復雜地層地鐵深基坑開挖降水施工技術

溫起峰

摘要：基坑開挖支護的安全是地鐵施工過程中的控制重點。場地附近交通繁忙，周邊為密集居民區，且離基坑太近，地下管線復雜，施工中需加強管線及建筑物的保護。結合成都地鐵5號線一期工程實例，研究降水施工技術，確保了基坑開挖的安全，同時該技術的研究也為類似工程施工提供了借鑒和參考。

關鍵詞：復雜地層、地鐵深基坑開挖、降水

1、引言

目前隨著國家城市化進程推進和國內大中型城市發展，市區交通出行問題越來越突出，城市軌道、輕軌交通也隨即迅速發展。為緩解路面交通壓力，通常對地下空間開發利用，開展城市軌道交通建設。受地面建筑物及地下管線復雜地質環境的制約，使得地鐵選線基本在主要干道路下，周邊高層建筑林立，不可避免增加施工難度[1-3]。

2、工程概況

2.1車站概況

本標段周圍建筑物及地下管線密集，基坑深約16m，車站地層存在較厚的卵石層，滲透性較大，容易失穩。基坑開挖支護的安全是工程施工過程中的控制重點。

根據鉆探揭示，站內均為第四系（Q）地層覆蓋。地表多為第四系人工填筑土（Q4ml），其下為第四系全新統沖積（Q4al）粉土及砂、卵石土以及第四系上更新統沖、洪積（Q3al+pl）卵石土夾砂透鏡體。

2.2工程水文地質條件

（1）地下水特征

場地地下水主要為砂、卵石層中的孔隙潛水。主要賦存于全新統（Q4）、上更新統（Q3）的砂、卵石土中，砂卵石層含水豐富，含水層總厚度大于30m。車站主體結構基本位于該層砂、卵石土中，受地下水影響很大。

（2）地下水動態特征區內地下水具有埋藏淺，季節性變化明顯的特點。

根據區域水文地質資料，成都地區豐水期一般出現在7、8、9月份，枯水期12、1、2月份，以8月份地下水位埋深最淺，其余月份為平水期。在天然狀態下，區內枯水期地下水位埋深 3.0～5.0m；洪水期地下水埋深2.5～4.0m。根據區內地下水位動態長期觀測資料，在天然狀態下，水位年變化幅度一般在1.0～3.0m之間。

本車站詳勘期間為平水期，在鉆孔內測得地下水位埋深約為4.5m，初見水位與靜止水位基本一致，區內的地下水位不具有承壓性。

3、地鐵深基坑降水施工技術

降水設計本工程采用深井管井進行施工降水，井孔為鋼絲繩沖擊鉆成孔，孔徑600mm。井管由多節鋼筋混凝土管組成，內徑300mm，外徑360mm，每節長度2.5m。管高出地面200mm；濾水段由φ300mm滿布濾水孔的鋼筋砼管，以及其外包的鐵絲網、密網和疏網濾砂透水層組成。井管吊放好后沿井管周圍均勻投放濾料，濾料為直徑3～7mm的礫料，濾料填至井口下1m左右時用粘性土填實夯平。

3.1單井理論出水量計算

3.2基坑涌水量的計算

本站長度159.8米，基坑寬度18.7米，開挖深度約16米。圍護結構人工挖孔樁最深20.17米。

基于上述分析，基坑開挖時，基坑涌水形成無壓流動，假設其供給方向和排泄方向影響半徑相同、水頭相同。

根據《城市軌道交通巖土工程勘察規范》公式采用條形基坑出水量計算公式[4-5]：

經計算，本車站基坑涌水量Q=18715.4m3/d

根據上述計算，影響半徑（水位降落漏斗曲線穩定時的影響半徑）R=120m，設計降深S=16.5m，水位最高處為離降水井間距15m的位置，即x=15m，求y=15×S / R。

由于影響半徑遠大于設計降深，可將降落曲線視為直線，降水漏斗示意圖見圖1，計算得出：Y=15×S / R =15×16.5/120=2.06m。

即降水時的水位最高處比降水井處水位高2m，要求降水深度≥20+2.06=22.06m。實際布設降水井深度為27.5m，滿足要求。根據現場實際情況兩端盾構處降水井深度設置為32.5m和30m。

3.3水泵選擇

根據基坑涌水量、單井出水量的計算結果及設計降深，選用QS40-32型潛水泵。水泵流量 ，揚程32m，電機功率5.5kW，日抽水量為40×24=960m3/d。抽水過程中，每井一臺水泵，帶吸水鑄鐵管或膠管，配上一個控制井內水位的自動開關，在井口安裝75mm閥門以便調節流量的大小，閥門用夾板固定，井點系統并預留6～8臺水泵備用。

3.4降水井數量計算

計算公式為：

Q——基坑總涌水量；

q——單井出水量，由于水泵出水量低于管井理論出水量，以水泵出水量為準計算，取q=960 m3/d；

n=22口

經過大量的理論分析與實踐經驗選擇在場地內布設降水井22口可滿足降水要求，考慮基坑北端盾構機始發及到達安全，在左右線之間加一口降水井，降水井沿基坑兩側對稱布置。

3.5設置降水井要求

（1）井深能滿足對地下水位的降深要求。

（2）井徑、開孔口徑大于600mm，成井管、濾水管外徑360mm，內徑300mm。

（3）成井質量按《建筑與市政降水工程技術規范》（JGJT111-98）執行。

3.6施工工藝

采用CZ-22型沖擊成孔、泥漿護壁工藝成孔，其工藝流程如下：

定位→埋護壁管→沖擊成孔→撈渣換漿→下井管→填礫→洗井（活塞與空壓機聯合洗井）→抽水試驗。

4、結論

通過研究降水施工技術，經過長期監測，地下水位在基底下0.5～1m內，滿足城市軌道交通工程深基坑開挖降水要求。

參考文獻：

[1]田志強，陳銳，王子哲等.深基坑開挖及降水引起的鄰近淺基礎沉降分析[J].地下空間與工程學報，2012 （08）？：89-92.

[2]李海峰.地鐵深基坑工程引起地表及建筑物沉降分析[J].現代城市軌道交通，2015（3）：78-80.

[3]寧繼陽.地鐵車站深基坑開挖施工技術要點[J].科學時代，2014（6）：95-97.

[4]謝從勇.地鐵車站深基坑開挖降水技術探討[J].建筑工程技術與設計，2014（2）：85-87.

[5]王紅.地鐵車站深基坑開挖降水技術探討[J].科技視界，2015（9）：91-93.