某深基坑地鐵車站降水技術優化實踐

齊 威

（中鐵十八局集團市政工程有限公司，天津市 300222）

0 引言

為了滿足城市的出行要求，臨近既有線路建造車站的情況越來越多，這就要求修建的換乘車站深度也越來越大，工序越來越復雜，施工中因降水問題處理不當而導致的質量安全事故屢見不鮮，造成了嚴重的經濟損失[1]。在地下水位較高的地區，大面積降水會造成周邊建筑物沉降以及道路管線的破壞；基坑開挖過程中還可能由于水位壓力差而出現流砂和管涌現象，影響周邊地基承載力。因此，如何合理有效地解決這些難題，保證施工安全成為地鐵車站深基坑降水技術中面臨的重要課題。本文以某地鐵深基坑降水工程為例，對降水技術優化的實踐經驗進行總結。

1 工程概況

案例工程為四線換乘站，沿南北向敷設，地下6層島式車站，基坑深度約43～45m，圍護結構采用圍護樁+內支撐形式。工程主體基坑東側臨近1號線某車站主體結構，兩站主體側墻凈距約5.3～9.9m；小里程端頭臨近4號線暗挖區間，車站端墻距離區間襯砌結構外壁約5.9m。

該工程范圍內地層在垂直剖面上，自上而下為人工填土、黏土、粉質黏土、砂層、卵石層、基巖全、強、中等風化。卵石、泥巖分界面位于地面以下29m 左右，根據施工經驗，分界面存在滯水層，厚度達2～3m。該工程涉及深基坑降水，關系到工程的建設效果。

該工程采用坑外管井降水和坑內明排相結合的方法進行降水。為減小降水工程對既有1號線的影響，在基坑周邊設置23口降水井配合坑內降水，在既有1號線東側設置6口觀測井兼降水井，必要時進行降水，確保1號線運營安全。

降水井采用旋挖成孔的方式，開孔孔徑為合800/1000mm，深度35m。采取分區降水的方式，自西向東依次開啟降水井，首先對坑內降水井及西側降水井進行抽水，待18號線基坑東側降水井地下水位降至既有1號線底板附近（-17～-20m），且1 號線東側降水井與西側降水井水壓差不大于6m時，可開啟18號線東側降水井，采用控制水壓差保護1號線運營安全。

由于卵石層、泥巖交界面存在滯水層，且泥巖以下采用坑內集水明排，在基坑四周設置明溝，并在基坑邊設置集水井，在集水井內安放潛水泵排水，以達到排水、降水的目的。為防止泥巖交界面滯水層發生滲漏水或涌水涌砂[3]，在泥巖交界面上下2m 位置設置模筑混凝土。在樁間設置泄水管，采用明管將泄水管內流水引至基底排水盲溝內。

2 深基坑地鐵車站降水工程的主要特征

從上述工程情況分析，該深基坑地鐵車站降水工程表現出施工難度大、技術要求高、不可預見因素多的特征。

2.1 施工難度大

一般的地鐵車站都是在地面下十幾米的位置，本文探討的深基坑深度≥40m，在這樣的環境下，要保證基坑安全開挖難度不容小覷。降水的效果若達不到要求則無法進行土方開挖，從而影響工期；隨著基坑開挖深度的推進，在地層交界處水壓過大還會出現大面積流沙和管涌現象，對基坑的穩定性以及周邊管線建筑物產生嚴重的影響。

2.2 技術要求高

在砂卵層地質中，降水會導致周邊土體中的細砂顆粒的流失，影響周邊土體的承載力，這是深基坑實際施工中遇到的比較常見的問題；在基坑開挖過程中，降水要連續不間斷進行。本文探討的地鐵車站深基坑就是地理位置特殊，周邊除了靠近兩條既有線，還有多棟高層建筑以及各類管線，基坑開挖中既要達到有效的降水深度還要嚴格控制周邊既有線路的沉降[2]。

2.3 不可預見因素多

在雨季來臨時，地下水會得到補給，會有一部分水滲入基坑，從而影響基坑整體的穩定性；實際施工中土方開挖和主體結構施工依次進行，地下環境復雜且空間有限，嚴禁進行帶水作業，降水要一直連續進行，整個工期較長。

3 降水技術的優化

3.1 基坑局部注漿加固堵水的施工工藝

基坑的東側和北側分別與既有線1號線和4號線相鄰，降水井的開啟導致大量細砂流失，在施工中監測到既有線存在沉降的現象，結合專家討論對基坑土體進行注漿加固。

3.1.1 注漿孔的布置以及相關參數

18號線基坑標準段地面以下至第二道支撐范圍內采用地面注漿方式加固土體，注漿孔沿車站縱向布置1排，縱向間距3m，每個注漿孔內進行2次鉆進注漿。豎向注漿管長度6.7m；斜向注漿管長度8.6m，與豎向注漿管的角度為40°，如圖1所示。

圖1 1號線側部土體地面注漿管布置示意圖（標準段）

第二道支撐至第三道支撐范圍內采用水平+斜向注漿方式加固土體，水平袖閥管按3m×2m梅花形布置，斜向袖閥管布置2排，豎向間距0.5m，夾角15°。第三道支撐至1號線車站圍護樁樁底線范圍內采用水平注漿方式加固土體。袖閥管按3m×2m梅花形布置，水平注漿管長度7.8m，如圖2所示。

圖2 1號線側部土體基坑內注漿管布置示意圖

圖3 1號線底板注漿管布置示意圖

18 號線基坑開挖至1 號線車站結構底板標高以下4m左右后，在基坑臨近既有1號線車站主體結構一側圍護樁間打孔，埋入鋼花管。注漿鋼管@3×2.6m 梅花形水平布置三排，最上排注漿管中軸線在1號線車站圍護樁樁底線以下10cm處。1號線底板注漿范圍為18號線基坑1軸~15軸；15軸以后18號線圍護樁間經咬合樁加強，不考慮注漿。

采用水平注漿方式加固土體，水平袖閥管按3×2m梅花形布置，袖閥管長度5m，如圖4所示。

圖4 4號線側部土體基坑內注漿管布置示意圖（擴大端）

3.1.2 注漿施工流程

注漿施工涉及鉆孔、打入鋼管、配制漿液、實施注漿等工序，其流程如圖5所示。

圖5 注漿工藝流程圖

（1）鉆孔。鉆孔采用潛孔鉆機，按照設計圖紙放出孔位，根據施工現場降水井點位及管線位置可對孔位進行適當調整。成孔直徑孔48mm/Ф108mm，孔深見上小節各部位注漿管長度對應的深度，成孔檢驗合格后鉆機移至下一孔位。

（2）打入鋼管。鉆到設計深度后，先用清水沖洗孔，插入鋼管到設計深度，鋼管端頭露出圍護排樁壁50cm。袖閥管采用內徑Ф48mm 的鋼管，外包橡皮套，插入鉆孔，管端封閉，管內充滿水下管。鋼花管采用直徑Ф108mm的鋼管，注漿眼沿軸線間距為30cm，孔眼直徑Ф6~10mm。使用潛孔鉆機配合卡鉗將鋼管擊入孔內，鋼管插入時要勻速前進，避免損壞封眼膠帶。

（3）配制漿液。注漿材料采用水灰比為0.8∶1~1∶1的水泥漿，可根據現場注漿效果和實際情況實時適當調整水灰比。漿液采用水泥單漿液，當孔內滲水量過大時采用雙漿液[4]（引孔時觀察）。

（4）實施注漿。采用壓漿泵進行壓漿，開始用清水或稀漿走孔，壓漿結束時用濃漿封孔。根據現場實際情況，袖閥管注漿壓力統一為0.2~0.4MPa；鋼花管注漿壓力：第一排注漿管注漿壓力控制在0.1~0.2MPa，第二排注漿管注漿壓力控制在0.2～0.3MPa，第三排注漿管注漿壓力根據后續既有線結構沉降情況與設計溝通后確定。

出現壓力急劇上升或壓漿管劇烈抖動應立即停止壓漿并迅速打開回漿門，避免漏漿、爆管。注漿結束標準為注漿壓力逐步提高，當到達設計終壓并繼續注漿10min以上時，有一定注漿量，注漿結束時的逬漿量一般在20~30min以下。對周圍地層進行巡查，當發現地表、降水井、周圍雨水井、污水井滲漏出水泥漿液時，應當暫停注漿，等待一段時間。恢復注漿后，如繼續漏漿，證明地層縫隙已被水泥漿填充，立即停止注漿[5]。

3.1.3 注漿施工中的注意事項

在基坑開挖過程中對1 號線車站結構、4 號線隧道結構下方土體進行監測，根據監測結果決定是否進行跟蹤注漿，確保基坑開挖過程中既有結構的安全。打設注漿孔時，為了避免影響基坑周邊降水井和既有線車站的主體結構，每口降水井應在基坑墻壁上標明投影位置，打設每個注漿孔時，先將注漿孔坐標與應避開的結構物坐標核對并確認無誤后，再進行注漿孔放樣、打孔。根據現場應避開的結構物位置及既有管線進行孔位調整。注漿前應核查管綜圖，可按需進行管線探挖，探明地面以下的所有管線[6]，確保注漿孔與管線位置不沖突后再進行打孔注漿。

3.2 斜井在實際施工中的應用

受地下水流動的影響，注漿加固未達到完全密實狀態，進入泥巖交界面處，坑壁部分區域滲流較大。在第四道圍護結構施工完成后，距離腰梁高度1m 范圍打入斜井共計8口，傾斜角度為靠近既有線一側45°，斜井深度8m，斜井底部進入中風化泥巖2~3m。斜井孔內放入小功率水泵將井筒內的積水抽排到圍護結構混凝土腰梁上的集水箱內，再由集水箱內22kW 水泵抽排到基坑外的沉淀池。

4 結束語

該深基坑地鐵車站建設過程中對降水技術進行優化，獲得的實踐經驗如下：

（1）基坑側部和既有線底板注漿加固不僅有效減少了既有線的沉降，在東側降水井無法開啟的情況下有效截斷了地下水，保證了基坑開挖的順利進行，而且規避了對周邊建筑物、管線等設施的影響。

（2）深基坑內斜井將坑壁的裂隙水引入井筒內，通過水泵抽走，減少了地下水流入基坑內，彌補了東側降水井未開啟的不足。

（3）受降水井抽水的影響，注漿加固過程中一部分漿液會隨著地下水的流動而被稀釋，最終會影響部分區域加固效果不佳。在實際施工中受到環境以及機具條件的限制，泥漿的配比、成孔套管的起拔等工序還是存在一些問題和不足，有待進一步研究探索。