阐述地铁车站深基坑工程施工技术

摘要：近年来，城市地铁建设发展较快，地铁车站的基坑工程的规模和开挖深度也越来越大，因此，对地铁车站基坑工程的施工技术有了更高要求。本文结合地铁车站深基坑工程实例，阐述了受潜水与承压水作用条件下深基坑降水的设计思路、方案优化、工艺要点与实施效果，确保了施工顺利进行，为地铁车站深基坑工程提供施工经验。

关键词：地铁车站；深基坑；降水；施工

中图分类号：U231+.4文献标识码：A文章编号：

引言：随着我国经济和城市建设的迅速发展，地下工程施工技术也有了飞速发展，地下连续墙、SO工法、水泥搅拌桩、旋喷桩等成熟施工工艺得到广泛运用，施工中使用了各种先进的大型施工机械，提高了施工效率，保证了施工质量和安全。但由于深基坑工程具有技术难度高、不可预见等特点，其安全可靠性不仅影响基坑工程本身，而且往往会影响周边环境。如设计、施工错误和不当，亦会带来严重的后果，因此要求我们不断总结施工经验，提高施工技术和管理水平。

1.工程概况

某地铁呈南北走向，总长446.7m。车站结构形式为上下两层的单柱双层双跨矩形钢混框架结构。车站所在的道路两侧均为临街建筑，楼房密集，大部分侵占道路红线，且以大型建筑为主。车站中部路口南北两侧各15m采用盖挖顺作法施工，其余均为明挖法施工。明挖法施工部分设计为“人工挖孔桩+钢管内支撑”作为支撑体系。人工挖孔桩和基坑内施工时同步进行降水。

挖孔桩除了在车站两端盾构井端头采用1500mm直径外，其余桩径全部为1200mm，设计桩长为21m，桩中心间距2.0m。基坑平面呈长方形，长44617m，宽1815m，中间被道路隔开，总面积约7200m2，挖深平均为1615m。所以必须采取有效措施，使地下水位降低至22m以下，才能保证施工安全。各岩土层特征见表1。

表1岩土层特征分布情况

主要不良地质情况如下：(1)开挖深度范围内及基坑以下土层含水量高、渗透性强，内摩擦角小，含水后具有低强度、高灵敏度，自稳性差，基坑开挖时易产生侧向变形而导致开挖面失稳。(2)粉土及粉、细砂含水量较高，强度较低，属中等压缩性，高灵敏度。基坑开挖时，在地下水水头作用下易产生涌土、涌砂、开挖面不稳现象，对施工不利。(3)车站施工时进行大面积的降水，易导致周围地面及道路出现地面沉降。而道路两侧大部分为高层建筑，风险较大。(4)场地22m深度范围内分布的粉土及粉细砂、中砂，根据现场标准贯入试验，按国家标准进行液化判别为液化土层。

2.降水方案设计

2.1降水方法的拟定

在充分研究地质资料、认真分析其他工程降水试验失败原因的基础上，结合现场施工条件，并将电渗、喷射、轻型和管井等几种降水方式的效益分析合理性进行对比，同时考虑到降水方式对挖孔桩和基坑开挖的影响程度，决定采用大口径管井工法进行降水。因为大口径管井工法适用范围广，不仅适用于渗透性强的各类砂性土，而且也适用于淤泥质粘性土。

基本思路是将承压水降至开挖面以下，同时疏干潜水含水层。降水需达到的目的和要求：(1)疏干基坑开挖范围内土层中的地下水及确保在基坑开挖时地下水位控制在开挖面以下2-3m，满足基坑无水开挖施工的要求。(2)通过降水提高整个土壤层的土体强度，以提高土体水平抗力，减少基坑位移和周围地基沉降，便于机械施工。(3)降低承压水头高度，确保基坑稳定开挖和结构施作。

2.2井点布置形式此工程基坑平面为长方形，南北长44617m，东西宽1815m，可采用两侧平行布置；根据降水层主要为基坑底部的承压含水层且降水较大的特点，宜采用基坑外部降水。优点是对以后各工序的施工影响小，结构完成后不用考虑封井问题。实际管井布置时，为了保证道路东西方向的正常通车和施工工期不受影响，同时尽可能为主体结构施工完成后附属风道和出入口基坑开挖创造便利条件，布井时过风道和出入口处以及两端头盾构井处降水井距加密加深。

3.基坑周围沉降控制及设计参数

由于井点埋设完成开始抽水时，井内水位开始下降，周围含水层的水不断流向滤管，经过一段时间，在井点周围形成漏斗状的弯曲水面，即所谓的“降水漏斗”。这个漏斗状水面需几天至几周才能稳定，漏斗范围内地下水位下降以后，必然造成地面固结沉降。

降水期间，降水面至原地下水位面之间的土层因排水固结，会在所增加的自重应力条件下产生较大沉降。因此通常降水引起的地面沉降即以这一部分沉降量为主，所以可采用以下简易方法估算降水所造成的沉降值:

根据地勘资料，E1-2=19～24MPa，降水深度vH=10m。

则

即沉降量约1～1.3cm，该方案已考虑施工周围有邻近建筑物，故选用小排量深井水泵(功率2.2kW，扬程大于30m，流量20m3/h)，不会对周边建筑产生影响。设计参数见表2所示。

表2车站降水设计参数

4.管井施工技术要点

成孔后，替浆是控制单井涌水量的关键。替浆后泥浆比重控制在1103-1105。防止泥浆过浓影响出水，也须防止泥浆过稀造成塌孔事故。

在下管前探测孔深，当与井管长度不符时，要重新成孔。成孔后立即安装井管，防止暴露时间过长出现塌孔，管节逐节深入，使接头对正。下管时轻提慢放，并使井管居中；当上部孔壁缩径或孔底淤塞，应向孔内注水，缓慢放入，禁止上下提拉和强行冲击。

管井下放完成后，及时向孔内投入滤料。滤料为4-6mm干净砂砾，滤料要一次连续完成，要避免填料速度过快或不均造成滤管偏移及滤料在孔内架桥现象。洗井后滤料下沉及时补充滤料，要求实际填料量不小于95%理论计算量。滤料从井底填到井口下115m左右，上部采用不含砂石的黏土封口。

洗井采用活塞水泵相结合的方法，间隔反复进行，直到满足洗井前后两次涌水量差值

降水尽量用市电，并配备柴油发电机，保证24h不间断抽水。工地配备备用水泵，以便及时更换有故障的设备。

5.降水效果以及注意事项

5.1降水效果

(1)地下水位及桩孔开挖情况。自挖孔桩实施开挖及至440根灌注桩完成，桩孔内基本没有遇到地下水。有少数桩遇水后2-3d降不下去，马上检查临近降水井水位和抽水泵，将抽水泵位置降低或更换稍大功率水泵，地下水位很快降到桩孔底部，基本没有影响到桩孔开挖。

(2)地下水位及基坑开挖情况。工程施工期间，虽遇数次大雨，但检测水位变幅较小，均控制在基底以下，未对施工及基坑造成任何影响。

5.2降水注意事项

(1)严格密封降水井井管，保证真空管路系统在土方开挖前真空度达到0.06MPa以上，土方开挖过程中，真空度会有所下降，但须控制在0.03MPa以上。

(2)降水井随着基坑开挖，暴露井管随时割除封堵。为方便挖掘机住基坑内作业，井管随着土方开挖而分段割除，并用粘土回填密实，保证有足够抽水能力的真空度。

6.结语

综上所述，地铁车站深基坑工程涉及领域广，施工技术难度大。本工程根据现场地理位置、土质条件、基坑开挖深度和周围环境的特点，施工过程中未出现质量及安全事故，工程进展顺利，达到了预期目标，为同类工程的施工提供了宝贵经验。

参考文献：

[1]姜伟等，某地铁车站深基坑工程管线悬吊施工技术[J].建筑技术，2011.06

[2]王永新，淤泥质地质条件下地铁车站深基坑施工控制技术研究[D].南交通大学，2003年

[3]李文江，地铁站深基坑明排二次降水施工方法[J].大陆桥视野,2010(13).