地鐵車站圍護結構涌水、涌砂處理措施

中鐵一局集團有限公司華南經營部 廣東廣州 510000

摘要：隨著全國城市化進程的加快，城市地鐵已經慢慢的成為一個城市發展狀況的標志，同時也成為城市居民出行越來越重要的交通方式之一。在地鐵施工中，主體圍護結構的施工質量關系到整個車站施工的安全，在沿海地區，由于地質原因，車站圍護結構在施工中會出現涌水、涌砂等突發事故，對施工的安全帶來很大危險。本文以深圳地鐵三號線益田站為例，簡要闡述了涌水、涌砂發生的過程，分析了發生的原因，以及處理措施和處理要點。

關鍵詞：地鐵圍護結構；涌水；涌砂；處理措施

1、工程概況

深圳市地鐵三號線西延段益田站位于深圳市益田村及福強路下，車站全長461.0m，站后設置折返線及其上物業（地下二層停車場）.車站為地下二層島式站臺車站。標準段寬17.3m。車站有效站臺中心里程處底板埋深為18m，頂板覆土厚度為3.73m，軌面埋深為16.38m。車站主體結構采用地下二層三跨、二層雙跨現澆鋼筋混凝土矩形框架結構，車站北端設盾構始發井。基坑開挖深度約18.7m～22.5m。主體圍護結構設計為厚度800mm的鋼筋混凝土地下連續墻共計180幅，支撐設計為四道鋼支撐。

2、地質概況與基坑特點

2.1、工程地質及其水文物理特征

地鐵地層在垂直剖面上，自上而下為人工填土，淤泥質土、砂層、粘性土，殘積層，基巖全、強風化及中等風化。

1）人工素填土

本站內廣泛分布，厚3～8.2m，富水性弱，滲透系數差異較大，滲透系數K=0.05m/d，為弱透水層。

2）粉細砂

站區局部分布，一般厚1.1～2.7m，多由細砂組成，含中砂及粘性土，富水性中等，滲透系數K=5m/d，為中等透水層。

3）中砂

站區局部分布，一般厚0.5～6.6m，多由中、粗砂組成，含較多粘性土，富水性中等，滲透系數K=10m/d，為強透水層。

4）礫砂

零星分布，稍密，飽和，分選性差，渾圓狀，成份以石英為主，2-4cm礫約占30～45%，粉粒約占10%，其余為中細砂。一般厚1～4.6m，富水性中等，滲透系數K=20m/d，為強透水層。

5）粉質粘土

呈透鏡狀分布，富水性及透水性均弱，滲透系數K=0.001～0.002m/d。為微透水層。

6）殘積層

廣泛分布于基巖頂面，厚度變化較大，厚2～14m，多為粉質粘土，含10～20%的石英礫，可塑～硬塑狀，富水性弱，滲透系數K=0.25～0.5m/d，為弱透水層。

7）基巖全風化層

位于殘積層下，廣泛分布，含水性能與殘積層相似，富水性弱，滲透系數K=0.5m/d，為弱透水層。

8）基巖強風化

連續穩定分布，裂隙發育，富水性弱至中等，土狀強風化層<12-2-1>滲透系數K=0.75m/d，為弱透水層，半巖半土狀強風化層<12-2>滲透系數K=3m/d。

9）基巖中等風化層

連續穩定分布，裂隙較發育，富水性弱，滲透系數K=2.0m/d，為中等透水層。

2.2、水文地質

車站范圍地下水主要有第四系孔隙水、基巖裂隙水。

第四系孔隙潛水主要賦存于海積砂層及沿線砂（礫）質粘土層中。地下水位埋深1.8～3.8m，以孔隙微承壓水為主。主要由大氣降水補給。受季節影響、潮汐差異，車站附近有海水入侵，使得地下水均微咸。第四系孔隙水，水量較豐富，水質易被污染。

巖層裂隙水較發育，但廣泛分布在花崗巖的中～強風化帶及構造節理裂隙密集帶中。富水性因基巖裂隙發育程度、貫通度及膠結程度、與地表水源的連通性而變化，主要由大氣降水、孔隙潛水補給，局部具有承壓性。

地表水、松散巖類孔隙水相互間的水力聯系較為密切，相互補給，二者同基巖裂隙水聯系較弱，同時還受大氣降水、蒸發、植物蒸騰的影響。通常降水充沛的豐水期，一般是地表水補給地下水，相反，在降水稀少的枯水期，地下水補給地表水。

地下水的滲流方向主要受地形影響，從地下水位反映的形態看，地勢高則地下水水位高，反之則地下水位低。站區地下水徑流方向為由北向南，地下水直接流入大海。

地下水的動態類型主要分為兩種，松散巖類孔隙潛水主要為日間周期變化型，受河水影響，水位變化頻率較高，升降幅度不大；基巖裂隙水多為年周期變化型，一年之內有一個水位高峰和一個水位低谷，滯后于降雨時間較長，水位升降幅度較大。

綜合場地地理位置、土質條件、基坑開挖深度和周圍環境條件，本工程具有如下特點：（1）基坑開挖深度較大，最深達到22.5m。（2）基坑周圍地下管線密集、鄰近建筑物多，環境條件較差。（3）基坑開挖范圍內主要為粉砂質土，基坑開挖時，極易產生側向變形導致開挖面隆起而引起邊坡失穩及基坑涌水等不利現象。

3、涌水、涌砂發生情況與應急處理措施

2009年3月14日凌晨3點，益田站31軸處基坑開挖至地面下13米位置時WW44與WW45連續墻接頭位置因接縫不嚴出現漏水，值班人員發現后立即用快硬水泥進行了臨時封堵，但因該位置處連續墻后為砂層，透水性強，地下水壓力較大封堵失敗。漏水孔洞逐漸變大形成一個高約50cm，寬約20cm的裂縫，且伴隨著涌砂現象。據大致估算，涌砂量大約100m3/h。

事故出現后，我們立即對孔洞進行堵塞，防止裂縫繼續發展、防止大量涌砂后地面出現嚴重沉降危及附近管線及建筑物安全。此階段采取處理措施如下：

1、將棉被填入墻后空洞內，起到濾水止砂的目的。

2、為防止水壓過大將棉被沖出，將方木打入空洞中并在孔洞周圍回填砂袋進行反壓。為確保反壓砂袋穩定，加入部分水泥在砂袋內，起到固結作用。

涌砂處理完畢后，開始進行止水堵漏工作。采取水泥-水玻璃雙液注漿止水。

為達到快速堵水的目的，采用凝結時間較短的水泥水玻璃雙液漿注入滲水裂縫背后。雙液灌漿采用靜壓灌漿法，先用鉆機在漏水接縫兩側連續墻上鉆孔，然后將配制好的漿液通過壓力泵和雙層管，及噴頭將漿液注入漏水點，漿液按調整的時間瞬間凝固，并形成結塊。

1）主要設備：鉆機，鉆孔深度 1.0 m；專用雙液灌漿機，灌漿壓力 3 Map，排量 50L/min；水泥攪拌機。

2）配料參數：普通硅酸鹽水泥：325號；水玻璃：模數 2.8，濃度 40 Be′；水灰比為 1∶1；水泥漿與水玻璃的質量比為 1∶1；凝結時間：幾十秒到幾分鐘；結石體抗壓強度：5.0～20 Map。

3）施工過程

臨時支架搭設→鉆機就位→成孔→漿液配制→灌漿→封閉漿孔。

鉆孔位置：漏水裂隙兩側連續墻上，共鉆6個孔。鉆孔左右對稱布置：距離裂縫水平間距約0.5m，上下間距1.0m。

漿液配制：①水泥漿液攪拌時間不得少于 5min。②在實施堵漏灌漿前，對每次攪拌好的水泥漿必須按設定的要求與水玻璃做試樣，如達不到要求應改變水泥漿的水灰比，直至達到要求。

4）補強：待雙液結石體將漏水點封堵后，應視情況繼續灌雙液或單液漿予以補強，并相應提高泵送壓力。

5）灌漿壓力：0.2～1.5 Map 之間。

6）灌漿流量：20～40 L/min。

止水堵漏工序完畢后，進入土體加固階段，主要對墻后松動砂、土層采用高壓噴射旋噴樁進行加固，加固深度深入連續墻墻底5米。

至此，此次涌水、涌砂事故應急處理完畢，然而，通過對本次事故應急處理過程，必須進行系統的總結，一方面盡可能避免此類事故的發生，