地铁基坑中承压降水的控制与处理

摘要：随着城市轨道交通地铁工程建设高潮的到来，地铁基坑承压水控制也成为地铁工程中的主要难点。因为承压水控制对深基坑的安全来说至关重要，一旦在基坑施工过程中发生由于承压水造成的基坑隆起、管涌、流砂，就会对基坑的安全和周边环境造成严重影响。因此，怎样有效、科学、合理地控制承压水，减少基坑施工中由于承压水引起的相关风险，是一个非常值得研究的问题。本文首先分析了承压水对地铁基坑可能造成的危害，然后从设计和施工方面探讨了对承压降水的控制和处理措施，最后对其监测要点进行了说明。

关键词：地铁基坑；承压降水；管涌；围护结构；监测

Abstract: with the high point of the urban rail transit subway construction, the subway foundation pit confined water control has become the main difficulty in metro engineering. Because of confined water control is essential for the security of the deep foundation pit, once in the process of foundation pit construction caused by confined water foundation pit uplift, piping, flow sand, will be the foundation of security and surrounding environmental impact. Therefore, how to effectively, scientifically and reasonably control the confined water, reduce the risk caused by confined water foundation pit and construction related, is a very worth studying problem. This article first analyzes the confined water in subway foundation pit may cause harm, and then discussed from the aspects of design and construction control of the pressure on precipitation and treatment measures, and finally to its monitoring points are described.

Key words: the subway foundation pit; Pressure on precipitation; Piping; Retaining structure; Monitoring of the.

中图分类号：TL372+.3文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

承压水对地铁基坑造成的危害

（一）顶托破坏

其表现为基坑突涌，这是工程界最早认识到的承压水危害形式，包括坑底顶裂、坑底流砂、坑底“沸腾”等多种形式，如有些表现为坑底薄弱处涌水、涌砂。起因可能是抗突涌安全系数不足，也有可能是地质探孔未封闭等原因。

（二）开挖面突涌

其表现为围护结构缺陷造成开挖面以上渗漏。这种模式不仅限于深基坑工程，也可发生与盾构、顶管等类型的地下工程。从渗流的角度看，潜水的压力由水自重形成，属于无压渗流，水头随着渗漏降低较快；反之，承压水渗漏属于有压渗流，其水头不会随着渗漏快速降低。因此，承压水渗漏危害程度比乔水严重得多。

（三）异常管涌

即开挖面以下围护结构渗漏导致坑底涌水，其机理与“并挖面突涌”不同，是由于坑内外存在压力差，而围护结构施工不当，插入部分不能起到止水效果，发生了异常的管涌。

（四）过量沉降

以往工程界对降承压水引起的沉降不够重视，认为只要采取坑内设井、按需降水，诱发的沉降都在可接受范围内。但调查发现，一些工程案例由于降承压水导致了周围地层沉降超标，影响了周围管线和建构物的正常使用。因此，降水诱发周围地层过量沉降无疑也是承压水危害的重要表现形式之一。

地铁基坑中承压降水的处理与控制措施

（一）设计中的措施

1、设计人员应全面了解、掌握降水区域的地质及水文地质条件。在此基础上，应尽可能地进行三维地下水渗流计算。

2、设计人员应在全面分析降水区域水文地质条件的基础上，选取能客观反映降水区域水文地质条件的地下水渗流模型，进行降水设计计算。对于复杂工程，降水设计方案应通过具丰富降水工程经验的专家组论证或鉴定。

3、设计人员应充分了解围护结构特点及各工况条件，在此基础上确定降水方案并进行降水设计。

4、承压水降水主要以满足盾构进出洞要求和尽可能减少降水对周围环境影响为目的，因此，应提供不同工况条件下、满足盾构进出洞安全要求的不同降水方案。对不同的降水方案进行比较后，选取最佳方案。

5、降水设计计算要留有一定的安全系数，此安全系数来自二个方面的考虑：一是计算参数选取的精度及准确性；二是降水井的施工质量及成井后的运行质量、保护程度等。对盾构进出洞承压水降水而言，其安全系数应大于1.05，环境要求高的宜大于1.1。

（二）施工中的控制措施

1、成孔质量控制

（1）控制成孔的泥浆质量是有效防止孔内塌孔和缩径的手段。在施工组织设计中，应有明确的要求，即根据不同的地层特性,调制不同比重的泥浆。在较厚或巨厚的砂性土层中成孔时，为保证成孔质量，需要进行人工拌浆。

（2）成孔深度控制根据钻孔灌注桩施工相关规程要求，可以有一定的误差,但对于降水成孔来说，要求尽可能按设计深度控制，不得超深施工。

2、井管漏水的处理

减压井井管钢板厚度≥4mm；井管验收合格后方可投入使用；井管之间的焊接质量必须符合相关规范要求。

3、井点出砂

滤料进场应检测其颗分曲线，合格后方可使用；滤网强度应足够。

4、井点水量的控制

（1）优选滤料级配，确保含泥量不超标。

（2）保证清孔效果和洗井效果。

（3）优化施工流程，防止加固水泥流窜入井点。

（4）配备合适的小泵，且泵的位置应优化。

（5）水文地质参数应以现场抽水试验或本地实践经验为准。

4、成井质量控制

（1）在项目施工组织设计中，成井的有关材料、规格、型号和安装方法等，均应有明确的要求。施工过程中应严格要求，不能随意更改，每道工序均应严格控制，上道工序验收合格，才能进行下道工序。

（2）洗井必须采用联合洗井的方式进行。对基坑降水来说，一般采用空压机和活塞联合洗井的方式。通过洗井，要求达到承压含水层地下水能比较顺畅地通过井的过滤层进入滤水管内，使井管内的水位及水量能准确反映承压含水层的水力特征。

6、成井质量验收

成井完成后，其质量均应符合设计、施工的有关规定与要求。降水井最终投入抽水运行前，应对井的质量进行验收，以使各相关单位了解每口抽水井的成井质量。成井质量验收的主要指标包括以下几个方面：

（1）成井的主要材料、规格、型号是否符合设计要求；

（2）单井出水量及水位降深、水的含砂量是否符合设计及相关规范要求；

（3）抽水停止后井底的沉砂厚度通过测定抽水含砂量和沉砂厚度，初步判定井是否与含水层连通、含水层中是否有砂透过滤水层进入井内；

（4）如发现井内抽水大量出砂或停抽后井底有较厚的沉砂，则应分析砂的来源，如确认含水层 出砂，则该井应慎重使用，或作观测井使用。

通过成井质量的控制，确保每口井的质量完全符合设计要求，使降水工程因井的质量问题而产生的风险在事前得到有效控制。

7、基坑围护施工质量控制

深基坑围护体一般不能隔断承压含水层。如果围护体在施工过程中，由于地质条件，施工工艺等原因造成围护体质量局部有缺陷，在开挖过程，特别是在开挖深基坑部分，承压水有可能顺围护体缺陷夹着砂土喷涌出来。如不及时采取有效措施封堵，极易引起临近建筑倾斜，墙体开裂、倒塌，周围道路、管线开裂，造成重大安全事故。基坑围护结构质量控制措施如下：

（1）应根据勘察及物探报告，挖除围护墙施工区域的地下障碍物，并用素土回填。

（2）地下连续墙施工时应设置导墙。导墙必须筑于坚实的土面上，不得漏浆，墙侧不应回填垃圾及其它透水材料。

（3）地下墙的槽壁及接头均应保持竖直，垂直度及局部偏差应符合设计要求。

（4）在地下墙施工中，要考虑重型设备动侧压力对槽段坍塌影响，对松散粉、砂性土，应调整泥浆配比，必要时采用地基加固措施或降水后再成槽。

（5）钢筋笼入槽前，必须采用底部抽汲、顶部补浆方法对槽底泥浆和沉淀物进行置换和清除，使底部泥浆比重不大于1.15。

（6）在每幅地下墙与地下墙之间的接缝处，基坑外侧采用高压旋喷桩加固及预埋注浆管跟踪注浆的两种方式。在没有地下管线位置，采用高压旋喷桩加固，在有地下管线位置，采用跟踪注浆方式。这样不仅解决地下墙接缝漏水的问题，也确保了承压水层以上土体的密实稳定无漏点，避免由于上部土体流失造成承压水通过接缝处突涌的安全隐患。

地铁基坑承压降水的监测

（一）监测中的要点

1、充分收集降水区域的水文地质资料

每一基坑监测方案编制前，应充分收集所在区域的水文地质资料和相似工程的经验及教训，重点了解施工影响范围内各承压含水层的埋深、厚度、水头高度等参数，同时深入分析掌握场区内地质条件的复杂程度及承压含水层的特殊性，以供监测方案编制时，在特殊性的位置予以特别考虑。

充分了解围护设计方案和工况

围护设计思路和施工措施工况的了解程度，对编制监测方案的可行性有着相当重要的影响。采用何种围护形式、加固措施及施工工序、降水措施的选择都会对监测效果产生影响，水位监测孔布置应充分考虑测点布置间距、围护结构形式、施工场地等因素，才能真实反映承压水水位变化的实际情况。

（二）监测中的质量控制措施

1、合理设置监测项目

涉及到承压水问题的基坑，监测项目的设置应考虑其系统性，承压水位的观测是必须的(此部分的观测应以降水单位的观测为主)，另外基坑坑底回弹、立柱回隆、坑外孔隙水压力的变化及围护结构的侧向位移等项目也应该选择，如开挖过程中发现立柱桩明显上浮、基坑坑底隆起、孔隙水压力降低、测斜变形加大等异常情况，应考虑是否是承压水问题的作用。同时承压水降水时，基坑内外的承压水水头高度是必须要了解的动态数据，如果在基坑影响范围内涉及多层承压含水层，则应该分别测量。

2、测点布置应满足监测要求

测点布置首先应满足规范规定，同时应遵循围护设计单位对监测工作的要求和建议，掌握场地的实际情况后编制监测方案，使得承压水位监测孔反映的是承压水层动态水位变化，为降水提供依据。

3、明确设计的报警限值

监测方案中报警值应以设计提供数据为准，如果没有设计参数，应依据规范动态验算开挖过程中坑内上覆土层的自重和承压水头压力之间的安全度，防患于未然。

4、设置合理的监测频率

监测方案中的监测频率设置应以满足施工安全为前提，只有及时了解承压水位在开挖和降水过程中的实时动态变化，才能确保基坑的安全，避免过度降低承压水位而加大对环境的影响程度。

参考文献

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