地铁深基坑降水技术探讨

摘要：随着地铁规模的不断扩大，对深基坑开挖面积和深度的要求也不断提高，为了能够在深度不断增加的情况下做好基坑施工，需要技术设计和施工单位对其进行深入研究。文章就地铁降水施工的一些经验,与大家共同对地铁降水技术进行一些探讨。

关键词：地铁；深基坑降水；施工技术；研究

Abstract: with the continuous expansion of the scale of the subway, also increasing requirement of deep foundation pit area and the depth of excavation, in order to be able to do foundation pit construction in depth increases unceasingly in the situation, technical design and construction units to conduct in-depth studies. Some experience in the construction of subway precipitation, and we work together to explore the subway dewatering technology.

Keywords: metro; deep foundation; construction technology; research

中图分类号：U231+.1文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

随着中国地铁建设的高速发展,与地铁施工紧密的深基坑降水、区间降水越来越受到重视,如何准确计算、预测地下水对地铁施工的影响,设计科学、合理、有效的降水方案,避免降水施工对周边道路、管线及建筑物的破坏是地铁降水施工面临的一个重要课题。

一、地铁车站施工中降水施工的重要性

在地下水位较高的地区开挖深基坑，由于含水层被切断，在压差作用下，地下水必然会不断地渗流入基坑，如不进行基坑降排水工作，将会造成基坑浸水，使现场施工条件变差，地基承载力下降，在动水压力作用下还可能引起流砂、管涌和边坡失稳等现象，因此，为确保基坑施工安全，必须采取有效的降水和排水措施, 亦称降水工程。

地铁降水施工需要达到以下目标：

1、降低坑内土体含水量，提高坑内土体强度，减少坑底隆起和围护结构的变形量，防止坑外地表过量沉降；

2、疏干开挖范围内土体中的地下水，方便挖掘机和工人在坑内施工作业；

3、提高边坡稳定性，防止土层纵向滑坡；

4、及时降低下部承压含水层的承压水水头高度，防止基坑底部突涌的发生，确保施工时基坑底板的稳定性；

5、严格控制承压水降压，减少不均匀沉降，防止围护墙水平位移过大，造成变形；

6、防止承压水降压导致较大地面沉降，危及周边建筑物安全。

二、降水方法

常用的基坑降水方法有集水明排、轻型井点及多级轻型井点、电渗井点、真空井点、管井(深井)等方法,采用哪种方法与渗透系数、降水深度及适应地层有关。管井(深井)降水降深一般大于10m,渗透系数大于6~10,适合粉质黏土、砂质黏土、各类砂土、砾砂、卵石等地层,在地铁施工中广泛使用。

地铁基坑降水一般分坑内降水、坑外降水及坑内外结合。基坑围护不设止水帷幕,群井设在坑内或坑外无明显差别,为施工方便一般采取坑外降水。当带有止水帷幕的围护结构深入降水目的的含水深度小于3m～6m,并小于含水层厚度的20%～30%,一般坑内、外降水差别不大,当群井放在坑外时过滤器顶部应放在围护结构底部以下;当止水帷幕的围护结构深入降水目的的含水层深度达10m～15m或15m以上,或占含水层厚度的30%～80%时,或当止水帷幕的围护结构深入降水目的的含水层底板以下,一般采用坑内降水。

三、降水方案的设计

降水方案的设计一般分为制定阶段、优化阶段、运行阶段。在降水方案的制定阶段,应搜集已有的地质、水文资料,根据基坑情况(面积、深度、支护形式、施工时间和周期)、周边环境(周边建筑物情况、管线、排水等),并结合临近工区类似降水情况制定降水方案。进入优化和实施方案阶段应通过现场抽水实验取得实测的水文地质参数,一般应通过单孔抽水或布置1个和多个观测孔的非稳定流抽水实验来获取含水层的参数,作为优化的设计依据。根据优化的设计方案,进行部分降水井的群井抽水,将实测资料和设计资料比较,调整参数,并根据群井抽水的环境监测资料,制定运行方案。

四、降水效果控制措施

1、材料的选用

为控制降水井运行效果，我们首先从材料进场入手， 保证管材第一要符合强度要求， 第二要具有规范要求的渗透性， 要求管材必须有强度报告和透水性试验报告；滤网选用60目优质滤网，并经过有关部门的检验达到要求方可进场使用，滤料选用要进行筛分实验，保证含泥量、级配等指标符合要求。

2、加强降水效果监测

（1）在降水工作启动之前，统一测量井内的水位。降水工作启动后，动水位和出水量的测量时间在抽水开始后每10min 各测量一次水位和水量。当水位和水量趋于稳定时可每隔 2～3ｈ观测一次，当水位趋于设计水位后可每天测量一次。

（2）当降水井中的水位趋于稳定尚不能达到水位下降值，加大水泵出水量， 以达到设计降深值。

（3）对水位、水量观测记录进行整理，绘制流量与时间和水位降深与时间过程曲线图，分析水位下降趋势，预测达到设计降水深度的时间。

（4）降水监测为确保降水不影响周边环境安全，降水作业应均衡进行，抽水连续，不得采用突击降水；并对周边建筑物做好监测，对地面一定范围内实施监测保证安全。由于降水期较长，降水使场区地下水均衡关系发生较大变化，必然对周边环境产生影响。

3、质量问题的处理

（1）当基坑开挖遇到突然出现的不明外来水时,应立即停止开挖,做引流回填,控制因出水带出地层颗粒形成地层扰动坍塌,然后查明外来水补给源,采取寻源断流措施； 对出水范围的基坑壁,必须采用特殊加固措施,比如小导管注浆、局部土钉补强等方法,稳定后再继续下步开挖。

（2）车站降水基本都要将开挖范围内的潜水含水层疏干,由于受潜水含水层底板凹凸不平的影响,以及含水层中存在不透水或弱透水粘性土夹层的影响, 要完全疏干潜水实际上是不可能的,在局部粘性土夹层或潜水含水层底板处会出现潜水残留渗水面,这部分水若处理不好将带出地层中大量细颗粒物质,使车站或隧道开挖面地层土扰动并可能发生坍塌。出现这种情况时,应放慢挖土速度,及时在坑壁做盲管导流,并在槽边挖盲沟集水,再将集水排走。导流盲管一般采用长0.5ｍ的Φ25ｍｍ 塑料管,做成花管并缠 80 目尼龙纱网。盲沟一般贴坑壁挖, 宽300ｍｍ,深300ｍｍ。为了防止土块掉落将导流盲沟堵塞,防止水流将基坑底细颗粒物质带走造成基底土扰动, 应在盲沟中填 Φ4ｍｍ～Φ6ｍｍ 砾石,并在沟底做防水处理。

四、减压降水引起的地面沉降控制措施

1、临近建筑物和地下管线的减压井抽水时间应尽量缩短，按需降水。

2、采用信息化施工，对坑内外观测井进行实时跟踪监测，发现问题及时调整抽水井数量及抽水流量，进行按需降水。

3、环境监测资料应及时报送项目部， 以绘制相关的图表、曲线，调控降水运行程序， 确保基坑开挖安全和环境安全。

4、在降水运行过程中随开挖深度逐步降低承压水头，根据试运行得到的结果，按开挖深度确定井群的运行。在控制承压水头足以满足基坑稳定性要求的前提下，尽量减小承压水位降深，以减小和控制降水对环境的影响。

5、基坑施工过程中，如地下连续墙发生渗漏或严重渗漏，应及时采取封堵措施，以避免导致基坑外侧浅层潜水位发生较大幅度下降以及由此加剧坑外的地面沉降。

六、降水对周边环境的影响

降水沉降与土体固结压缩系数、含水层厚度、渗透系数、水位降深等有关,不同的地质条件对降水沉降敏感程度不同,一般根据理论计算,已施工相近工点沉降情况、降水沉降实验来预测沉降量。对敏感地层,周边的建筑物及重要设施需采取措施控制沉降以达到保护目的。一般采取以下保护措施:减缓降水速度,采用控制水位抽水,设计时可考虑在邻近被保护建(构)筑物一侧,将井点管间距加大;采用回灌技术,在降水井和要保护的建筑物之间打设一排井点,在降水井点抽水的同时,通过回灌井点向土层内灌入一定数量的水(可用降水井点抽出的水),形成一道隔水帷幕,从而阻止或减少回灌井点外侧被保护的建(构)筑物地下的地下水流失,使地下水位基本保持不变;在建筑物前施工水泥搅拌桩进行隔离,减少水力梯度。

降水施工使其基坑边坡土体得以压缩固结，以提高土体的水平抵抗力，对坑内潜水进行疏干，便于场施工。在基坑开挖时及时同步降低坑外水位，减轻坑外土体对基坑围护的压力，减少基坑围护位移，保证基坑的稳定性。在地铁车站降水施工中应当及时分析、优化方案，并采取及时有效的改进措施和效果监测措施，早日实现降水效果，保证地铁施工安全顺利推进。

参考文献:

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