地鐵基坑工程地下水問題及其處理對策

徐旭

中鐵十九局集團軌道交通工程有限公司 浙江 寧波 315021

引言

在地鐵基坑工程的施工中，特別是含水地層的施工建設，由于基坑圍護結構內的止水設施的破壞，造成了水和砂粒的相互交融而滲透到基坑內。此類現象一般發生于軟土地質條件下，其主要特征為：土層含水量高，滲透系數低；土體孔隙度大，壓縮性強；土質條件較差，易風化或軟化等。這種情況下，極易引起周圍區域的水土流失，進而降低支護效果，甚至出現空穴或塌陷問題。以上問題不僅對圍護結構本身的穩定性有負面影響，同時也對周圍的道路，管線及建筑物，構筑物都有一定的影響，所以要加強地下水的有效治理[1]。

1 降水技術在地鐵基坑工程中應用的必要性

隨著我國經濟的發展和人們生活水平的提高，車輛不斷增多，道路擁堵現象時有發生，借助地鐵交通來緩減城市交通壓力就顯得十分重要，越來越多的城市開展了地鐵工程建設。地鐵工程建設具有投資大，工期長，周圍建筑物多和地質條件復雜的特點，其中地下水對地鐵工程的影響尤其明顯，合理的地下水防治和處理措施是保證地鐵工程建設的重要前提。深基坑開挖后，需要對基坑支護進行加固，以保證基坑的穩定和安全，同時還要做好基坑的降水施工工作。地下水作為地鐵施工過程中一個非常重要的因素，會影響到周圍建筑物和其他管線的安全，而一旦發生了問題，將會給人們的生活帶來很多不便，尤其是對于一些建筑來說，如果處理不當會導致嚴重的安全事故發生。因此，在當前地鐵深基坑降水的施工過程中要注意如下問題：地鐵基坑在建設之前需要對地下水進行勘察，了解基坑周邊地下水的分布規律，以便為以后的施工方案設計提供有關資料與數據支持。在此基礎上，根據當地水文地質條件及施工條件制定合理可行的施工設計方案。而且方案編制好之后，還要由有關專業人員進行審查，審查通過之后才可以進行建設。在基坑開挖過程中，為了確保基坑施工安全，必須要加強支護結構和防水帷幕等圍護結構的設計與施工工作，并且還要做好圍護結構的養護工作。在對深基坑進行開挖時，一定要考慮到降水的有效性，只有這樣才能夠確保基坑的正常使用，同時也可以減少因為降水而造成的損失。在施工過程中，應嚴格按照設計要求執行，并采取一定的技術控制措施，保障整個工程的順利進行。另外，還應結合現場實際情況，及時調整施工工藝，以達到預期效果。在施工過程中要注意保護好周邊的環境，采取必要的防護措施，減少對周圍地表水的污染；在基坑降水施工過程中，要加強對其進行嚴格的質量控制，同時也需要相關的監測人員和管理人員的配合，綜合考慮各方面因素影響并采取有效應急預案，備齊相關經費及材料，以減少基坑施工安全風險。

2 地下水對基坑工程的影響

2.1 側壁流土

當粉土和粉砂層靠近基坑側壁或者基坑底部，無帷幕且帷幕深度不符合滲流穩定的要求或者帷幕存在漏點的情況下，就會產生流土和流沙。一級階地上砂性土層為過渡層土（包括粉土和粉砂層），由于受地下水的影響，過渡層土具有較大的垂向滲透系數，在抽降層位處一般會形成黏性土，使過渡層的承壓性差，易發生滲水問題。滲流破壞是造成這種現象的主要原因之一，也是誘發各種災害和惡性事故的重要因素。流土和流沙對基坑邊坡及鄰近的淺基礎建筑影響較大，一般情況下，其破均力會增加幾個數量級以上，甚至達到1～2個數量級，從而引起上部土層的沉降，造成地基破壞。當地下水位上升到一定高度以后，又會出現大面積的地面沉陷現象，甚至引起房屋倒塌等重大工程事故。因此，必須采取有效措施防止此類災害發生。此外，在粉土和粉砂層上修建錨桿，若錨孔孔壁防護措施無法保護砂層內承壓水的安全，致使承壓水沿著錨孔進入基坑內，形成流土和流沙現象，會造成周圍建筑物沉陷嚴重[2]。

2.2 老黏性土遇水軟化

高階地老黏土分布區域，上部人工填土中上層滯水，城市供排水管網泄水及各類管溝合流地表雨水等，均可以直接對老黏性土進行浸水和滲透。老黏性土是指已經發生了變形和強度降低現象的黏性土，它是一種典型的超固結土，具有天然埋藏時間長、固結壓力大等特點。如果長期受地下水浸潤及凍脹作用影響，表層土體容易出現結構性損傷，如土拱效應，微裂縫發育等現象，這些均為誘發基坑邊坡失穩的主要因素，在這種情況下，容易形成卸荷裂隙和干縮裂隙等。老黏性土層的存在將加劇支護結構的側向應力集中和干縮現象，同時也是形成豎向裂隙的主要原因之一。裂隙的擴展與貫通會引起老黏土變形破壞，使土壓力增大，甚至危及支護結構安全。如果防護不到位，使水浸沒，土體強度會急劇降低，易出現崩塌，邊坡失穩。

2.3 潛水影響

如果工程下潛水位埋深在4.5～5.6m之間，基坑開挖深度約10m，即使坑外未降水也會導致坑內水頭過高，很容易出現管涌，流沙和坑壁土體坍塌等多種危害。高水位對圍護結構有很大影響，特別是在高水位差較小的情況下容易引起基坑底滲過大。若將水自坑中抽出，將使坑四周地面產生不均勻沉降。因此，在施工過程中必須采取必要的防水措施對深大工程進行保護。當出現問題時，還需及時采取相應的補救性處理措施。

2.4 裂隙水的影響

當工程第三系屬紅砂巖時，該材料屬較不透水層，而挖進紅色砂巖層時，呈蘑菇狀滲流。隨著開挖深度的增加，出水量也隨之增大，當出水量達到一定程度時，就會導致紅砂巖發生裂縫水。當含水地層與含水層之間存在水力聯系時，就可能發生滲透破壞。紅砂巖地層中的水泥層易發生坍塌泥化現象，使水物性變差，若未進行水處理，坑內砂層將成為混濁狀態而影響開挖及底板的澆筑。因此，對這一區域進行防滲是十分重要的[3]。

3 地鐵基坑工程地下水處理措施

3.1 地下水處理的思路

地下水給基坑工程施工帶來了嚴重的影響，需要采取適當的措施進行治理。基坑周圍地下水位過高是導致支護體系失穩破壞的主要原因之一。因此，需采取有效措施來降低地下水位。止水主要是通過降水和設置止水帷幕來防止地下水進入坑體內形成新的坑，從而達到控制整個坑深度的目的。針對降水而言，地面及側面均能較好地防水，確保坑底作業穩定，降低支撐結構受到側面土體壓力。為了確保基坑結構底板混凝土澆筑質量，基坑開挖完成后，需放空基坑積水，并治理地下紅砂巖裂縫水。

3.2 地下水處理

3.2.1 止水處理。建筑物在施工過程中經常會受到地下水水位變化的影響而產生不同程度的變形。因此為了保證整個工程能夠安全順利地進行，必須采取科學有效的措施來提高施工質量和效率。復合土釘墻這種新型的支護模式能夠滿足工程的變形要求，且對周圍環境影響小，因此被廣泛應用于基坑中。采用樁錨支護可以有效地控制周圍土體變形，但在一些復雜情況下，如基坑開挖深度較大時，特別是在高層建筑和地下管線密集地區，采用傳統的樁錨支護很難滿足要求。目前常用的是地下連續墻+內支撐方式對周圍地層進行加固，但由于鋼筋混凝土本身強度低，使得地下連續墻的整體性差，不能起到很好的防滲和截水作用。因此，最好采用鋼筋混凝土+地下連續墻組合形式作為主要的支護結構，并設置止水帷幕。

3.2.2 排水處理。基坑開挖時，地下水位之上的土層可直接挖除，無須處理，地下水位之下的土層則須排水。集水井是連接管道和市政管網的重要節點。集水井是一種新型支護結構，具有成本低、工期短等優點，它適用于各種地質條件下基坑降水工程，尤其適合于砂卵石地層以及地下水豐富的地區基坑降水工程。在每個井中都有一個用鋼筋制成的鋼筋籠，里面放上一層稻草，起到過濾作用，然后在集水管道上安裝閥門，用于控制泵的出水量，當需要抽水時，打開閥門即可，當要排放地下水時，關閉閥門就可。

3.2.3 地下水處理效果。地鐵基坑工程地下水治理過程中采用鋼筋混凝土和連續墻聯合支護治理方式，能夠有效地達到支護，止水的效果。而作為一種新型結構，地下連續墻具有造價低、適用性強等優點，能夠滿足各種不同環境條件下對基坑圍護設計要求，所以其應用范圍越來越廣泛。地下連續墻的施工技術工藝則相對復雜，尤其是槽段接頭處容易出現滲漏現象，因此需要對其進行嚴格的控制和管理，并根據實際情況合理地安排工程施工工序，加強施工質量管控，提高成墻質量。坑外管井施工過程中，由于周圍有較深的卵石層，使得施工難度加大，為了降低施工成本，提高施工質量，可以采用降低地下水位的措施，減少或避免施工對周圍卵石層造成破壞，同時采用集水明排方式，減輕地鐵基坑積水嚴重的情況，利于開挖作業順利實施[4]。

4 施工問題及反思

4.1 施工問題處理

由前文分析可知，連續墻墻角漏水發生于施工過程中，針對這種情況，可采用雙液注漿技術對漏水處進行處理。雙液注漿具有很好的堵漏作用，其原理是利用堵漏鋼管將鋼管與墻角之間的縫隙封堵住，然后再灌注混凝土砂漿材料進行回填。帷幕與漏水通道之間采用水泥漿或水玻璃混合液密封，在漏水通道內注入水泥漿或者水玻璃混合液，能夠對漏水通道產生良好的隔水作用。同時，要對整個灌漿過程采用視頻監控系統，發現有漏水情況及時報警并停止灌注。采用該導水管配合鋼板堵漏的方法對滲漏點進行治理，效果顯著，保證了基坑的竣工和順利掘進。

4.2 思考及建議

基坑工程是建筑工程施工過程中重要組成部分之一，也是整個建筑工程質量最直接體現。對于深基坑來說，由于受到周圍地質條件等多種因素制約，會存在一定程度上的安全隱患。當險情出現后，需要在較短的時間內配置人力和物力，迅速對險情進行管控。為了有效應對基坑工程滲漏問題，防范至關重要，需要建立完善突發險情處置機制、強化預案演練、充分做好應急物資準備等。地下水滲漏主要是由于連續墻及接縫處的連續窩泥和墻夾泥引起的滲漏，接縫處產生的裂縫也是造成接縫滲水和漏水程度加重的重要原因之一。為了防止滲漏，一般都會設置止水帷幕。在開挖施工中，應遵循快挖快撐，時空效應等原則，對維護結構的變形應加以控制[5]。

5 結束語

總而言之，地鐵對人們的生活有著重要作用，極大的便利了人們的出行。所以必須重視地鐵工程項目的建設，進行有效的安全組織管理。其中最重要的一項就是地鐵基坑工程地下水治理，只有做好這一點才能保證基坑的穩定性。因此，必須重視并加強對于基坑降水排水設計與施工技術等方面的研究工作。同時，在整個工程實施期間要加強對各工序的有效控制，確保每道工序均處于受控狀態下才能保證整體工程質量符合相關規定要求。同時，在基坑開挖過程中，還應加強對連續墻的養護工作，對工程施工中的細微之處加以注意，防止出現漏水情況，這對整個工程建設來說都具有十分重大的意義，只有這樣，才能更好地促進我國城市軌道交通項目發展進步。