談軌道交通車站深基坑工程降水施工控制

李貴保

(山西奧通公路工程公司，山西太原 030023)

1 工程概況

車站采用島式雙柱三跨箱形框架結構，地下3層，車站總長216.95 m，標準段寬 21.80 m(加寬段 22.4 m)，總高 19.49 m，結構底板埋深22.654 m，頂板覆土3.164 m。有效站臺長度140 m，站臺寬度12.5 m，總建筑面積24 526.00 m2。車站圍護結構采用鉆孔灌注樁+φ609鋼支撐支護。車站圍護樁為φ800@1 400鉆孔灌注樁(盾構洞門處采用φ1 500@1 800)。基坑開挖深度標準段為:－19.8 m。端頭井為:－22.8 m。1)地質情況。根據地質勘察報告，本場地地層主要為人工雜填土層以及卵石層。第四系下更新統 Q4，①-1雜填土，該層厚度約0.6 m ～3.5 m，其中原大灘村魚塘部位，人工回填雜填土厚度為7.3 m～14.2 m。②-6中砂，灰黃色，厚度0.4 m ～2.7 m。②-10卵石，雜色灰白色，層頂埋深0 m～12 m，厚度0 m～11.8 m。③-11卵石，黃綠色青灰色，該層頂板附近有300 mm～600 mm厚的鈣質膠結層，層頂埋深10.5 m～14.2 m。據區域資料該層厚度可達200 m～300 m。2)水文地質。根據勘察結果顯示，本工程賦存地下水，地下水類型為孔隙型潛水。3)周圍環境概況。奧體中心站位于催加大灘，東側大灘村民居、棚柱結構庫房，西南側為武警支隊基地(原為水塘)場地，北側為蔬菜大棚和耕地，對工程布置存在一定影響。奧體中心站位于西固區規劃深安大橋西側，沿規劃道路深安路東西走向跨路口布置。

2 降水參數計算

根據蘭州軌道交通1號線一期工程試驗段迎門灘站降水施工經驗及降水效果，結合勘察單位提供的奧體中心站水文地質報告，對奧體中心站基坑降水進行了設計。

2.1 試驗段迎門灘站降水

蘭州軌道交通1號線一期工程試驗段世迎門灘站在基坑東部開挖前25 d啟動降水設備，降水井間距8.0 m，降水井深度27.5 m，成井直徑550 mm～600 mm，井管直徑325 mm，降水井內安置26 m揚程，3 kW潛水泵進行抽水，水泵下置深度為－23.0 m，降水初期井內水位下降較快，靜水位在－13.0 m，抽水當天水位下降至 －16.0 m，降水3 d后水位降至 －17.0 m ～ －18.0 m，降水周期達到20 d時，地下水位下降至19.5 m～20.0 m，后續水位基本保持在20.0 m，無下降趨勢，后因基坑開挖深度加深，局部降水井將井內潛水泵下調至－25.0 m，水位陸續下降至21.5 m～22.0 m，據此判斷該水位能滿足奧體中心站基坑基礎的施工要求。

2.2 奧體中心站地下水情況

本工程地下水位埋深2.76 m～5.32 m，含水層為卵石層，含水層厚度大于200.0 m。為了確保基坑施工中，水位低于基坑底1.0 m以下，水位降深在端頭井約為17 m，標準段約為15.8 m。采用基坑外管井井點降水措施完成該工程降水任務。根據前期施工自打井情況，該場地地下靜止水位約－12.5 m。

2.3 降水設計計算參數

依據場地工程地質和水文地質條件，選定以下參數作為計算依據:1)地下水為階地孔隙潛水，引用含水層厚度H0=25.0 m;2)基坑為條狀，長 L'=216.95 m，寬 B=21.8 m;3)水位降深 S=16.3 m;4)含水層滲透系數K=58 m/d。

2.4 降水井設計計算

1)降水井深度計算。降水井深度(HW)按下式計算:HW=HW1+HW2+HW3+HW4+HW5+HW6。場地地面有一定起伏，基坑開挖深度由西至東逐漸加深，基坑深度為19.8 m～22.8 m。每節井管長度為2.5 m，故降水井深度根據場地高程及井管長度計算綜合確定為2個深度:30 m，35.0 m。其中，HW為降水井深度，m;HW1為基坑深度，m，取 19.8 m，22.8 m;HW2為降水水位距基坑底的距離，m，取1 m;HW3為iR0，i為水力坡度，在降水井分布范圍內宜為1/10～1/15，R0為降水井分布范圍內等效半徑或者降水井間排距的1/2，取0.5 m;HW4為降水期間的地下水位變幅，m，取1 m;HW5為降水過濾器工作長度，m，取7.5 m(含HW4);HW6為沉砂管長度，m，取1 m。2)基坑涌水量(Q)。條狀基坑潛水含水層流向基坑的涌水量按下列公式計算:其中，R為降水影響半徑，R=2S√KH0=1 241.4 m;K為滲透系數，取58 m/d;L'為基坑長度，取216.95 m;B為基坑寬度，取21.8 m;S為設計水位降深，取S=16.3 m。3)單井最大涌水量(q)。q=120πrsL3。其中，q為單井出水量，m3/d;rs為過濾器半徑，m，本工程取0.3 m;L為過濾器進水部分長度，本工程取6 m。根據計算單井出水量取值為540 m3。4)井點數(n)。n=1.1Q/q≈40(眼)。本工程基坑降水井共設置40口，降水井間距在標準段位15 m，端頭井為10 m～11 m。

2.5 降水井布置

1)降水井井位布置。針對奧體中心站距黃河近、施工時處于夏季及蘭州地區水泵種類等因素綜合考慮，降水井共設置40眼，距主體結構圍護樁外緣布設，降水井中心距圍護樁外緣3 m，井深為30 m，35 m，車站標準段降水井井深30 m，端頭井降水井井深35 m，降水井間距約為10.0 m～11.0 m。2)降水井結構。降水井直徑設置為0.8 m，井深 30 m，35 m，井管直徑0.32 m，單根井管長2.5 m，井管由井底部向上設置高度12.5 m為濾水管，其余為隔水管。基坑周邊設置排水明溝。統一排放至市政污水管道內。

3 降水施工控制

3.1 工藝流程

測放井位→埋設護筒→鉆機就位→鉆進成孔→清孔換漿→下井管→埋填濾料→洗井→試抽。

3.2 降水運行管理

降水井在基坑開挖前20 d進行降水，抽水設備的抽水能力和單井的涌水量相匹配，現場實行24 h值班制;抽水連續，值班人員及時做好各項記錄。

1)降水運行保障措施。a.用電保障。施工現場安裝兩路工業用電，降水運行中保證一路工業用電停電后另一路工業用電能及時使用，保證停電10 min內能將確保降水井正常運轉。避免影響降水效果甚至危害基坑安全。b.排水設施。排水設施滿足工程降水最大出水量的需求，排水順暢;縮短降水井與排水設施間距離，減少降水井排水沿程水頭損失，降低抽水設備揚程消耗。2)降水運行管理。a.降水井合理布設排水管道，接入施工現場排水設施;b.降水供電系統，配備獨立的電源線;c.所有抽水井在供電電箱插座、抽水泵電纜插頭及排水管上做好對應的標示;d.降水工人熟悉水泵開啟、電路切換，確保降水連續進行，避免因供電原因造成井底突水;e.降水前各降水井均測量其井口標高、靜止水位;f.正式降水前必須進行試運行，對于無法滿足降水要求的部分進行整改;g.降水井成井一口投入降水運行一口，在基坑正式開挖前20 d抽水，及時疏干基坑開挖范圍內土體并降低其水位在當前開挖面以下1 m;h.做好抽水井流量及觀測水位觀測數據記錄。

4 施工監測

4.1 信息化施工

對降水井水位的動態變化及出水含砂量進行監測，作好記錄分析。及時了解和掌握整個場地動態變化，發現異常，及時響應，解決問題，確保施工順利進行以及基坑的安全穩定。

4.2 監測頻次

1)洗井后抽水前含砂量檢測合格后，在抽水期間間隔時間不超過3個月定期進行含砂量檢測。

2)現場進行降水水位測量記錄，每天兩次(早、晚)。

4.3 監測項目

1)排水含砂量監測;2)地下水位監測。

5 結語

破壞的風險，降低支護結構難度。同時地表沉降、地下水大量流失等也帶來了環境影響。施工中要加強監測，有應急處理措施。1)降水施工如滿足不了基礎作業要求的處理:局部增設降水井或設集水井明排。2)基坑降水過程中可能會引起周邊建(構)筑物附加沉降的處理:監測，科學處理。3)降水井抽水出現間斷、無法正常運行的處理:10臺備用降水泵，及時更換。4)降水井抽水因突發停電導致抽水間斷的處理:配備200 kW的發電機組，24 h運行。5)降水引起大面積沉降的處理:a.采用小功率水泵，不間斷抽水，監控出水含砂量;b.回灌等措施。沉降區域施工地下水回灌井，回灌方案設計據建筑物沉降確定。

［1］胡詠梅.建筑知識(學術刊)［Z］.2013.