武漢長江一級階地地鐵車站深基坑降水設計

李立國 石湛

（長江勘測規劃設計研究有限責任公司，湖北武漢 430010）

1 工程概況

武漢市軌道交通12 號線雙墩站位于漢口建設大道與漢西路交叉口東側，為地下三層雙柱島式站臺車站，車站外包總長182m，標準段外包總寬23.9m，車站深度約31m。圍護結構采用1.2m 地連墻+6 道內支撐方案，地連墻接縫設置MJS 止水。雙墩站基坑開挖深度大，周邊環境復雜，地層透水性強，需要制定行之有效、經濟合理的降水方案。

2 工程地質

雙墩站位于漢口長江一級階地，地形較平坦，地面高程一般在23.56～24.66 米之間。場區覆蓋層主要為人工填土層、第四系全新統沖積層，基巖為志留系墳頭組泥巖。各層土分布情況及工程地質特征描述如下：

1-1 雜填土（Qml）：土質松散，其厚度0.9～4.9m，滲透系數1.0×10-3cm/s。

1-2 素填土（Qml）：松散，層厚0.0～2.1m，滲透系數1.0×10-4cm/s。

3-1 黏土（Q4al）：可塑狀態，屬中等偏高壓縮性土，層厚2.3～8.4m，滲透系數5.0×10-7cm/s。

3-4 淤泥質黏土（Q4al）：軟～流塑狀態，屬高壓縮性土，層厚0.0～14.0m，滲透系數3.0×10-6cm/s。

3-4a 黏土（Q4al）：可塑狀態，屬中等偏高壓縮性土，層厚0.0～4.0m，滲透系數5.0×10-7cm/s。

3-4b 粉質黏土夾粉土、粉砂（Q4al）：粉質黏土呈軟塑狀態，粉土呈中密狀態，粉砂呈松散狀態，粉土、粉砂呈交替分布，屬于中等偏高壓縮性土，層厚0.0～5.3m，滲透系數4.0×10-5cm/s。

4-1 粉細砂（Q4al）：稍密狀態，屬于中等壓縮性土，層厚1.2～7.7m，滲透系數2.0×10-2cm/s。

4-2 粉細砂（Q4al）：中密狀態，屬于中等偏低壓縮性土，層厚6.3～21.8m，滲透系數2.4×10-2cm/s。

4-3 中細砂（Q4al）：密實狀態，屬于低壓縮性土，層厚8.1～19.8m，滲透系數2.4×10-2cm/s。

4-4 含礫中粗砂（Q4al）：飽和，中粗砂呈密實狀態。層厚1.4～7.9m，滲透系數4.0×10-2cm/s。

20a-1 強風化泥巖（S2f）：節理、裂隙發育，巖芯多呈半巖半土狀，局部呈殘積土性質。層厚0.6～4.2m，滲透系數1.0×10-5cm/s。

20a-2 中風化泥巖（S2f）：泥質結構，泥質膠結，層狀構造，節理、裂隙較發育，屬極軟巖，較破碎巖體，巖體基本質量等級為V級，滲透系數1.0×10-6cm/s。

3 水文地質

勘察場地地下水主要類型有上層滯水、孔隙承壓水。

3.1 上層滯水主要分布于人工填土層中或淺部暗埋原溝塘處，水位不連續，無統一自由水面等特征。

3.2 孔隙承壓水主要賦存于第四系全新統沖積層的砂層中，含水層厚度一般為20～40m。根據抽水試驗資料，孔隙承壓水的靜止水位埋深7.8-8.3m，孔隙承壓水位相當于絕對標高16.28-16.50m。

4 降水設計方案

4.1 基坑涌水量估算

根據武漢地區類似基坑工程經驗，長江一級階地30m 深基坑地連墻均按落底考慮，墻底進入基巖2～3m。本次采用疏干降水思路進行降水設計，承壓水初始水頭取19.0m，設計目標動水位標高取-8.4～-6.6m，水位降取25.6～27.4m，基坑出水量計算采用坑內降水布井的方式進行計算。

基坑出水量按“大井”法承壓非完整井公式計算：

式中：Q-基坑降水出水量，m3/d；k-滲透系數，m/d；M-含水層厚度，m；S-基坑中心水位降，m；R-降水期間影響半徑，m；r-大井園概化半徑，m;L-過濾器工作部分長度，m。

基坑涌水量計算結果如表1 所示。

表1 基坑涌水量估算結果

4.2 降水井數量計算及布置

根據水文地質參數，取干擾井群單井出水量根據公式計算：

式中：q-管井出水能力（m3/d）；l-過濾器長度（m）；r-過濾器外徑（m）；K-滲透系數（m/d）。

經計算，q=1501m3/d，結合抽水試驗成果，單井實際出水量取1440m3/d，則需降水井數量為：

N=Q/q*1.1*70%（地連墻落底折減）

圖1 基坑降水水位等值線

經計算，得N=28.3 口，經優化布置，天漢降水軟件模擬計算后，需要26 口降水井就能將場地承壓水降低至基底以下1.0m，坑內井間距約為20m。因基坑開挖深度大，處于長江一級階地，風險較高，本次專門設置坑外觀測井14 口，兼做應急備用井，井間距約為35m。

4.3 降水井深度及井結構

4.3.1 降水井（觀測井）的深度

管井深度與過濾管安裝深度與含水層埋深、厚度、滲透性、富水性及其出水能力等因素來綜合確定，降水井實際深度取45.0m，觀測井深取40.0m，降水井鉆探井徑取600mm。

4.3.2 井管

降水井過濾管長度均為12.5m，觀測井過濾管長度15.0m，井管壁厚不小于3mm，管徑250mm，均采用鋼質焊管。

4.3.3 填礫與管外封閉

降水井井口至井深20.0m 含水層深度段環填硅質圓礫，以形成良好的人工反濾層，其余段環填黏土球以進行管外封填。

圖2 降水井結構圖

5 成井施工

降水井施工應滿足如下要求：

5.1 測量放樣：根據坐標控制點、降水設計方案與地下管線分布圖，施放降水井井位。

5.2 鉆機就位、調整：鉆機采用正反循環鉆機，鉆機就位時需調整鉆機的平整度和鉆塔的垂直度，對位后用機臺木墊實，以保證鉆機安放平穩。

5.3 鉆孔：在鉆孔過程中應保證孔內泥漿液面高度與孔口平，嚴防塌孔。在地層條件允許的情況下，使用地層自造泥漿成孔，在鉆孔過程中，技術人員詳細描述地層情況，作為下管填料的依據。

5.4 清孔換漿：鉆孔鉆進至設計標高后，在提鉆前將鉆桿提至離孔底0.5m，進行沖孔清除孔內雜物，同時將孔內的泥漿密度逐步調至1.05～1.1 左右，沉渣厚度符合要求，返出的泥漿內不含泥塊為止。

5.5 下管：對于鋼管井，宜采用懸吊下管法，井管底部焊接鋼板封堵牢靠，井管與井管之間焊接牢固，確保焊縫均勻、無砂眼。為保證井管居中及一定厚度的濾料，在濾管段上下部各加一組扶正器4 塊。

5.6 填料：井管下好后，立即按設計要求回填濾料，濾料沿井壁四周均勻填入，并隨填隨測濾料層的頂面高度。

5.7 洗井：濾料回填后，應該在8h 內用潛水泵洗井，直至井水洗清達到規范要求為止。洗井時若出現井水中含有濾料，應停止洗井，檢查原因，進行處理，必要時要報廢掉，并按封井要求進行封井。

5.8 水泵安裝、試抽水：洗井結束后進行水泵安裝，要求安裝前記錄井深，便于控制水泵深度，水泵安裝要牢固平穩確保設備安全，水井底部預留1m 沉淀段。

6 降水監測

降水運行前應統測一次井內水位和各井出水量。抽水開始后，在水位未達到設計降水深度以前，每天觀測三次水位、水量。當水位已達到設計降水深度，且趨于穩定時，可每天觀測一次。如遇降雨，觀測次數宜每日2～3 次。

對水位、水量監測記錄應及時整理，繪制水量Q 與時間t 和水位降深值S 與時間t 過程曲線圖，分析水位水量下降趨勢，預測設計降水深度要求所需時間。根據水位、水量觀測記錄，查明降水過程中的不正常狀況及其產生的原因，及時提出調整補充措施，確保達到降水深度。

7 結論

本文介紹了武漢地區典型長江一級階地地鐵車站深基坑降水設計方案、施工工藝及監測措施。通過實踐證明，降水方案及施工工藝合理，對武漢類似深基坑降水工程具有一定的借鑒意義。