淺析地鐵車站深基坑降排水施工技術

周晨浩 胡 陽 季 妍 胡月遠 黃亞楠

金陵科技學院建筑工程學院 江蘇南京 211169

隨著時代的快速發展，軌道交通憑借自身安全、便捷、節能等突出特點，在國內得到了迅速發展。同時，地鐵工程建設規模也在逐步增加。地鐵車站作為交通樞紐，是構成地鐵建設的重要組成部分。在地鐵車站施工過程中，開展地下水控制工作是重中之重。通過降水可以為深基坑施工提供一個干燥的作業環境，并且在一定程度上提升地基穩定性和安全系數，從而防止了在實際施工過程中出現流砂、管涌等不良現象。孫明祥[1]通過對比分析福州某兩座地鐵車站的深基坑降水設計，揭示了通過合理降水管控有助于提高深基坑施工的穩定性。宋園園、申振華[2]結合工程實例，介紹了西安某地鐵車站深基坑降水工程施工方法，并揭示了降水施工要素。劉振軍[3]以兗州南站某地鐵車站深基坑降水工程為例，在總結降水施工經驗的基礎上，開展對富水地層深基坑降水工程的技術研究。地鐵深基坑降水效果會直接影響到整個地鐵工程的施工質量和施工周期，因而深基坑降水工作在施工過程中發揮著重要的作用。以上研究多對特定工程的深基坑降水關鍵技術進行分析，針對深基坑降排水施工一般性規律的介紹相對較少。本文對地鐵車站深基坑降排水施工技術入手，從降水環境概況、降水施工技術、降水施工流程等方面進行闡述，對于初識地鐵車站深基坑降排水施工有一定的現實意義。

1 深基坑降排水施工環境概況

1.1 工程地質情況

工程地質情況評價可以為深基坑降排水施工的選址、設計等提供地質依據。同時，結合地質情況查清降排水施工過程中是否存在不良地質因素影響，進行及時有效的調整，進而保證區域內各項地質情況滿足施工要求，避免因地質條件不適宜而造成的工程損失。深基坑降排水工程應根據工程地質勘察結果，掌握下列基本工程地質條件[4-5]：

(1)工程開挖深度范圍內巖土層分布規律。

(2)根據地質成因、顆粒級配等分類依據，劃分土的類型。

(3)區域內各類土體密度、含水率、土粒比重等性質評價指標。

(4)區域內各類巖石地質名稱、地質年代、顏色、礦物組成、風化程度、巖石質量指標RQD等的評價描述。

(5)巖體結構面、結構體、巖層厚度和結構類型的描述。

(6)區域內各類巖石的巖石堅硬程度、巖體完整程度和巖體基本質量等級的劃分。

1.2 工程水文條件

通過工程水文條件，可以確定深基坑降排水影響深度及范圍內各地層分布條件，進而分析出降排水過程中可能存在的難點。在此基礎上，合理選擇深基坑降排水方法，最終有效解決地下水對車站施工的影響問題。深基坑降排水工程應根據實際勘測結果與區域性水文資料，掌握下列基本工程水文條件[4-5]：

(1)地下水的類型和賦存狀態。

(2)主要含水層和隔水層的分布規律。

(3)地下水的補給、徑流、排泄條件。

(4)地下水滲流狀態、腐蝕性評價、地下水位變化趨勢及其主要影響因素。

(5)通過抽水試驗等現場試驗掌握地層水位、滲透系數等水文地質參數。

2 深基坑降排水設計方案

2.1 深基坑降排水需考慮的因素[6]

2.1.1 工程降水方式選擇

工程技術人員應合理分析已有工程地質條件和工程水文情況，在施工安全的前提下，深入優化降排水施工質量，并從環境保護角度出發，盡可能減少因降排水施工而引起對環境的不良影響。最終結合施工技術可行性、成本等因素選擇出最合理的降排水施工方式。

2.1.2 工程施工環境影響[7]

在深基坑降排水施工過程中，應明確站點區域地下管線、支護結構的位置分布，防止因降水引起對深基坑周邊建筑物、市政措施等的損壞。同時應考慮對交通環境的影響，盡可能減少因降水設備造成對地面空間的過多占用。

2.1.3 工程施工事故預防

深基坑降排水會造成土體因失水而導致其物理力學性質不可避免地發生變化，引起一系列周圍建筑物、市政公共設施等沉降、開裂、不能正常使用的工程問題。因而為保障深基坑降排水工程的順利進行，需要提前做好預防工作，采取合理有效的措施。

2.2 深基坑降排水方法

結合現有深基坑降排水施工經驗，常用的降排水方法有井點降水法、集水明排法和截水法三種[8]。根據實際工程需要，可以采用單一降水方法，也可以采用多種降水方法相結合的形式，進而利于制訂科學合理的深基坑降排水方案。

2.2.1 井點降水法

井點降水法是在深基坑開挖前，在其四周等間距敷設一定數量的降水井，降水井可單獨敷設，也可以通過井點連接共同降水。地下水匯入降水井，然后通過抽水設備將地下水抽出。井點降水法設備簡單且適用范圍廣，井點降水法常采用的井點類型有：輕型井點、管井井點、深井井點等[9]。

2.2.2 集水明排法

集水明排法是在深基坑兩側或四周設置排水溝，并按一定間距設置集水井，地下水通過排水溝匯入集水井，然后通過水泵將水抽走。集水明排法施工成本低，適用于粗粒土層和滲水量小的黏土層，且通常要和其他降水方法結合使用[10]。

2.2.3 截水法

截水法是在深基坑四周設置特定的地下阻擋支護體系，常用的阻擋體系有：地下連續墻、混凝土攪拌樁等。截水法對周圍建筑物及地下設施影響較小，故常用于建筑物密集、地下管線復雜的深基坑施工環境。

3 深基坑降排水技術施工工藝

在深基坑降排水工程中，應針對不同的施工環境合理選擇降水、排水和截水措施。綜合現有深基坑降排水經驗，井點降水法憑借機具簡單、適用性廣等優點被廣泛應用于各項深基坑降排水工程中。以井點降水法為例，淺述深基坑降排水降水施工工藝。

3.1 成井施工

在深基坑井點降水施工技術應用過程中，一般可總結成以下步驟[11-12]。

(1)定位成孔：在明確地下管線及地下建筑物的分布后，工程技術人員按降水設計方案布置井點坐標。搭建相應泥漿池，調整鉆機位置，控制泥漿指標，并按規范完成鉆孔作業。

(2)清孔換漿：當鉆孔深度滿足設計高度時，往鉆孔中注入清水。在清理鉆孔內部雜物的同時，降低孔內泥漿密度，控制泥漿比例在1.05～1.10及沉渣指標符合設計要求。

(3)井管埋設：測量孔深無誤后，進行井管埋設。埋設的井管底部密閉且管身連接牢靠，采用吊車垂直下放至指定位置，并校核井管使之居中。

(4)濾料回填：井管埋設好后，馬上開展回填濾料工作。保持井管垂直的同時，沿井管四壁均勻密實回填，動態檢測以保證濾料的回填高度。

(5)洗井：在濾料回填8h內用空壓機洗井，按要求自上而下分段進行，直到井內部出現清水為止。

(6)試抽：在距井底1.0m以上安裝水泵進行試抽，安裝前需對水泵工作狀態進行檢查，安裝過程中要謹慎，防止磕碰，確保設備安全。當試抽結果滿足設計要求時，降水井才能投入使用。

成井施工流程圖

3.2 降水運行

在降水井施工完成后，依次進行單井試抽[13]。通過試抽測定降水井流量和水位變化，當測定結果滿足設計要求時，降水井方可投入使用。在降水運行過程中，降水施工應早于基坑開挖15～20d，工程技術人員應根據井內水位變化靈活調整抽水間隔，同時完成詳盡的數據記錄工作。并安排專人通過觀測井對地下水位進行動態監測，實時掌握周邊環境的變化，防止因抽水量過大而引起地面沉降等工程問題。

3.3 降水井的后期處理

作為輔助工程的降水結構在降水施工完成之后應及時封井，在斷電情況下完成對潛水泵、井下電纜的拆除。用中粗砂、微膨脹混凝土對坑外降水井、坑內降水井進行密實回填，并用鋼捫板對坑內降水井的上方進行封堵[14-15]。對深基坑外部進行場地平整恢復，在深基坑內部合理敷設排水管線和電力系統，坑內特殊區域應做好警示防護措施。

結語

地鐵在緩解城市交通壓力、方便人們出行方面發揮了很大的作用。在地面交通日益飽和的情況下，就需要加強對地鐵工程的建設，而地鐵車站深基坑降排水在整個工程建設中十分重要。就車站深基坑降排水施工技術入手，得出以下一般規律：

(1)應精準掌握降水區域內水文環境和工程地質條件，規避不良地質因素帶來的影響。

(2)在已有降水技術的基礎上進行多元因素分析，充分考慮技術可行性、環境影響性和風險存在性，進而設計出科學有效的深基坑降排水方案。

(3)在降水施工過程中加強工序控制，嚴格遵守設計要求完成布井、監測地下水位、封井等工作，并做好翔實的數據記錄，進而保證降排水施工質量。