地铁深基坑降水施工技术的应用分析

摘要：地铁施工过程中，降水对工程质量和工期都起着至关重要的作用，管井降水是一种有效的方法，但一定在降水前做好周边管线调查、地质勘察。降水维护与动态观测是深基坑降水工作的重点。降水施工前应综合考虑，对可能发生的风险事件进行预测、预防并制定切实可行的应急预案。降水中遇到突发事件，应排查起因，确定合理的处理方案，确保深基坑自身、及周边环境安全。

关键词：地铁 深基坑 降水

中图分类号：U231+.3 文献标识码： A

正文：

一、工程概况

1.某地铁站工程地质及水文地质条件

（1）工程地质该地铁站工程从地面以下 45m 勘探范围内的土层划分为人工填土层、新近沉积层和第四纪晚更新世冲洪积层三大类。并按地层岩性及其物理力学性质进一步分为 6 个大层及若干亚层，从上至下依次如下。

1）人工填土

①杂填土；①1砂质粉土、粘质粉土素填土；①3细砂素填土；第一层分布范围 34.98～38.60 m。

2）新近沉积②砂质粉土、粘质粉土；②1粉细砂；③卵石、圆砾；③2细中砂；③3砂质粉土、粘质粉土；第二层分布范围 31.15～34.16 m，第三层分布范围 25.79～28.18 m。

3）第四纪晚更新世冲洪积

④卵石，亚圆形；④1粘质粉土、粉质粘土；④2细中砂；⑤卵石；⑤1粘质粉土、粉质粘土；⑤2细中砂；⑥卵石；未钻穿⑥1粘质粉土、粉质粘土；⑥2细中砂，含云母及少量圆砾。第四层分布范围 13.01～15.98 m，第五层分布范围 2.81～4.48 m，第六层未钻穿。其中④1、⑤1为粘质粉土、粉质粘土，可塑，透水能力差，对降水施工不利。

（2）水文地质地下含水层分三层：

第一层地下水主要分布在第④层卵石中，属潜水；第二层地下水主要分布在第⑤层卵石中，属潜水；第三层地下水主要分布在第⑥层卵石及第⑥2层细砂中，类型为承压水。各层地下水特征如表 2 所示。车站主体结构贯穿第一潜水层卵石④层，结构底板处于卵石⑤、⑤1、⑤2层第二潜水层中。

表2 该地铁站工作区地下水位特征

2.工程周边环境

车站地面现状为高层住宅区及部分高层办公楼：车站东北侧为小区；西北侧为商业大厦；东南侧为某高层建筑物；西南侧为电话局。地下邻近其他地铁线，最近处仅 6m；管线较多、密集，主要有通信、电力管沟、雨、污水管、燃气管沟、上水管等。

3.降水设计

该地铁站采用管井降水，沿车站四周一圈布设降水井，配合施工部位分为三期进行降水施工，一期为竖井暗挖段降水，二期为东基坑降水，三期为西基坑降水，全过程进行动态管理。明挖基坑降水井间距 7.0 m，井深 36 m。

二、降水施工特点分析

1. 施工难度大

此换乘车站最大埋深 29.804 m，埋深较大，且距离四号线结构仅 6m，交叉位置很难形成封闭的区域，施工难度大。

2. 风险因素多

地质条件复杂，降水工程应配合主体施工，降水周期时间长，风险因素多，每个因素出现纰漏都可能导致降水环节失效甚至整个工程的失败。3. 技术要求高工程场地涉及两层潜水，本次降水主要目地是疏干卵石④层潜水，该层厚约 4.2m，并降低卵石⑤、⑤1、⑤2层潜水位 1～3.7m，降水层位多，降深幅度大；邻近高层建筑物和既有地铁线，而降水井位布置又受到场地、管线的限制，施工技术要求较高。

4. 工期压力大

站厅两端盾构段需为区间盾构提供接收或始发条件，工期压力大，因此，及时达到设计基坑降水效果是确保安全、高效、如期的完成此项工程的前提。

三、降水井施工工艺

1. 成孔

该段地层中卵石粒径较大，反循环钻机施工有可能会产生斜孔或卡钻导致无法施工，因此，此次采用 BG-20 旋挖钻机钻孔。确保孔径不小于 705mm，考虑抽水期间沉淀物沉积的影响，成井深度略大于设计深度 0.20 m。钻孔过程中做好成孔记录，并采集土样， 核对含水层所在部位和土的颗粒组成。

2. 清孔

井管下入前进行清孔作业， 清孔采取注入清水置换，利用砂石泵抽出沉渣，并测定井深。

3. 下井管

井管采用无砂砼滤水管，在预制混凝土管鞋上放置井管，同时水位以下包缠尼龙滤网，缓缓下放，当管口与井口相差 200mm 时，接上节井管。井管要高出地面不小于 200mm，并加盖防水雨布临时保护。

4. 填滤料

下管后立即填入滤料。采用人工方法沿井孔四周均匀连续填入。滤料填至井口下 1m 处，其上用粘土回填夯实。

5. 洗井

回填滤料完成后，要及时进行洗井，防止井底沉渣厚度过大或无砂管孔隙堵死；洗井时间不少于3 个台班，要求基本达到水清。洗井结束后应进行单井试抽水试验，当出水量小于预计水量时，应采取其它处理措施以增大出水量，必要时应重新施工降水井。

6. 水泵安装

将潜水泵及泵管吊放至井底以上 1.5 m 处。安装并接通电源，做到一井一泵一闸一漏，检查水位继电制动抽水装置和漏电保护系统。

7. 试抽

洗井后，对井管进行单井试抽，如有异常情况，重新洗井，并再次进行抽水试验。

8. 排水

管路安装沿基坑边缘设置排水管沟，将每个降水井的排水管汇入排水管沟，利于维修、监控；管路过路段设置保护套管，避免重车碾压破坏管路，造成渗漏。

五、 降水施工及运行质量保证

根据降水井设计要求，土方开挖前在东西基坑围护结构外侧分别施工 24、28 眼降水井，与一期暗挖段建成的降水井封闭成环，为保证后期降水效果，降水井施工及运行过程中严格控制降水井施工质量。

1. 确保降水井深度

降水井钻孔完毕后由专人进行量测，确保井深满足要求，保证接触面积进而保证降水井透水性能和效果。

2. 严格控制滤料质量

降水井采用洁净的滤料从井底向上至地表以下3m，在井管与孔壁之间的空隙均匀围填。滤料规格为含水层筛分粒径的 5～10 倍，且最大粒径≤5cm，级配良好。滤料按照设计要求严格筛选，选取粒径合适的级配碎石，反复清洗干净；严格控制滤料回填的时间及高度。

3. 洗井要彻底

洗井是成井工艺中重要的一道工序。一口井能否发挥作用，取决于洗井的质量。在滤管四周填滤料后立即进行洗井，清除停留在孔内和透水层中的泥浆与孔壁的泥浆。疏通透水层，并在井周围形成良好的反滤层。洗井过程中观测水位及出水量变化情况。

4. 做好试抽工作

试抽应连续进行，不应中途间断。需要维修或更换水泵时，应逐一进行。抽水开始后，应逐一检查单井出水量、出水含砂量。当含砂量过大，可将水泵上提，如含砂量仍然较大，应重新洗井。

5. 提前降水按照施工进度计划，在基坑开挖前 15 天提前进行降水，以保证能及时降低基坑内的地下水位。

6. 降水维护与动态监测

降水工程施工结束后，是较长时间降水运行阶段，维护与动态观测是此阶段的工作重点，降水运行期间，做好各井的水位观测工作；现场实行 24 h值班制，值班人员要认真做好质量记录，做到准确齐全；对降水运行的记录，及时分析整理，绘制各种必要图表，以动态指导降水工作，提高降水运行的效果。

四、局部渗漏采取的措施

在土方开挖过程中，西基坑西侧坑壁上地面以下 10m 处出现局部渗漏现象。立即停止开挖，并对地质情况、周边管线进行调查。观察发现漏水点比较小，渗水速度慢，漏水点处的地层为粘质粉土，渗水为清水，且此范围无给、排水管线。分析原因可能是粘性土层中透水困难，处理方法为：做盲管导流至附近降水井处，并采用速凝型浆体材料封堵渗漏点，止水作用快速、明显。

（1）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。导流盲管采用长 0.5 m 的 Ф25 mm 塑料管做成花管，缠 80 目尼龙纱网。盲沟贴坑壁挖，宽 300 mm，深 300 mm。为了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 Ф4～6 mm 砾石。

（2）在废水池出基坑范围内，开挖三眼浅井，管井、浅井组合降水，盲沟明排水，用来排干基底下 1 m 范围内粘土层中潜水，保持土方开挖过程中基面干燥。浇筑底板垫层时将浅井进行封堵处理。通过采取以上措施，监测结果显示水位下降，获得了满意的效果。

五、 结语

换乘地铁车站明挖深基坑的施工，施工降水是个很值得探讨的课题，其成功的降水经验在类似的地质情况下，类似的工程施工中有许多值得借鉴的东西。整个基坑在开挖过程中降水效果良好，没有产生不良现象，保证了基坑的顺利开挖。同时降水运行费用较少，验证了此次降水方案的正确性和合理性。

参考文献

[1]刘国彬,王卫东.基坑工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2009．

[2]JGJ/T111-98,建筑与市政降水工程技术规范[S]