蘇州地鐵深基坑降水設計施工運行技術

郭 享 張明飛 王占生 童立元

蘇州地鐵深基坑降水設計施工運行技術

郭 享 張明飛 王占生 童立元

深基坑降水設計施工運行是深基坑降水工程的重要組成部分，文章對蘇州地鐵4號線多個深基坑降水工程進行了分析探討，并就地鐵深基坑工程降水井的設計、施工和運行管理等的具體操作步驟、參數和方法等若干技術問題進行了闡述。

地鐵；深基坑降水；設計；施工；運行

1 降水設計

降水設計包括降水方案設計和管井構造設計。

1.1 降水方案設計

降水工程應以“以水位降深控制為前提，以沉降控制為目標，隔-降-灌并舉”為綜合治理理念，并遵循“分層分區降水”、“按需降水”、“降水最小化”的基本原則。

降水可以采用輕型井點、噴射井點和管井等方法。鑒于地鐵基坑的重要性，市區降水均采用管井。管井在降水中根據用途不同，分為疏干井、減壓井、回灌井（往往兼做觀測井）和觀測井。疏干井和減壓井隔水帷幕插入深度、混合井的選擇以及井群布置形式是降水方案中的重點也是難點。

1.1.1 隔水帷幕插入深度取值

對于深度不小于15 m并且面積大于2 000 m2的大型基坑，目的含水層隔水帷幕插入深度建議取值不小于目的含水層厚度的70%或不小于8 m；對于深度不大于9 m或面積不大于500 m2的小型基坑，目的含水層隔水帷幕插入深度建議取值不小于目的含水層厚度的50%或不小于6 m；同時，設置管井降水和回灌井。

對于主體工程中的局部承壓含水層，一般應完全隔斷；若因厚度大或埋深大而不能完全隔斷時，應符合本節上述規定；對于車站出入口、停車線等附屬結構并且基坑深度小于10 m時，建議隔水帷幕底部伸入目的含水層厚度的30%以上或不小于5 m。

1.1.2 混合井或獨立井選擇

當水文地質結構相對簡單，圍護結構隔斷含水層可以使用混合井。當水文地質結構復雜，考慮這種連通會導致抽水過量，建議疏干井和減壓井獨立設計，并在基坑外側設置回灌井，間距20～40 m。

1.1.3 井群布置形式

如果基坑四周圍護結構插入土層深度相同，可采用均勻布井的方案。如果基坑四周圍護結構插入土層深度不同，為達到水位降深相同，可采用不均勻布井方案。

1.2 管井結構設計

1.2.1 疏干井井管結構設計

疏干井結構如圖1所示，主要包括井管、濾管和沉淀管。 井管及濾管宜采用直徑和壁厚相同的水泥礫石濾管井或鋼管，水泥礫石濾管外徑不小于360 mm。鋼管外徑不小于273 mm，壁厚應不小于3 mm。濾管長度根據含水層厚度而定，濾管底部應設置1～2 m同直徑的沉淀管。濾管孔隙率一般宜在15%～30%。根據不同土層的粒徑級配，外包40～60目尼龍網或其他過濾網。

圖1 疏干井結構示意圖（單位：mm）

1.2.2 減壓井井管結構設計

減壓井結構如圖2所示，與疏干井不同的是，井管一般只采用鋼管，壁厚應不小于4 mm，當減壓井深度大于40 m時，壁厚不小于6 mm。井管外徑不小于273 mm，成孔直徑不小于600 mm。濾管應布置于降水目的承壓水層中。沉淀管、濾管孔隙率和過濾網與疏干井相同。

圖2 減壓井結構示意圖（單位：mm）

1.2.3 觀測井井管結構設計

井管及濾管與疏干井設計相同，但潛水觀測井井深一般比基坑普遍深度大2～3 m，且不得超出潛水含水層范圍，井孔直徑與井管直徑差不小于300 mm。目的含水層觀測井如在坑內同時為減壓備用井，在觀測時不得開啟。目的含水層觀測井應根據目的含水層的深度進行設置。

2 降水施工

管井降水井施工流程：施工準備→測量定位→放樣孔位→機械安裝→材料到位整理→鉆進成孔→終孔→清孔調漿→安放井管→填濾料→洗井→封井→驗收簽字。

在降水工程施工前應編制《降水工程施工組織設計》。當在施工中發現與降水設計條件不符時，應及時提出優化設計，經取得設計認可后方可施工。管井施工應在基坑擋土、抗滲（隔水帷幕）結構、坑內外土體加固和防滲加固等施工完成后進行。

管井降水井施工中洗井和封井的重難點如下。

2.1 洗井

在洗井前，承壓水位觀測井和減壓井必須按照國家和地方規范要求進行層間止水效果檢驗。

水泥礫石濾管井宜采用水泵或空壓機等方法洗井，不宜采用活塞方法洗井。鋼管井宜采用水泵、空壓機或活塞等方法洗井。水泵法洗井持續時間，疏干井不應小于48 h，減壓井及承壓水觀測井不應少于24 h。活塞洗井持續時間，疏干井不宜少于8 h，減壓井及承壓水觀測井不宜少于4 h。

2.2 封井

封井在施工安全和質量中占據重要地位，因其施工難度較大，易出現滲漏反復的情況，所以，不僅封井時間要精確，封井的方案最好也要1套以上，要更加周密和詳細。對于疏干井來說，封井時間一般在開挖結束后。對于減壓井，坑內減壓井在基坑底板澆筑完成后，進行逐漸停抽，待下2層板強度達到設計強度停止減壓降水，待結構下1層板施工結束后至頂板覆土前這個時間段進行封井，封井方案按減壓井封井方案執行。疏干井封井和減壓井封井如圖3、4所示。

圖3 疏干井封井示意圖

3 運行管理

降水運行應采用“分步、按需、受控”的降水運行原則。為減少降水對周邊環境的影響，在降水運行過程中，要做到隨開挖深度的加深，逐步降低地下水位，并始終保持地下水位位于開挖面以下1～2 m。疏干井應提前預抽水，保證疏干效果。降水運行也要根據用途的不同而有所差異。

3.1 疏干井降水運行要求

（1）必須在地下連續墻全封閉后方可開始抽水。

（2）預抽水應在基坑開挖20天前進行，隨著開挖深度的加深，當井管采用水泥管時，可逐節拆除上部井管；若采用鋼管井，井管不應該拆除，應進行保護，直至開挖至設計標高后一并拔除。

圖4 減壓井封井示意圖

（3）在成井施工階段應邊施工邊抽水。

（4）為了保證疏干井降水效果，采用真空深井法，真空度不小于-0.06 MPa。

（5）根據實際開挖工況和施工進度，確保潛水位在基坑開挖面以下保證疏干效果。

（6）抽水運行過程中應隨時檢查設備運行狀況，發現故障及時排除。

（7）疏干井抽水時，潛水泵抽水間隔時間由短至長，抽干后應立即停泵。

（8）抽水過程中應做好記錄，不斷優化運行方案。

（9）在降水結束后按照封井方案進行封井。

（10）疏干井設置醒目標識，方便辨認與保護。

3.2 減壓井降水運行要求

（1）根據抽水試驗所得水文地質參數、相關規范要求以及基坑分段開挖和支撐的施工實際工況，提出開啟減壓井的數量和井號，計算承壓水位的安全深度，以指導降水運行。

（2）減壓井降水應24 h連續抽水。

（3）降水運行時開動抽水井個數和抽水量大小，應根據基坑開挖深度和安全承壓水頭埋深要求進行控制。水位觀測通過未抽水的減壓井及備用井進行。

（4）減壓降水運行過程中，每天將抽水量和承壓水位的動態情況報告總包和監理。

（5）在降深過大時，應及時采取減少減壓井單位涌水量，甚至關閉部分降水井。在降深不足時，增加減壓井單位涌水量或開啟備用井，控制減壓井水位，做到保證基坑安全的同時，盡量減少對基坑周邊環境的影響。

（6）在抽取承壓水時加密基坑周邊的監測工作。

（7）底板施工完成后，包括養護階段和上部結構施工階段，應逐步減少減壓井的開啟數量，直至關閉所有減壓井。

（8）降水工作全部結束后，會同總包、監理單位確定減壓井封井時間，并按照封井方案進行封井。

（9）工作現場應備有雙電源，確保降水連續運行。

（10）在進行減壓井平面設計時，應考慮井位避開支撐、梁、柱等結構，并將其布置在混凝土支撐近旁以便在減壓降水運行時進行提放水泵等操作。

[1] 駱祖江，李朗，姚天強，等. 松散承壓含水層地區深基坑降水三維滲流與地面沉降耦合模型[J].巖土工程學報，2006，28 (11).

[2] 駱祖江，劉金寶，李朗. 第四紀松散沉積層地下水疏降與地面沉降三維全耦合數值模擬[J]. 巖土工程學報，2008，30 (2).

[3] 唐業清，李啟民，崔江余. 基坑工程事故分析與處理[M]. 北京:中國建筑工業出版社，1999.

[4] 蔣紅星，李龍，馮芳. 深基坑支護工程中的地下水防治問題研究[J]. 中國煤田地質，2003 (1).

[5] 婁榮祥，蘭韡，繆俊發. 承壓水降水運行信息化管理與風險控制[J].地下空間與工程學報，2009 (5).

責任編輯 朱開明

Design and Construction Technology of Deep Foundation Pit Dewatering in Suzhou Metro

Guo Xiang, Zhang Mingfei, Wang Zhansheng, Tong Liyuan

The dewatering design and construction of deep foundation pit is an important part of the deep foundation pit dewatering works. The paper analyzes and discusses the dewatering engineering of Suzhou metro line 4, and some technical problems and diffi culties, such as design, construction and operation management of the dewatering wells in metro deep foundation pit are described.

metro, deep foundation pit dewatering, design, construction, operation

TU 46

2015-06-06

郭享：蘇州市軌道交通集團有限公司，工程師，江蘇蘇州 215004