，經常會遇到如何處理地下水的問題。為了更好地解決武漢地鐵三號線范湖站深基坑降水問題，首先對車站工程概況做了介紹，由于本車站圍護結構地下連續墻，墻底已進入相對隔水層，墻體已有效阻隔了坑內、外第四系砂層中的地下水水力聯系，為了降低坑內外水頭差過大對圍護結構的影響，本車站降水采用坑內疏干降水、坑外設置減壓井的思路，并進行了相應的設計，包括基坑出水量、水泵選擇、降水井數量等。

關鍵詞：深基坑 降水設計 總涌水量

中圖分類號：U463 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）02（a）-0069-01

1 工程概況

武漢市軌道交通三號線第十一標段范湖站土建工程位于青年路與常青路及規劃馬場角路交叉口的東側，沿規劃馬場角路下呈東西向布置，與2號線范湖站通過通道換乘。本站為地下三跨三層12.5m島式站臺，車站主體結構外包尺寸為267×21.6×24.8m（長×寬×高），車站頂部覆土約3.3～3.6m。范湖站附屬工程包括6個出入口、4個緊急疏散口、3組風亭及一個換乘通道；出入口及風亭分設于規劃馬場角路兩側路邊。

2 降水井設計

由于本車站圍護結構地下連續墻，墻底已進入相對隔水層（強風化砂巖），墻體已有效阻隔了坑內、外第四系砂層中的地下水水力聯系，為了降低坑內外水頭差過大對圍護結構的影響，本車站降水采用坑內疏干降水、坑外設置減壓井的思路進行設計。

2.1 疏干井設計

疏干井的布置，滿足基坑開挖及施工要求，確保基坑施工安全、順利進行。

對于降水過程中，基坑內明水、降雨等外來水源不在方案設計范圍內。

按照上述原則，采用下式計算確定：

基坑降水總量按：Q=FSW計算，

其中，Q為基坑內總抽水量（m3）；F為基坑面積（m2）；S為含水層頂板至設計安全水位面的距離（m）；W為含水層原天然平均含水率（%） 。

西端頭盾構井：

F=28.3m×17.1m=483.93m2

S=13.5m

W=0.1

Q=653.2m3

車站主體：

F=241.9m×23m=5563.7㎡

S=12m

W=0.1

Q=6676.4m3

水泵選擇

根據上述計算結果，基坑內疏干井采用選用QJ200-20-40型號深井潛水泵，揚程是40m，電機功率為5.5kW，水泵小時流量為20 m3/h，所以，日抽水量為20×24=480m3/d。

降水井數量：

N=Q/q+1

q=單井出水量480m3/d

西端盾構井 N=2.36口

車站主體 N=14.9口

根據基坑形狀、單井影響范圍及土層特點，還有業主對西端頭井的工期要求等，西端盾構井實際布置4口降水井，車站主體實際布置15口降水井，2個基坑共布置降水井19口，本次未專門設計觀測井，以部分降水井兼觀測井。

根據基坑工程經驗，為達到基坑干開挖要求，疏干井井深一般在基坑內深度為40m～45m。

根據計算結果，本工程主體基坑共布置疏干井19口，具體分布情況見表1：

2.2 減壓井設計

武漢市常年地下水位大致為地下8m，范湖站地下連續墻為落地式地連墻，隔斷基坑內外水系，當基坑內水位降至一定程度時，基坑內外水位差加大，導致地連墻承受的壓力加大，從而對圍護結構的安全性造成極大影響。

因此在基坑外側應加設減壓井，減壓井同時兼作監測井的作用，當基坑內降水井工作一段時間后測得坑外減壓井水位未下降，則說明圍護結構封閉性較好，需要適當的降低坑外水位，此時應在基坑外設置減壓井。

基坑外布置減壓井數量的計算如下：

（1）

式中：Q為基坑降水出水量（m3/d）；k為滲透系數，按降水經驗，取k=12m/d；m為含水層厚度，M=31m；S為基坑中心水位降。

按上述抗突涌驗算，取S=13m；R為降水期間影響半徑，取R=252m；r0為大井園概化半徑，取r0=0.29（a+b）=0.29×（267+21.6）=84m。

計算結果：

Q=23574 m3/d

單井抽水量計算：

=120×3.14×0.25×15×=3595 （注：r井管內徑0.25；l濾管長度15m）

水泵選擇

根據上述計算結果，基坑外減壓井選用QJ200-150-33型號深井潛水泵。揚程為33m，電機功率為5.5kW；水泵小時流量150 m3/h，所以日抽水量為150×24=3600m3/d，大于單井涌水量3595m3/d，滿足要求。

降水井數量：

根據公式：N=Q/q+1

N=8口

為盡量使降落漏斗平緩，經優化布置，天漢降水軟件模擬計算后，實際需要8口減壓井，就能很好地將承壓水降至4m～7m標高，方能滿足基坑安全要求。

根據降水需要，基坑外降水井采用40m深井即可滿足要求。

當基坑內降水井工作一段時間后測得坑外減壓井水位也有相應的下降時，則說明圍護結構封閉性不是很好，有大量水通過縫隙流入到坑內，需要加大坑內降水力度，而此時坑外則不能大量降水，以免對周圍房屋、管線等造成影響，此種情況可適當減少減壓井的數量，布置到合理的位置即可。

3 結語

（1）為了降低坑內外水頭差過大對圍護結構的影響，本車站降水采用坑內疏干降水、坑外設置減壓井的思路進行設計。

（2）必須在地下連續墻全封閉后才能進行抽水；同時進行降水觀測，內容包括井涌水量（Q）、水位降深（S），以掌握動態，指導降水運行，不斷優化降水運行方案。

參考文獻

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[3] 上海峰.地鐵深基坑降水技術探討[J].科學之友2011（11）：64-65.