地鐵車站深基坑降水方案應用分析

佛山市軌道交通發展有限公司 廣東佛山 528000

摘要：降水工程需要充分考察施工地點的實際情況，根據地質條件來制定相應的施工方案，這樣才能提高施工的效率和質量。本文以某地鐵車站深基坑降水工程為例，使用三維的模型來對基坑施工進行模擬，制定了合適的降水施工方案，保證基坑施工安全的同時提高了施工的質量，為相類似工程積累了經驗。

關鍵詞：地鐵；深基坑；降水；數值預測；地面沉降

引言

隨著我國經濟的不斷增長，地鐵建設在許多城市得到了很好的發展，與此緊密相關的深基坑降水也受到了人們的重視。如何設計降水施工方案來最大限度地增加施工安全性和降低對周邊環境的影響一直是地鐵車站施工不能忽視的一個問題。下面結合實例來對這方面進行討論分析。

1工程概況

某地鐵車站主體結構為地下二層島式站臺，矩形框架結構，圍護結構為地下連續墻。車站總長度為470.8m，標準段寬度為20.7m，基坑深度為16.81m，其中北段盾構井長度為13m，寬度為24.8m，開挖深度為l8.75m。開挖基坑縱向長21.11m，橫向寬36.70m，開挖深度25.11m。圍護結構為1m厚地下連續墻，深50m，采用H型鋼接頭，基底以下4m采用滿堂高壓旋噴加固，基坑設有32根4，1000抗拔樁、10根4，900鉆孔灌注立柱樁。

2基坑降水方案

2.1基坑涌水量預測

根據基坑抗突涌穩定性驗算，本工程需要對承壓含水層⑧3層粉砂夾粉質黏土、（12）4層圓礫層降壓。由于換乘節點處地下連續墻較深，對地下水運動有一定的阻礙作用，使地下水在墻處產生繞流，因此，“大井法”不適用于換乘節點處的涌水量預測。該處宜采用達西定律進行計算。

根據本地區類似降水經驗，坑內降深15m時，坑外降深4m。將相關參數代入公式（1），計算得到換乘節點的總涌水量Q=26000m3/d。

2.2降壓井布置

（1）標準段及北段盾構井

由于標準段及北段盾構井的維護結構深入承壓含水層的厚度小，對承壓地下水滲流阻隔作用小，同時考慮到坑外降水對基坑環境的影響較大，采取基坑內布井的降水方案，降水效果較好。

（2）換乘節點

換乘節點段降壓井布置平面圖如圖1所示。由于對水文地質條件的認識不足，初期方案設計基坑總涌水量僅為8000m3/d，單井出水能力在1000 m3/d以上，根據該方案施工了一批11口井，編號為CJ-0l～CJ-11（對出水量小的CJ-2、CJ-4、CJ-5、CJ-6作封井處理），但實際抽水試驗數據顯示，水位降深遠遠小于設計水位降深值，后經進一步分析試驗，調整降壓井結構，如圖2所示，又施工了第二批6口井，即編號為CJ-12～CJ-17。調整后的降壓井結構井深51m，孔徑600mm，井壁管為325mm鋼管，長度42m，濾管為325mm的圓孔式外包10目濾網，長度8m，濾管底部設置1m沉淀管。

2.3換乘節點段抽水試驗分析

2010年12月2日～2010年12月10日抽水試驗期間，基坑內共設了抽水井7口，其中3口為前期施工涌水量較小的降壓井（CJ-1、CJ-3、CJ-7），4口為后續施工的更改過井結構的降壓井（CJ-12、CJ-13CJ-14、CJ-15），設置地下水位觀井5口，其中基坑內3口（CJ-2、CJ-4、CJ-5、CJ-6）、基坑外1口（CJ-1O），井群布置如圖2所示。

圖1 換乘節點段現有降壓井布置平面圖

圖2換乘節點段降壓井結構圖

2010年12月31日～2011年1月1日進行了一次生產性驗證抽水試驗，抽水井8口，其中6口為后期施工井（CJ-12、CJ-13CJ-l4、CJ-15、CJ-l6、CJ-l7），2口為前期施工井（CJ-1、CJ-3）；坑內觀測井3口（CJ-4、CJ-5、CJ-6），坑夕觀狽0井1口（CJ-lO）。

群井抽水試驗期間，抽水試驗實施情況及測試數據如表1所示。

從最后一次抽水試驗可以看出，當基坑內水位達到設計要求時，坑內水位降深16.19m，坑外水位降深僅為2.5m，說明地下連續墻對墻內外承壓含水層的水力聯系有較強的阻隔作用，一方面它降低承壓含水層的輸水能力，便于連續墻內降水，另一方面還能減少井點降水的影響范圍，能夠滿足抗突涌要求。

表1坑抽水試驗數據匯總

2.4有限元模擬

地下水非穩定三維滲流數學模型為：

（4）

式中Kxx，Kyy，Kzz——沿著x，y，z坐標軸方向的滲透系數（cm/s）；

W一源匯項（含井）（m3/d）；

h——點（，Y，z）在t時刻的水頭值（m）；

Ss——儲水率（1/m）；

Ω——立體時間域；

T2——第二類邊界條件；