地鐵車站深基坑開挖降水及巖溶預處理

馬彥馳

中鐵二十二局集團軌道工程有限公司（100040）

0 前言

地鐵工程是一個城市建設的重點工程，其建設質(zhì)量和里程數(shù)是衡量一個城市發(fā)展水平的重要評價指標。地鐵建設工程中，面臨的一個重要問題就是車站深基坑的設計、施工及監(jiān)測等。一般，將開挖深度超過5 m 的基坑列為深基坑的范疇。基坑隨著開挖深度的增加，對降水及巖溶預處理技術提出了更高的要求。據(jù)文獻記載，我國已經(jīng)取得了數(shù)萬平米超大型深基坑及深度30 m 的深基坑的設計與施工的成功經(jīng)驗[1]。

地鐵車站一般都位于人流量和建筑物密集的城市中心地帶。在深基坑開挖過程中，由于存在大量的市政管線分布及道路載荷，加之部分城市地質(zhì)特征屬于飽水土質(zhì)，這些都給基坑開挖帶來了一定的困難。如何克服以上困難，作好基坑開挖過程中的降水及巖溶預處理，具有重要的工程指導意義。

1 工程項目概況

廣東珠三角城際軌道廣佛環(huán)線廣州南站至白云機場GFHD-02 標工程為金融城站（不含）～設計終點 （含）（里程范圍上行線DSK20+005-DSK46+746.6/下行線 DXK46+721.6），正線全長 26.591 km。GFHD-02 標二工區(qū)全長2.193 km，包含DSK42+167～587 明挖隧道、DSK42+587～849 太和車站、DSK42+849～DSK43+670 明挖隧道及 DSK43+830～DSK44+360 明挖隧道土建工程。

其中太和車站為地下兩層車站，里程范圍DSK42+587～849，車站中心里程 DSK42+710，車站總長度262 m，站臺有效長度210 m。太和車站采用明挖順做法施工，基坑寬度為47.5～72.9 m，基坑底埋深20～28 m，為大跨度明挖深基坑工程，基坑圍護結構為地下連續(xù)墻+3 道混凝土支撐形式，地下連續(xù)墻厚度為1 000 mm，采用工字型鋼接頭。車站范圍內(nèi)的線路縱坡及各層板的坡度為2‰。

隧道總長度共計1 771 m，含站前明挖隧道DSK42+167～587 段，長度為 420 m，基坑寬度 18.92～13.33 m，深度21.428～18.35 m；含站后明挖隧道兩段（分別為DSK42+849～DSK43+670，長度為821 m；DSK43+830～DSK44+360，長度為 530 m），基坑寬為13.1～19 m，深為 10.88～19.5 m；含單洞雙線帶隔離礦山法隧道 DSK43+670～830 段，長度為 160 m。DSK42+587～+849 太和車站，長度為 262 m。2018年8 月-2018年 12 月期間，對太和車站 DSK42+587～+849 段進行地質(zhì)勘查，勘查資料揭示該區(qū)域共有溶洞土32 個 (全線溶洞土共計117 個，其中最大7 500 m3，最小 2.96 m3) 。

2 地鐵車站深基坑開挖降水措施

2.1 降水措施

根據(jù)本工程圍護結構支護特點及土方開挖方案，本工程采用基坑內(nèi)管井降水技術。

根據(jù)水文地質(zhì)條件，對地表水、地表徑流以及在雨季施工時，可利用場地周邊新建排水溝、基坑周圍截水溝，采用明排方法做好基坑外的排水、截水工作。

根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件及施工條件，結合類似工程經(jīng)驗，本工區(qū)擬采用基坑內(nèi)管井降水方案，降水深度為透水層或基坑最深處以下1.5 m?；觾?nèi)基巖層則采用基坑內(nèi)設置積水井與排水溝疏排水，縱向設置積水井沿兩側坑壁交叉布置，間距為30～50 m。排水溝沿基坑壁走向布置，對于基坑坑底匯水、側壁滲水、降雨雨水等統(tǒng)一引入積水井內(nèi)，采用潛水排污泵就近抽排至基坑外排水溝，最終匯入市政排水管網(wǎng)。

2.2 降水井設計

文章中，依據(jù)條形基坑潛水完整井預測模型預測站前明挖區(qū)間、車站、站后明挖區(qū)間的涌水量。條形基坑潛水完整井預測模型可以用公式（1）表示為：

式中：Q表示涌水量（m3/d）；k表示滲透系數(shù)（m/d）；L表示條形基坑長度 （m）；B表示條形基坑寬度（m）；H表示靜止水位至含水層底板的距離（m）；R表示影響半徑表示設計水位降深（m）。

表1 涌水量預測參數(shù)取值及計算結果

預測站前明挖區(qū)間、車站、站后明挖區(qū)間涌水量時，公式（1）中各參數(shù)取值及預測結果見表1。

根據(jù)以上計算出的涌水量，降水井擬采用直徑600 mm 管井，并按照“鉆進成孔→清孔換漿→下井管→投濾料→洗井→安裝潛水泵及管路系統(tǒng)→試抽”等工序?qū)咏邓M行處理，直到基坑內(nèi)降水水位降至基坑下1.5 m 時為止。在降水過程中，觀測降水抽出的地下水含泥量，發(fā)現(xiàn)水質(zhì)渾濁時，分析原因及時處理，并要求其含砂率不大于1/200 000。

3 地鐵車站深基坑巖溶預處理措施

在巖溶預處理時，對明挖結構應遵循巖溶處理、基底處理、圍護結構、主體結構、施工期涌水及運營期風險防治方案等方面協(xié)調(diào)統(tǒng)一考慮的原則；影響工程安全的溶（土）洞均應處理；工程影響范圍內(nèi)的非全填充溶（土）洞均應處理，對于全填充溶（土）洞應根據(jù)填充物性質(zhì)、地基承載力、周邊環(huán)境等情況確定處理方案；溶（土）洞處理由太和車站小里程向大里程進行施工，單個溶（土）洞處理按照由外向內(nèi)的原則進行處理[2]。素混凝土填充示意圖和太和站3 號溶洞平面示意如圖1 所示。

溶（土）洞處理形式及計算原則：溶(土)洞處理分為水泥漿填充、 素混凝土填充后水泥漿嵌縫處理。溶（土）洞填充量估算原則是：勘察報告繪制的溶洞平面面積×溶 （土） 洞范圍內(nèi)鉆孔揭示洞高平均值×填充率（空洞為1.2、半填充0.7、全填充0.3）。

圖1 素混凝土填充示意圖和太和站3 號溶洞平面示意

4 結語

地鐵車站深基坑開挖降水及巖溶預處理對于地鐵工程的高質(zhì)量建設具有重要的作用，只有采取合適的處理措施，才能最終確保工程項目的順利進行和建設質(zhì)量的達標。因此，文章的方法具有一定的應用價值，可以在類似工程項目中進行推廣。