談福州地鐵1號線葫蘆陣站深基坑降排水方案

左凱生

(中鐵三局第二工程有限公司，河北石家莊 050031)

在地下工程開挖施工中，基坑降水往往是決定深基坑工程施工成敗的一個重要因素。基坑降水的方法很多。選擇降水方法要求技術(shù)上可行，經(jīng)濟上合理。本文結(jié)合福州市地鐵1號線葫蘆陣站鐵站基坑降水實踐，詳細(xì)介紹了相關(guān)施工技術(shù)，以期為同類工程借鑒與參考。

1 工程概況

葫蘆陣站位于福州市則徐大道與高旺路交叉口處，沿則徐大道南北方向布置。車站為10.5 m地下2層島式車站，車站中心里程為SK17+919.00，主體結(jié)構(gòu)尺寸:長195 m，寬17.8 m。主體圍護(hù)形式采用地下連續(xù)墻，基坑開挖深度標(biāo)準(zhǔn)段約為15.9 m，端頭井深度為17.66 m～17.64 m左右，支撐形式為第一道鋼筋混凝土支撐，其余為φ609鋼管支撐。

車站開挖影響范圍內(nèi)地基土劃分為9個工程地質(zhì)層，18個工程地質(zhì)亞層。地質(zhì)情況自上而下為:①-1雜填土;②粉質(zhì)粘土;③-1淤泥;③-2細(xì)砂夾淤泥;④粉質(zhì)粘土;④-J中砂;⑤-1淤泥質(zhì)土;⑤-2細(xì)砂含淤泥;⑤-3淤泥質(zhì)土夾細(xì)砂;⑦粉質(zhì)粘土;⑦-J中砂;⑧-1淤泥質(zhì)土;⑩-J中砂等。大部分底部坐落在⑤-3淤泥質(zhì)土夾砂層，局部坐落于⑤-1淤泥質(zhì)土層，連續(xù)墻趾大部分落于⑧-1淤泥質(zhì)土層。

2 降排水井設(shè)計與施作

2.1 地層滲透性分析

車站所在地為松散巖類孔隙潛水、松散巖類孔隙承壓水二類。松散巖類孔隙潛水主要賦存于場區(qū)表部填土、淺部黏性土中，潛水穩(wěn)定水位埋深為1.50 m～3.10 m，高程為3.63 m～5.54 m，潛水位年動態(tài)變幅一般在1.0 m左右，松散巖類孔隙水承壓水主要賦存于場地內(nèi)的④-J中砂，⑤-2層細(xì)砂，⑦-J中砂，⑩-J中砂，局部富水性較好，具承壓性。

松散巖類孔隙承壓水主要賦存于場地內(nèi)的④-J中砂、⑤-2層細(xì)砂、⑦-J中砂、⑩-J中砂，局部富水性較好，具承壓性。其中:場地內(nèi)的③淤泥、④粉質(zhì)粘土，滲透系數(shù)較小，為微透水、不透水層，組成④-J中砂層承壓含水層的隔水頂板;含水層下部的⑤-1層淤泥質(zhì)土、⑤-3層淤泥質(zhì)土夾砂，為微透水，組成該含水層的隔水底板，承壓水測壓水位埋深為3.50 m～3.99 m，高程為2.18 m～3.15 m，為強透水層;④粉質(zhì)粘土、⑤-1層淤泥質(zhì)土組成⑤-2層細(xì)砂含淤泥承壓含水層的隔水頂板，⑤-3層淤泥質(zhì)土夾砂、⑦粉質(zhì)粘土組成該含水層的隔水底板，承壓含水層場區(qū)內(nèi)呈透鏡體狀均有分布，承壓水測壓水位埋深4.67 m，高程為1.63 m，為中等透水層。⑤-3層淤泥質(zhì)土夾砂、⑦粉質(zhì)粘土組成⑦-J層中砂含水層的隔水頂板，⑧-1層淤泥質(zhì)土、⑩粉質(zhì)粘土組成該含水層的隔水底板，承壓水測壓水位埋深3.50 m，高程3.25 m，為強透水層。

2.2 降水類型選定

鑒于本基坑連續(xù)墻趾大部分落于⑧-1淤泥質(zhì)土層，水的流動性差、滲水性不強，經(jīng)過對地層、承壓水及基坑挖深的各種因素分析，本車站明挖基坑采用坑內(nèi)井點降水為主、明溝排水為輔的方法。施工時根據(jù)具體情況設(shè)置排水溝，在排水溝中每隔20 m左右設(shè)一個直徑為0.8 m的集水井，集水井低于排水溝底0.8 m，集水井內(nèi)水應(yīng)隨集隨排。為了防止地表水流入基坑，在基坑?xùn)|側(cè)壓頂梁外側(cè)設(shè)置1道截水溝，每隔50 m左右設(shè)置一集水井，將截水經(jīng)過沉淀后排入市政管道內(nèi)。地表截水溝的尺寸為0.4 m高，0.4 m寬，采用0.1 m的C15混凝土模筑。截水溝設(shè)置2%的坡度由北向南下坡;地表集水井的尺寸為0.8 m高，0.8 m寬，采用干磚砌筑，內(nèi)側(cè)采用15 mm厚的M10砂漿抹面。地表集水井較地表截水溝低0.5 m。

2.3 坑內(nèi)降水井布設(shè)

設(shè)降水井是為了降低地下水水頭，加固基坑內(nèi)和坑底下的土體，提高基坑內(nèi)土體抗力，防止開挖面的土體隆起，改善土體開挖運輸性能。同時，疏干坑內(nèi)地下水，方便挖掘機和施工人員在坑內(nèi)施工作業(yè)。因此，要求在土方開挖前15 d左右進(jìn)行，同時觀測地表沉降。

本降水系統(tǒng)首先通過深井濾管匯集周圍土層中地下水，再用大揚程深水潛水泵抽水的方式，降低地下水水位到基坑開挖深度以下0.5 m。降水井設(shè)置為承壓水降水井和疏干管井降水井兩種，共設(shè)置22口，鉆孔直徑為800 mm。承壓水降水井在北端頭往南方向布置6口，間距13 m，深度為27.7 m～28.2 m，疏干管井接著承壓水降水井布置，間距20 m，深入基底5 m。

2.4 降水機具與設(shè)備

1)井管:井管由濾水管、吸水管、沉砂管三部分組成，為φ500 mm的無縫鋼管。濾水管在鋼管上分三段開孔，并在開孔的管壁上焊φ6 mm墊筋;吸水管及沉砂管與濾水管直徑相同，沉砂管下端用鋼板封底。2)水泵:選用揚程25 m的潛水泵。3)排水管:用φ500 mm混凝土管，并設(shè)0.3%的坡度，與附近下水道接通。

2.5 降水井施工

降水方案制定及降水機具選定后，現(xiàn)場進(jìn)行試成井，然后抽水試驗提取相關(guān)降水參數(shù)，分析抽水效果，優(yōu)化并調(diào)整降水井的位置和數(shù)量。其工藝流程見圖1。

圖1 降水井施工工藝流程圖

1)成孔鉆進(jìn):根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件，鉆孔采用GPS-10型水文鉆機清水鉆進(jìn)成孔，降水井開孔孔徑為800 mm，上下孔徑相同。施工中注意觀察返漿，記錄地層情況。需要注意的是:為保證抽水效果，鉆到設(shè)計孔深后，再超鉆50 cm～80 cm，但仍停在原位進(jìn)行清水循環(huán)，以返清孔內(nèi)沉砂，減少沉淀。最后通過返漿觀察即可確定起鉆時間。

2)管井安裝:井管外包一層40目尼龍網(wǎng)，安裝時，先放一端封死的濾管，再依次對接，對接對直，使井管位于井孔中央，井管與孔壁間間距不小于150 mm。

3)濾料填充:首先在井管內(nèi)下入鉆桿，離孔底0.30 m～0.50 m，然后井管上口加悶頭密封，再從鉆桿內(nèi)泵送泥漿進(jìn)行沖孔與稀釋，最后在管井與孔壁之間填2 mm～4 mm綠豆砂。

4)封閉井口:濾料填至距孔口1 m時用粘土封閉。

5)抽水洗井:提出鉆桿前接上空壓機抽水洗井，待井能出水后提出鉆桿再用活塞洗井，活塞從濾水管下部向上拉，將水拉出孔口，當(dāng)活塞拉出的水基本不含泥砂后，再用空壓機抽水洗井。

6)安泵試抽:成井施工完成后，安裝抽水與排水系統(tǒng)，并試抽水。采用真空泵與潛水泵交替抽水。

7)井外排水:基坑內(nèi)用管道將水排至基坑外事先修筑的明溝(渠)內(nèi)，過濾后再排入場外市政管道中。

2.6 降水井的過程處理

在基坑開挖過程中，降水井隨著基坑分層開挖隨時切割降水井井管。開挖至基坑底用混凝土封閉降水井井管口。葫蘆陣站主體結(jié)構(gòu)施工順序為從南北兩頭往中間施工，邊施工邊封堵降水井(封堵不嚴(yán)密時可埋暗溝往中間降水井引)，待施工到最后一塊板時，預(yù)留中部2口降水井，將井口四周防水做好后，用φ150鋼管將抽水泵管引出，鋼管中部焊上止水鋼片，澆筑完底板混凝土后根據(jù)實際需求進(jìn)行降水，保證水位在底板以下0.5 m。待整個底板側(cè)墻混凝土澆筑完成且達(dá)到設(shè)計強度后，可將這兩口井用注雙液漿的方法封堵死，鋼管部位用高一標(biāo)號的微膨脹防水混凝土填滿。

2.7 基坑內(nèi)排水

基坑在開挖過程中，考慮基坑較寬，在中部設(shè)一排水溝槽，每25 m設(shè)一集水井，再用水泵抽入地表沉淀池再外排。

3 質(zhì)量控制與措施

1)降水質(zhì)量控制:井點使用時，基坑周圍井點對稱、同時抽水，使水位差控制在要求限度內(nèi);備用發(fā)電機組，采用雙線路供電系統(tǒng);經(jīng)常觀測水位變化、定期檢查電纜線路。

2)防止地表沉降:加強觀測，防止地面過量沉降，一旦發(fā)現(xiàn)水位觀測孔中的水位、水量變化異常、局部區(qū)域出現(xiàn)超降現(xiàn)象，停止降水，立即采取坑外回灌等措施，以保持坑外地下水位。

3)防止異常情況:若降水井未能降水，查明原因，及時增加降水井?dāng)?shù)量，確保基坑內(nèi)水位在基底以下0.5 m;若降水井在土方開挖過程中被破壞，及時采取明排措施，將水匯集到一點，集中抽出。

4 結(jié)語

降水方案研究是一項理論性、實踐性很強的工作，要充分掌握場地水文地質(zhì)條件，考察臨近工點的降水經(jīng)驗，從而制定有效、合理的降水方案，以確保工程安全順利地進(jìn)行。葫蘆陣站基坑通過對降水方案的選定，強化成井施工質(zhì)量，加強降水過程控制，保證了基坑穩(wěn)定，實現(xiàn)了基坑內(nèi)無水作業(yè)，在整個基坑施工過程及后期的觀測中，降水效果良好，實踐證明這種深井井點與明排水相結(jié)合的方法進(jìn)行深基坑降水，簡單易控、經(jīng)濟合理。

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