青島地鐵基坑區(qū)域降水的研究

張澎濤

(青島地鐵集團(tuán)有限公司，山東 青島 266071)

0 引言

基坑開挖過程中，地下水對工程穩(wěn)定性影響巨大。基坑周邊環(huán)境與地質(zhì)條件愈復(fù)雜，水對基坑的破壞作用愈突出［1］。雖然幾乎所有的基坑工程都設(shè)置了隔水結(jié)構(gòu)，仍有70%以上的基坑工程事故是水害直接或間接造成的，輕則造成基坑報(bào)廢、圍護(hù)結(jié)構(gòu)倒塌，重則危及周邊環(huán)境安全、造成生命財(cái)產(chǎn)損失［2-3］。因此，當(dāng)基坑開挖深度內(nèi)存在飽和軟土層和含水層及坑底以下存在承壓含水層時(shí)，需要選擇合適的方法進(jìn)行基坑降水與排水。

降排水的主要作用為:(1)防止基坑底面與坡面滲水，保證坑底干燥，便于施工。(2)增加邊坡和坑底的穩(wěn)定性，防止邊坡或坑底的土層顆粒流失，防止流砂產(chǎn)生。(3)減少被開挖土體含水量，便于機(jī)械挖土、土方外運(yùn)、坑內(nèi)施工作業(yè)。(4)有效提高土體的抗剪強(qiáng)度與基坑穩(wěn)定性。對于放坡開挖而言，可提高邊坡穩(wěn)定性。對于支護(hù)開挖，可增加被動(dòng)區(qū)土抗力，減少主動(dòng)區(qū)土體側(cè)壓力，從而提高支護(hù)體系的穩(wěn)定性和強(qiáng)度保證，減少支護(hù)體系的變形［2］。(5)減少承壓水頭對基坑底板的頂托力，防止坑底突涌。

目前常用的降排水方法和適用條件［1］，如表1所示。

表1 常用降排水方法和適用條件(劉建航等，2009)

1 青島地鐵采用防排水方案

青島市地下水主要為第四系松散巖類孔隙水和裂隙水，主要賦存在山前沖洪積準(zhǔn)平原，河谷的谷底及其兩側(cè)的侵蝕堆積一級階地中的第⑤層、第⑦層和第⑨層，以及濱海淺灘、海蝕堆積一級階地中的第②層和第④層，均屬于砂、礫石層中的潛水或承壓水，富水性貧～中等。基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工過程中，宜預(yù)先采取降水、止水等措施，以確保基坑邊坡的穩(wěn)定和周邊環(huán)境的安全。

目前，青島地鐵明挖基坑采取的止水降水方案匯總見表2。

表2 青島地鐵明挖基坑采取的止水降水方案匯總

2 青島地鐵明挖基坑降排水現(xiàn)狀

目前對于青島地鐵基坑或豎井滲漏水的解決措施主要為降排水、注漿、止水帷幕等，使用效果不理想，具體體現(xiàn)在降排水或注漿后沉降變形仍然無法控制，甚至更大。青島地鐵M3線車站基坑都設(shè)置了隔水結(jié)構(gòu)，一種普遍的隔水帷幕采用混凝土灌注樁和高壓旋噴樁相互咬合形式。在含水層中利用灌注樁和旋噴注漿體相互咬合，形成連續(xù)帷幕起到隔水作用。灌注樁和旋噴注漿體咬合程度、注漿體均勻性是決定這種帷幕隔水效果的關(guān)鍵因素。但實(shí)際開挖過程發(fā)現(xiàn)其止水效果不佳，坑壁仍然有多處滲漏水點(diǎn)。

圖3 匯泉廣場站地下水位較高

3 下一步需解決問題

(1)青島市的地質(zhì)環(huán)境相對較好，但由于地層條件為“土巖組合”的特殊地質(zhì)，所以軟土地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)在青島地區(qū)是不適用的，如降水的影響范圍等。

(2)井點(diǎn)降水工程實(shí)例在青島市區(qū)為數(shù)不多，主要適用于周邊環(huán)境允許、降深不大的基坑工程。短期降水引起的地面沉降及其對周邊環(huán)境的影響研究較少，所以降水設(shè)計(jì)非常保守。

(3)青島止水帷幕方案多為高壓旋噴樁樁間止水，通常要求入微風(fēng)化巖層0.5m左右或與巖層接合緊密，入巖深度較淺導(dǎo)致坑底是水頭最大的地方。

圖4 高壓旋噴與巖層接合情況導(dǎo)致水從坑底集中噴出

(4)青島地區(qū)巖石裂隙水較為發(fā)育，該地下水條件下的降水情況和對周邊環(huán)境的影響研究較少。

(5)青島止水帷幕方案多為高壓旋噴樁樁間止水，區(qū)域降水與止水帷幕方案的經(jīng)濟(jì)比較問題有待解決。

［1］劉建航，侯學(xué)淵主編.基坑工程手冊［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2009

［2］劉國彬，黃院雄，候?qū)W淵..基坑工程下已運(yùn)行地鐵區(qū)間隧道上抬變形的控制研究與實(shí)踐［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào).2001，20(2):202～207

［3］張?jiān)诿鳎瑢O保衛(wèi)，徐宏聲.地下水賦存狀態(tài)與滲流特征對基礎(chǔ)抗浮的影響［J］.土木工程學(xué)報(bào)，2001，34(1):73～78

［4］張?jiān)诿?地下水與建筑基礎(chǔ)工程［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2001