地鐵車站基坑降水施工技術

董 紅

（中國水利水電第八工程局有限公司，長沙 410000）

0 引言

某地鐵車站采用明挖順筑法施工，為地下兩層島式站臺車站，屬于換乘車站，采用雙柱三跨箱型框架結構，總體長度為235.42 m，標準段寬度為23.5 m，總體高度為14.99 m。該車站地貌屬黃河沖洪積平原的階地地貌，地勢平坦寬廣，場地較平整，無明顯坍塌、滑坡、泥石流等地質災害。該車站基坑開挖深度在20 m以上，具有較高的地下水位，所以降水就成為了該基坑施工最主要的內容之一。

水文地質情況如下。

（1）該車站區域并沒有地表水流過，而地下水屬于潛水類型，主要依存在粉土、粉砂以及黏土層當中。該區域穩定水位埋深在21.5～23.1 m 范圍內，地下水常年在1～1.5 m范圍內變化。

（2）從相應勘察資料可知，該區域地下水主要通過降水入滲、地表水下神、地下水側向徑流等方式進行補給，水力坡度約0.5‰，徑流條件相對較差。地下水主要通過蒸發以及徑流等方式進行排泄。

（3）從勘察資料可知，該區域地下水對于混凝土結構具有一定的腐蝕性，若是鋼筋處在干濕交替情況下具有弱腐蝕性，處在長期浸泡的情況下具有微腐蝕性。

通過勘察結果可知，該車站的換乘節點位置地下水位位于地下三層板之上2 m位置，所以為了有效解決地下水對于車站施工造成的影響，確保地鐵車站基坑穩定性，保證地鐵工程的有效建設，需要對車站基坑降水施工技術進行分析研究。

1 地鐵車站基坑降水施工技術分析

1.1 降水方式的設定

該地鐵車站的基坑工程主要位于粉質黏土以及松散類型的地層當中，為了確保基坑穩定性，需在開挖前進行降水。從現階段來看，基坑開挖降水的方式較多，例如深井點降水、明排降水、輕型井點降水等等。從案例工程情況來看，由于其降水時間較為集中并且水位相對較深，所以明排降水以及輕型井點降水的方式并不合適，無法滿足基坑開挖、基礎干施工的要求，所以要采取深井點降水的方式，能夠避免基坑發生突涌的問題，能夠保證基坑開挖以及封底時的安全性，降低對周圍環境的影響[1]。

1.2 降水設計情況

（1）基坑涌水量的設計

一般情況下基坑涌水量可以按照下式進行計算：

式中：Q為基坑總涌水量，m3/d；L為基坑長度，該案例為31.85 m；B為基坑的寬度，該案例為23.04 m；K為滲透系數，該案例為2.12 m/d；H 為抗浮水位到含水層底板的距離，該案例為24.5 m；h為動水位到含水層底板的距離，該案例為17.56 m；S 為基坑水位降深，該案例為6.94 m；R為降水影響半徑，該案例為100.03 m。

按照上述相應參數通過上式對于基坑涌水量計算能夠得到該基坑總涌水量為799.53 m3/d。

（2）井點管埋設深度計算

在進行井點管埋設深度計算時，需要充分參照該區域的具體指標來進行，包括：地下水水力坡度、降水后水面距離基坑底部的高度、降水期間地下水位變化幅度、過濾管的長度等等，可以參照下式進行深度計算：

式中：h 為井點外露高度，該案例為0.3 m；i 為降水范圍內水力坡度，該案例為0.5‰；L 為井點管到基坑邊緣距離，該案例為6 m；Z 為降水過程中地下水降水情況，該案例為4 m；Y 為井管埋設面到基坑底的距離，該案例為24 m。

按照上述相應參數通過上式對于井點管埋設深度計算能夠得到該基坑埋設深度為30 m。

（3）單井最大允許出水量計算

可以參照如下公式計算單井最大允許出水量：

通過上式對于單井最大允許出水量計算能夠得到q=215.68 m3/d。

（4）井點數量以及布設

可以參照如下公式計算井點數量：

式中：n 為井點數量；Q 為基坑涌水量，該案例為799.53 m3/d；q 為管井單井出水量，該案例為215.68 m3/d。

通過上式能夠計算所需井點數量為4。在井點布設時需要參照場地具體條件、抽水影響因素等來進行。該降水井到基坑邊緣和邊坡距離設定為6 m，不同井距離設定為12 m。

（5）抽水裝置選擇

水泵是降水井最主要的抽水設備，選定水泵時要按照單井出水量（215 m3/d）和流量以及揚程等來確定，該案例選定水泵流量為12.5 m3，揚程為40 m。為了確保抽水的有效性，每井設置1套抽水設備，同時要留有2套進行備用。

為了確保抽水泵能夠持續穩定運行，要為其配備減壓啟動箱以及水位調節開關。一旦抽水泵出現過載、堵轉等故障時，通過減壓啟動箱可以及時將電源切斷，能夠防止電動機發生損壞，可以延長電動機的使用壽命。另外，水位調節開關能夠按照井內部水位情況開啟或者關閉水泵電路，能夠確保良好的降水效果[2]。

1.3 降水管井施工以及降水情況分析

1.3.1 降水井管構造以及降水設施

為了能夠有效降水，需要在每口降水井設置深井泵，確保其能夠連續抽水。

（1）深井泵。該基坑工程主要采用揚程為40 m的潛水泵，每口井都要設置潛水泵，同時要配備有膠管或者鑄鐵管用于吸水。為了能夠對流量進行有效調節，需要在井口安裝閥門，并且將其通過夾板進行固定。

圖1 井管構造示意圖

（2）井管。井管構造如圖1所示，主要采用PVC波紋管，通過膠帶對于不同管的連接位置進行密封，同時利用鉛絲將其扎緊。在PVC 波紋管不同波紋之間通過10號鉆頭進行鉆孔，一般相隔100 mm打一孔，之后將160目的尼龍網均勻纏在濾管之上并且將其綁牢，同時要在井管外部填充5#～10#的礫石，確保其填充到地面。

（3）集水井以及排水明溝。要將所抽出的地下水排入到集水井當中，之后再利用排水明溝將其排入到周邊下水道中。

（4）排水管道。降水井的排水管道主要采取的是DN50的PVC管道，為了能夠明確總抽水量，要在管道上部裝設流量計，以此來為基坑開挖時間作為參考。

1.3.2 降水井施工工藝

（1）根據本基坑的具體情況，該案例采取的是正循環鉆機和配套設備設施成孔施工。要委派專門人員對進料進行監督，要嚴格控制井壁管、過濾管、回填砂以及黏土等材料質量。之后進行護孔管的埋設，一定要保證其垂直性。然后實施鉆進清孔，為了確保鉆進深度，在鉆進之前一定要測量好鉆具的長度。在鉆進過程中需要對每一層進行準確記錄，一定要保證降水含水層的準確層位以及巖性。

（2）要參照設計井深的情況預先進行井管的排列以及組合，之后通過吊車進行下管，一定要確保井口標高的統一性。要確保井管能夠平穩進入到孔中，為了確保井管的垂直性、避免其斜靠到井壁上，在井管外部要填筑一定厚度的填礫，同時在濾水管上下各設置兩組扶正器，確保環狀填礫間隙厚度在150 mm以上。

（3）填礫料。在進行填礫料之前需要在井管內部下鉆桿知道距離孔底0.3～0.5 m范圍，之后為了避免雜物落入到井內，需要對井管口進行密封，之后參照井管構造在其中填入礫料，在填筑的同時也要測量填礫料的高度。一般情況下濾料要大于濾網孔徑，要確保礫石濾料滿足級配要求，并且控制其雜質含量小于或等于3%，將其回填到地面之下1.5 m位置。

（4）洗井。為了能夠確保洗井的有效性，務必要通過“活塞+空壓機”的方式進行洗井，一直到井內部出現清水為止，確保井底部沉砂小于或等于20 cm。

1.3.3 降水運行

（1）在完成基坑圍護結構并且樁體砼符合設計強度之后可以進行抽水，以便降低水體深度，為后續的基坑開挖打好基礎；

（2）在降水運行時一定要加強相應水位的觀測，要實時了解承壓含水層水頭的變化情況；

（3）在降水井水頭下降到設計標準規范時，就需要對抽水量進行調控，以便控制水頭下降幅度，防止由于降水造成的地面沉降；

（4）在降水運行過程中需要委派專人進行24 h看守，一定要對各項質量進行準確記錄[3]。

1.3.4 降水井的質量檢測

需要參照《建筑與市政降水工程技術規范》、《建筑地基基礎工程施工質量驗收規范》、《地下鐵道工程施工及驗收規范》等標準對于降水井質量進行檢測，具體的檢驗標準和內容如表1所示。

表1 管井施工質量檢驗標準

1.4 降水井封井處理

對于基坑內部降水井來說，若是停水之后發生水位回升的問題，會對基坑的安全造成較大影響，所以在完成降水之后需要通過相應措施實施封井處理。

（1）首先要在施工底板砼之前的井口處設置?650 mm×3 mm 的鋼護筒，要控制鋼護筒高度超出底板頂面100 mm左右。為了確保封井的效果，通過地板防水板將鋼護筒底部包裹嚴實，同時要在防水板周圍以及底板中心鋼管上纏繞橡膠止水條，利用其遇水膨脹的性質能夠對鋼管和砼接縫進行密封，防止地下水從此處露出，在車站完成施工之后需要停止水泵運行，之后再進行封井。

（2）在封井過程中需要在井內部澆筑微膨脹混凝土，一定要確保所用混凝土強度超出底板強度一個等級以上。另外，在距離筒口150 mm 位置焊接4 mm 厚度的鋼板，在兩者焊滿之后要將超出板面的護筒切除掉，其他部位要采用同樣的混凝土實施澆筑并搗實，具體如圖2所示。

圖2 車站底板降水井封井示意圖

（3）在基坑內部布井過程中，要盡可能避免和底板梁、鋼筋密集位置相重疊，若是無法避開的情況下，底板鋼筋穿過井口時采用繞行的方式。若繞行有困難時，切斷后在四周加設構造鋼筋進行加強處理[4]。

1.5 對于基坑殘留水的有效處理

在降水施工過程中，基坑內部潛水層周邊容易留有一定量水滯留，為了有效排除這些積水，可以在基坑內部以及周邊挖出排水溝，通過這些設置將積水引入到集水坑排走[5]。

1.6 降水輔助措施

1.6.1 降水監測措施

（1）降水監測的內容。要采取相應措施對于基坑降水情況進行監測，具體內容包括：降水時地下水位變化情況；降水時單井出水以及含砂量情況；基坑周圍地面沉降情況；基坑周圍給水、污水管管線的沉降情況等。

（2）水位觀測孔以及沉降觀測點設置。一般情況下在車站兩端頭井分別設置2個水位觀測孔，此孔的直徑控制在50～70 mm，確保井深達到最大下降水位之下2～3 m左右。

（3）監測頻率。抽水過程中水位沒有達到設計深度之前，一般要按照3 次/天的頻次進行單井出水量的觀測；在水位滿足設計降水深度之后就可以調整為1 次/天。對于雨季階段來說，一般控制監測頻率為2～3次/天。

1.6.2 備用電源措施

為了保證降水期間抽水持續作業，防止長時間停電造成水位回升，影響地下結構施工，降水施工期間考慮備用200 kW發電機[6]。

2 結束語

軌道交通已經成為了我國緩解交通壓力、方便人們出行最重要的措施之一，近些年在我國很多城市都開始了地鐵建設。地鐵車站是地鐵建設中的重要組成部分，地鐵車站建設過程中最重要的內容之一就是基坑施工，基坑施工過程中常常會遭遇較高水位，影響基坑的穩定性。本文主要以某地鐵車站為例介紹了地鐵車站基坑降水施工技術方面的內容，能夠對地鐵車站基坑降水施工提供一定參考和幫助，對于提升車站基坑穩定性具有現實意義。