蘇州洪湖路地鐵站工程建設中的降水井施工技術

作者簡介：高文帥（1995—），男，本科，助理工程師，主要從事地鐵建造施工。

摘要：車站深基坑降水的施工工作是地鐵車站施工工程項目的最主要內容之一。本文以蘇州洪湖路地鐵站工程項目為例，分析了城市地鐵車站工程施工環境復雜、施工場地狹窄、基坑與四周建筑距離比較近、基坑挖掘深度比較大、地下水位和工程地質等現場具體情況，最終決定使用綜合效益較好的管井降水法，真正實現基坑無水施工，顯著提升了整個工程項目的施工效果。

關鍵詞：地鐵車站? 深基坑? 降水井施工? 管井降水法

中圖分類號：TU992

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098x.2201-5640-7145

1 工程概況

蘇州市軌道交通S1線工程的第21座車站為洪湖路站，該車站主要處于章基路與洪湖路交叉路口的北側，沿章基路由南向北分布。章基路的道路寬度為13m，規劃的道路紅線寬度設置為31m，使用“地下連續墻+內支撐”的圍護方法來處理基坑。

2 工程難點

（1）該施工區域地下水比較豐富，含水層比較厚，給基坑施工造成了嚴重的影響。地勘報告中顯示，車站場區范圍之內以砂性土層為主，含水層以粉砂夾粉土構成，地下水比較豐富，基坑挖掘底板處于含水層中，地下水給其帶來的影響非常大。

（2）基坑內外的水利聯系沒有被圍護結構隔斷，降水后，基坑外部會出現沉降的情況。半插入式地下連續墻是維護結構的主要方式，圍護結構給地下水的滲流造成了較強的繞流阻水作用，然而基坑內外的水力聯系一直存在，基坑內水位降到設計的標準以后，坑外地下水隨之減少，使坑外地表出現了沉降變形的情況。

（3）基坑降水會造成地表沉降變形的情況發生，給四周環境造成不同程度的危害，要管控好降水給四周建筑物造成的影響。

3 降水井施工技術

3.1 施工流程

降水井使用的施工工藝為泥漿循環鉆進、機械吊裝下管成井技術，具體的施工流程如圖1所示。

3.2 前期準備

（1）以井點平面布置為基礎，使用全站儀完成井位測放工作，誤差控制在30cm以內。施工條件和地面障礙物給井點布設造成影響時，要適當調整現場情況。

（2）鋼護筒埋設施工時，使用厚度為4mm的鋼板制作鋼護筒，高度設置為100cm，直徑為75cm，井位確定后，先挖掘孔洞，后鉆機就位施工。將護孔管插入到原狀土層里，使用黏性土將管外面封堵嚴實。

（3）鉆機底座要放置平穩，孔中心與大鉤對齊，孔中心、轉盤和大鉤保持在同一水平線上。

3.3 成孔施工

使用正循環回轉鉆進泥漿護壁技術完成成孔施工。

（1）降水井孔直徑設置為60cm，使用正循環鉆機成孔技術，在開孔施工時，盡量做到輕壓慢轉，保證開孔的垂直度[1]。鉆進施工技術為人工造漿施工，遇到比較厚的砂層時，采取人工制備泥漿護壁的方式來處理，泥漿用量控制到最少，提升水的滲透能力。

（2）鉆進施工達到設計標準后，開始清洗下管前的沉淀沉渣[2]，置換孔內泥漿時使用大泵完成，將孔內泥漿比重降到最小。

（3）下管施工前逐根檢查透水管的質量，管的垂直誤差控制在1%以內，使用固定物固定好接頭與透水管連接處。

（4）透水管放入到孔內后回填濾料，濾料的主要材質為中粗砂，依據設計標準，填料的計算量要高于95%，將2m厚的黏性土回填到地表以下并做好記錄工作。

（5）回填完黏土和濾料后開始洗井施工，使用QY 40-30-5瀝青水電泵長時間抽排干凈泥沙，接著再次測量井深，如果孔內沉淀的沙子比沉淀管高需要再次清洗[3]。

（6）成井施工完成后放入井泵，與真空管路、排水管道并聯，將真空泵安裝就位，與電源連通。

（7）使用1.5kW潛水泵完成抽水任務。

（8）在抽水設備上做好明顯的標記，防止抽水設施出現碾壓或者碰撞的情況。

（9）將降水和洗井排出的水借助明渠全部引入到場地的三級沉淀池中，經過處理方可匯入市政管道。鉆孔泥漿全部排放到泥漿池中沉淀，將沉淀的泥漿運送到指定位置堆放，泥漿不能直接排入到市政管道或者三級沉淀池中。

3.4 降水運行

3.4.1 試運行

運行以前做好地下水位、地面標高和各井口的測量工作。啟動抽水設備，仔細檢查排水系統和抽水設備運行情況[4]。抽水系統符合相關標準后才能進行抽水作業。

3.4.2 降水運行情況

在挖掘基坑前，進行生產性抽水試驗，時間保持在7d左右。在降水試驗期間，密切關注基坑外側水位變化情況，認真檢查止水帷幕的繞流情況。在降水時，盡快保證給四周環境造成的影響降到最低，嚴格管控降水井抽水時間。當基坑深度保持在6.5m以內時，不能啟動坑內降水井;當基坑深度保持在6.5m以上時方能啟動。

基坑降水前，監測單位挖好坑外潛水位觀測孔，隨后打開降水井開始降水作業。通常情況下，降水井會始終保持連續抽水的狀態，一旦發現有降水異常的情況立即采取措施處理。

3.4.3 常規管理

（1）在降水運行前，合理布設降水井的排水管道，方便、順暢地插入到施工現場的排水設施中。

（2）設置單獨的電源線，做好降水供電系統維護工作。

（3）抽水井的排水管、抽水泵電纜插頭、供電電箱插座做好標識，一旦發生變動立即更換標識，為抽水作業管理提供便利。

（4）在降水運行以前，降水施工人員應對水泵的開關、電路切換等做到了如指掌，保證降水連續運行，防止因為供電原因而導致井底突水的情況發生。

（5）在降水前，仔細測量降水井的井口標高和靜止水位，并做好詳細記錄。

（6）做好試運行工作，仔細檢查應急預案、排水系統、抽水設備和供電系統，做好試運行結果備案工作，并以該結果為依據整改沒有達到降水要求的地方[5]。

（7）基坑挖掘深度達到6.5m時，降水井開始抽水作業，當基坑挖掘到達底部時，把地下水位降低到挖掘施工的1m以下。

（8）挖掘基坑后，在降水井上貼反光帶，做好防護工作。

（9）抽水時，做好觀測水位數據和抽水井流量記錄工作;在觀測降水井水位時，先將一口抽水井抽干后靜止12h，再觀察水位。

（10）在抽水運行時，對設備的運行情況做好檢查工作，一旦發現問題立即采取措施處理。

（11）在抽水作業時，將各監測點觀測資料、觀測孔水位、流量與時間的關系曲線繪制出來，同時做好水位降深、井涌水量的相關信息記錄工作，動態掌控降水運行情況，優化升級降水方案。

（12）從實際的施工情況出發，降水完成后做好井孔注漿封閉工作;在井管、井口位置設置醒目的標識牌;挖掘施工時，與挖掘施工人員、總包單位一起完成好井管保護工作。

3.4.4回灌運行管理

以坑外觀測井水位觀測結果為依據，與地表監測結果相結合，滿足沉降變化預警值或者水位變化值的要求后，啟動回灌作業。坑外④2a層水位下降深度超出2m以后，積極與其他部門溝通，確定回灌井的啟動問題，使用自來水當回灌水源，不斷提升回灌的效果，同時將回揚次數降到最少。

其他回灌運行時，注意的問題有：使用自然回灌的方式;以實際微承壓水位的變化為依據調節回灌水量，使抽與灌保持平衡的狀態。在回灌運行時控制好回灌水量，過大易導致基坑滲入的問題，過小則會使地下水位失控，給回灌效果造成嚴重的影響。定期組織開展回揚沖洗工作，回揚過程中將動水位、靜水位做好測定和記錄工作。

3.5 封堵降水井

留作泄水孔的降水井水量保持在6t/h以內，井管從底板上穿過，當結構重量達到抗浮標準方可開始封堵施工[6]。在澆筑底板前，使用不透水鋼管替換穿越底板位置的鋼濾管，如果達不到更換要求，要使用鋼管將鋼濾管緊緊套住，底板的厚度小于鋼管長度，并將環形外止水鋼板焊接到距離底板地面1/2底板厚度范圍之內的鋼管外表面上，降水井壁厚與鋼板厚度相同。在混凝土首次灌入24h后，復測管內地下水的恢復高度，地下水位恢復高度保持在0.5m以內時，再將混凝土灌入至井管位置并振搗密實;地下水位恢復高度達到0.5m以上時，將管內雨水抽干凈，再將混凝土灌入至井管位置處并振搗密實。混凝土終凝后，切割井管管口，其高度要比底板頂面位置略低一些。鑿除井管管口位置20cm的混凝土，將兩道內止水鋼板焊接到管內，降水井壁厚與鋼板厚度相同，再使用細石混凝土鋪墊鋼絲網片將井管管口至內止水鋼板位置抹平。

降水井的出水量超過6t/h時，使用以下方案完成封井作業：澆筑底板以前，使用不透水鋼管替換從底板位置穿過的塑料管、混凝土井管和鋼濾管，如果達不到更換要求，將鋼管緊緊套在塑料管、混凝土井管和鋼濾管外面，底板厚度小于鋼管長度，并將環形外止水鋼板焊接到距離底板地面1/2底板厚度范圍之內的鋼管外表面上。封井注漿施工前，依據井結構圖紙計算水泥漿使用量，水泥漿在施工現場拌和，在注漿管下入井管內時保持居中的狀態，濾管底部與注漿管底端保持統一。注漿管安裝完成后在井管口位置處固定好，分次將細石子填入到井管中，細石子回填高度比濾管頂部高出2m左右，與底板底部的間距控制在2m。在注漿施工過程中，完成0.5m，注漿管隨之提升0.5m，注漿達到細石子頂部后，拔出注漿管，注漿完成且水泥漿達到終凝狀態時將井管中的余水抽干凈，認真觀察井管內水位恢復情況。混凝土首次灌輸時間達到24h以后，測量管內地下水高度，如果恢復高度保持在0.5m以內，再次將混凝土灌入到井管口位置振搗密實;如果恢復高度保持在0.5m以上，抽干余水后再次將混凝土灌入到井管口位置振搗密實。二次灌注混凝土達到終凝狀態后，切割井管管口高出底板頂面的部分。將井管管口內20cm厚的混凝土鑿除，并將兩道內止水板焊接到管內，降水井壁厚與鋼板厚度相同，焊接好內止水鋼板，使用細石混凝土和鋼絲網片將內止水鋼板至井管管口位置抹平。

3.6 抽水試驗

當第一道支撐梁施工結束達到設計強度以后，才能開展基坑預降水試驗。

3.6.1 抽水試驗目的

抽水試驗的目的為獲悉水文地質系數，如滲透系數（k）、影響半徑（R）等，詳細分析抽水試驗數據以后，將Q=f（s）曲線圖繪制出來（Q為抽水試驗出水量，s為水位降深），對降水方案的合理性和科學性進行檢驗，實現對抽水試驗區域四周環境的測評，以此為依據整合降水井結構和數量。

3.6.2 抽水試驗內容

（1）單井抽水試驗。使用SJ01抽水井完成單井抽水試驗，觀測井為SJ02和SJ03。在確定含水層初始水位、影響半徑（R）和滲透系數（k）時，以單井抽水試驗結論為依據。

（2）生產性抽水試驗。降水井施工結束后開展生產性降水模擬試驗，觀測井設置為SJ01、SJ05、SJ11、SJ16、SJ22、SJ28和SJ32，將水泵安裝到其他降水井中完成抽水作業，檢查降水井數量是否達到設計標準。在分析坑內連續降水給坑外地下水水位造成的影響時，通過對坑外水位變化情況的觀測來獲得準確信息，并為降水運行方案的制定提供可靠的信息支撐。

3.6.3 抽水試驗方法

穩定流抽水試驗法是該工程使用的主要抽水試驗方法，根據非穩定流抽水試驗標準來觀測數據。

（1）試驗性抽水完成以后，在正式抽水以前做好靜止水位觀測工作，觀測的時間間隔為0.5h或者1h。達到穩定狀態的主要表現為連續4個觀測點的變幅保持在2cm以內，無明顯下降或者上升的情況。

（2）在設置動水位和水量觀測時間時，開始5min后觀測一次，隨后每隔5min再觀測一次，觀測6次以后，每隔0.5h觀測一次即可。在觀測氣溫和水溫時，每隔2h一次即可。在讀取抽水井水位的測量值時要讀取到厘米;在讀取觀測井水位的測量值時要讀取到毫米。使用數字式水表儀完成出水量的測量工作。

（3）抽水作業完成以后，觀測水位的恢復情況，每隔5min觀測一次，觀測6次以后，每隔0.5h觀測一次即可，直到水位接近靜止的狀態時方可停止觀測。

（4）抽水試驗的穩定延續時間設置為8～24h，降深的穩定延續時間要確保連續無間斷，如果中間出現了間斷的情況，適當延長抽水穩定時間。在設置抽水試驗的穩定標準時，涌水量和水位要同時趨于穩定的狀態，抽水井水位波動值保持在水位降低值的1%以內。

4 結語

地鐵車站工程項目的施工工期和安全受車站深基坑降水的直接影響，科學布設降水井，正確選擇濾料和井管，使用恰當的成井施工技術，運用得力的運行管理辦法，方可使整個工程項目的施工安全取得最佳的成效。該工程在挖掘基坑時使用的主要方法為管井降水法，該方法具有較強的實用性，且比較經濟實惠，最終取得了良好的施工效果。

參考文獻

[1]王瑩.暗挖地鐵隧道的降水施工技術要點[J].公路交通科技：應用技術版，2019（3）：143-145.

[2]劉海東.強透水砂層地質地鐵車站降水施工技術應用研究[J].北方建筑，2021（2）：37-40.

[3]高朋.地鐵深基坑降水施工技術要點研究[J].工程技術研究，2020（12）：76-77.

[4]聶婧.地鐵車站高水位基坑降水及排水施工技術分析[J].安陽工學院學報，2021，20（2）：78-81.

[5]鄭立志，范東振，謝申舉.泉域地區地鐵車站超深基坑管井降水設計及施工[J].建筑技術，2018（11）：1143-1145.

[6]王志強.城市地鐵明挖車站施工及降水技術[J].施工技術，2019（S1）：839-841.