浅谈地铁深基坑降水施工技术

【摘要】本文主要对地铁深基坑降水施工技术进行了概述，结合北京某工程具体情况设计了降水方案，分析了施工中可能出现的问题及防范措施。

【关键词】地铁,深基坑降水,施工技术

中图分类号：U231+.2 文献标识码：A 文章编号：

一、前言

随着我国社会经济的发展以及我国城市化进程的加快，我国的工程建设也越来越多。其中，城市地铁的建设施工项目也越来越多。在地铁工程的建设过程中，深基坑降水施工技术的应用非常广泛。

二、地铁深基坑降水施工技术概述

工程界习惯上将开挖深度超过6m的基坑列为深基坑。80年代以前我国深基坑工程较少，当时修建的多层和高层建筑的地下室多为一层，深度一般不超过5m，采用常规的方法进行降水和开挖困难不大。至80年代末期我国开始出现一些较深的基坑，在北方地区由于土质较好、地下水位低，已有10m以上的基坑；而在上海一带的软土地区，亦开始出现少量的两层地下室，开挖深度8m左右。地铁工程建设首先面临的是车站深基坑工程，从80年代末至今，我国在深基坑工程的研究、设计、施工及监测等方面取得了长足的进展，研究、开发了一系列适应我国国情的设计方法与施工技术。

在我国已取得数万平方米的超大型基坑及开挖20多米的深基坑设计与施工的成功经验。近年来我国随着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。

三、工程具体实例

1.工程概况

北京某地铁站为标准双层三跨三连拱全暗挖双岛式，跨路口设置，车站呈东西走向；规划某其他地铁车站为双层明挖岛式车站，设置于路口南侧，两线车站呈T字形通道换乘。车站长233.4m，标准段宽26.7m，结构底板底埋深28.0m，设两条风道，其中西侧1号风道为双层双跨结构，上层为通风道，下层为冷冻机房；东侧2号风道为双层单跨暗挖结构；除风道外，近期车站设4条出入口通道、1个安全疏散口，1处残疾人通道，附属结构跨路部分全部采用暗挖施工。车站两端均为矿山法施工区间。

2.工程地质及水文地质情况

场内主要地质情况如下: （1）人工堆积地层：粉土填土①层；房渣土①1层；（2）第四纪全新世冲洪积层：粉土③层；粉质粘土③1层；粉细沙③3层；粉土④2层；粉细砂④3层；（3）第四纪晚更新世冲洪积层：中砂⑤1层；粉细沙⑤2层；粉质粘土⑥层；粉土⑥2层；粉细砂⑥3层；卵石⑦层；中粗砂⑦1层；粉细砂⑦2层；粉质粘土⑧层；粉土⑧2层；卵石⑨层；中粗砂⑨1层；粉细沙⑨2层；卵石⑾层；中粗砂⑾1层；粉细砂⑾2层.

层间潜水含水层主要为卵石⑦层、中粗砂⑦1层、粉细砂⑦2层、卵石⑨层、中粗砂⑨1层、粉细砂⑨2、卵石⑾层、中粗砂⑾1层、粉细砂⑾2层，透水性好，静止水位标高21.17～22.96 m (水位埋深19.60～20.60m)。本层地下水分布连续，含水层渗透系数大，为强透水层。主要接受侧向迳流补给，以侧向迳流方式、越流和人工开采为主要排泄方式

四、降水方案设计

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,结合现场地质条件,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,决定采用管井工法进行降水。因为一是管井工法适用范围广；二是适用降深范围大,一般为8—50m。

基本思路是将潜水水位降至开挖面以下0.5-1.0m,并疏干对施工有影响的地下水。降水需达到的目的和要求:

（一）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0.5—1.0m,满足基坑无水开挖施工的要求。

（二）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及建筑物的沉降,便于机械施工。

2.井点布置形式

此工程基坑平面为长方形,可采用两侧平行布置；根据降水层主要为基坑底部的潜水含水层且降水深度较大的特点,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,为了保证路面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．主要施工工艺及控制措施

（1）严格控制钻井过程中泥浆密度，以免影响降水井出水效果

（2）降水井下管过程中，要保证井管的垂直度；井管外尼龙网要包裹严实，以免挤入泥沙淤塞井管。

（3）洗井要严格控制洗井质量，保证水清砂净。

（4）降水井抽水过程中要周期性进行出水含砂量检测。

五、深基坑降水施工技术

1、降水井施工技术

降水井整体的施工流程为：在降水井施工之前首先要准备施工工作，将材料和设备进场，定井位，立钻架并定位开孔，然后下井管、填滤料，经过洗井和安装管路系统的过程后，要合理安排电缆电路和排水管路，并对降水井进行试抽，如果试抽没有问题就代表降水任务完成。

2.成孔施工

首先，钻进成孔。成孔一定要一径到底，成孔施工的时候要使孔内自然造浆，泥浆密度也要控制在1.1-1.15之间，停工的时候孔内必须要压满泥浆，以防止孔壁坍塌现象的产生。其次，清孔换浆。孔钻进至设计标高后要冲孔清除孔内的杂物，将泥浆密度调至1.1，返出的泥浆不含泥块为止。然后，下井管和埋填滤料。井管下井以后要检查过滤器缝隙是否符合设计要求，要对滤水管进行逐根测量，而且要检查井管的焊接情况，焊接要牢固，焊缝要均匀。井管内下入钻杆，直至离孔底0.3米-0.5米的时候要开始填滤料，井管上口处需要加闷头密封，然后从钻杆内泵送泥浆，一边冲孔一边逐步的调浆，从而使孔内的泥浆从滤水管内向孔壁的环状间隙与外由井管内返浆，孔内的泥浆密度要相应的调至1.05，然后填入滤料，且边填边测，直到滤料下入到预定位置为止。最后，洗井。洗井的时候需要将活塞从滤水管的下部往上拉，直到拉出孔口，如果井的出水量很少，则需要在过滤器部位上将活塞上下窜动，目的是为了冲击孔壁泥皮，一旦活塞拉出的水不含泥砂的时候就可以换空压机抽水洗井。待洗井完毕以后，就可以下泵试抽，如果没有问题就代表井已经成孔，可以投入使用了。

六、施工中可能出现的问题及防范措施

1.降水困难

在降水过程当中,降水后的水位满足不了到基底以下1m的要求,降水工作困难,产生这种现象的主要原因如下:（一）降水井的滤料质量不好、洗井不彻底,引起降水井工作不正常;（二）降水井的深度不够、井径太小或井间距过大,引起降水后水位达不到设计标高。解决方法如下。

（一）滤料必须经过筛选,选取粒径合适的级配碎石,一般粒径≤50mm,所筛滤料碎石进行清洗,严格控制滤料回填的时间及高度;采用活塞往复洗井的方法,利用活塞往复运动产生的压力把孔内沉渣清出,然后再下泵抽水,抽水过程中注意观测,时刻注意井管出水量及排出水的情况,抽水直至达到水清砂净为止。

（二）降水井钻孔完毕后由专人进行量测,确保井深满足要求;加大井径以增加接触面积,可以有效改善其透水性能;在地下水很丰富时减少井间距可较大提高降水效果。

2.降水井水位与基坑水位相差很大

在降水过程中对水位的测量通常会出现降水井水位已降到很低,而基坑水位仍然较高,甚至开挖面仍然存在水流,产生这种现象的主要原因:（一）降水井的水渗入量不能满足抽水水泵需要,造成水井抽空,引起水井水位下降;（二）在基坑附近有损坏的管道存在,其水流渗入基坑。解决方法如下。

（一）降水施工时首先采用较大功率的水泵抽水,一段时间后根据实际情况用较小功率的水泵替换,大泵向前移,循环利用,提高降水效果。

（二）在施工前对基坑附近的管道进行详细调查,对破损的管道尤其是排水、给水管道进行修复,防止管道漏水渗入基坑。

七、结语

在地铁的施工建设中，降水施工在暗挖施工中有着非常重要的作用,对施工进度和基础工程的安全有主导作用。因此，在地铁深基坑降水施工中，要有合理的设计施工方案，控制施工中的技术措施，从而保证地铁工程的降水质量。

参考文献

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[2]刘婵 地铁站深基坑降水施工技术研究[J]城市建设理论研究2011（36）

[3]王继刚 地铁深基坑降水施工技术[J]中国水运2012(4)

[4]郑康果 地铁深基坑降水施工技术探讨[J]城市建设理论研究2011(21)