谈轨道交通车站深基坑工程降水施工控制

李贵保

(山西奥通公路工程公司，山西太原 030023)

1 工程概况

车站采用岛式双柱三跨箱形框架结构，地下3层，车站总长216.95 m，标准段宽 21.80 m(加宽段 22.4 m)，总高 19.49 m，结构底板埋深22.654 m，顶板覆土3.164 m。有效站台长度140 m，站台宽度12.5 m，总建筑面积24 526.00 m2。车站围护结构采用钻孔灌注桩+φ609钢支撑支护。车站围护桩为φ800@1 400钻孔灌注桩(盾构洞门处采用φ1 500@1 800)。基坑开挖深度标准段为:－19.8 m。端头井为:－22.8 m。1)地质情况。根据地质勘察报告，本场地地层主要为人工杂填土层以及卵石层。第四系下更新统 Q4，①-1杂填土，该层厚度约0.6 m ～3.5 m，其中原大滩村鱼塘部位，人工回填杂填土厚度为7.3 m～14.2 m。②-6中砂，灰黄色，厚度0.4 m ～2.7 m。②-10卵石，杂色灰白色，层顶埋深0 m～12 m，厚度0 m～11.8 m。③-11卵石，黄绿色青灰色，该层顶板附近有300 mm～600 mm厚的钙质胶结层，层顶埋深10.5 m～14.2 m。据区域资料该层厚度可达200 m～300 m。2)水文地质。根据勘察结果显示，本工程赋存地下水，地下水类型为孔隙型潜水。3)周围环境概况。奥体中心站位于催加大滩，东侧大滩村民居、棚柱结构库房，西南侧为武警支队基地(原为水塘)场地，北侧为蔬菜大棚和耕地，对工程布置存在一定影响。奥体中心站位于西固区规划深安大桥西侧，沿规划道路深安路东西走向跨路口布置。

2 降水参数计算

根据兰州轨道交通1号线一期工程试验段迎门滩站降水施工经验及降水效果，结合勘察单位提供的奥体中心站水文地质报告，对奥体中心站基坑降水进行了设计。

2.1 试验段迎门滩站降水

兰州轨道交通1号线一期工程试验段世迎门滩站在基坑东部开挖前25 d启动降水设备，降水井间距8.0 m，降水井深度27.5 m，成井直径550 mm～600 mm，井管直径325 mm，降水井内安置26 m扬程，3 kW潜水泵进行抽水，水泵下置深度为－23.0 m，降水初期井内水位下降较快，静水位在－13.0 m，抽水当天水位下降至 －16.0 m，降水3 d后水位降至 －17.0 m ～ －18.0 m，降水周期达到20 d时，地下水位下降至19.5 m～20.0 m，后续水位基本保持在20.0 m，无下降趋势，后因基坑开挖深度加深，局部降水井将井内潜水泵下调至－25.0 m，水位陆续下降至21.5 m～22.0 m，据此判断该水位能满足奥体中心站基坑基础的施工要求。

2.2 奥体中心站地下水情况

本工程地下水位埋深2.76 m～5.32 m，含水层为卵石层，含水层厚度大于200.0 m。为了确保基坑施工中，水位低于基坑底1.0 m以下，水位降深在端头井约为17 m，标准段约为15.8 m。采用基坑外管井井点降水措施完成该工程降水任务。根据前期施工自打井情况，该场地地下静止水位约－12.5 m。

2.3 降水设计计算参数

依据场地工程地质和水文地质条件，选定以下参数作为计算依据:1)地下水为阶地孔隙潜水，引用含水层厚度H0=25.0 m;2)基坑为条状，长 L'=216.95 m，宽 B=21.8 m;3)水位降深 S=16.3 m;4)含水层渗透系数K=58 m/d。

2.4 降水井设计计算

1)降水井深度计算。降水井深度(HW)按下式计算:HW=HW1+HW2+HW3+HW4+HW5+HW6。场地地面有一定起伏，基坑开挖深度由西至东逐渐加深，基坑深度为19.8 m～22.8 m。每节井管长度为2.5 m，故降水井深度根据场地高程及井管长度计算综合确定为2个深度:30 m，35.0 m。其中，HW为降水井深度，m;HW1为基坑深度，m，取 19.8 m，22.8 m;HW2为降水水位距基坑底的距离，m，取1 m;HW3为iR0，i为水力坡度，在降水井分布范围内宜为1/10～1/15，R0为降水井分布范围内等效半径或者降水井间排距的1/2，取0.5 m;HW4为降水期间的地下水位变幅，m，取1 m;HW5为降水过滤器工作长度，m，取7.5 m(含HW4);HW6为沉砂管长度，m，取1 m。2)基坑涌水量(Q)。条状基坑潜水含水层流向基坑的涌水量按下列公式计算:其中，R为降水影响半径，R=2S√KH0=1 241.4 m;K为渗透系数，取58 m/d;L'为基坑长度，取216.95 m;B为基坑宽度，取21.8 m;S为设计水位降深，取S=16.3 m。3)单井最大涌水量(q)。q=120πrsL3。其中，q为单井出水量，m3/d;rs为过滤器半径，m，本工程取0.3 m;L为过滤器进水部分长度，本工程取6 m。根据计算单井出水量取值为540 m3。4)井点数(n)。n=1.1Q/q≈40(眼)。本工程基坑降水井共设置40口，降水井间距在标准段位15 m，端头井为10 m～11 m。

2.5 降水井布置

1)降水井井位布置。针对奥体中心站距黄河近、施工时处于夏季及兰州地区水泵种类等因素综合考虑，降水井共设置40眼，距主体结构围护桩外缘布设，降水井中心距围护桩外缘3 m，井深为30 m，35 m，车站标准段降水井井深30 m，端头井降水井井深35 m，降水井间距约为10.0 m～11.0 m。2)降水井结构。降水井直径设置为0.8 m，井深 30 m，35 m，井管直径0.32 m，单根井管长2.5 m，井管由井底部向上设置高度12.5 m为滤水管，其余为隔水管。基坑周边设置排水明沟。统一排放至市政污水管道内。

3 降水施工控制

3.1 工艺流程

测放井位→埋设护筒→钻机就位→钻进成孔→清孔换浆→下井管→埋填滤料→洗井→试抽。

3.2 降水运行管理

降水井在基坑开挖前20 d进行降水，抽水设备的抽水能力和单井的涌水量相匹配，现场实行24 h值班制;抽水连续，值班人员及时做好各项记录。

1)降水运行保障措施。a.用电保障。施工现场安装两路工业用电，降水运行中保证一路工业用电停电后另一路工业用电能及时使用，保证停电10 min内能将确保降水井正常运转。避免影响降水效果甚至危害基坑安全。b.排水设施。排水设施满足工程降水最大出水量的需求，排水顺畅;缩短降水井与排水设施间距离，减少降水井排水沿程水头损失，降低抽水设备扬程消耗。2)降水运行管理。a.降水井合理布设排水管道，接入施工现场排水设施;b.降水供电系统，配备独立的电源线;c.所有抽水井在供电电箱插座、抽水泵电缆插头及排水管上做好对应的标示;d.降水工人熟悉水泵开启、电路切换，确保降水连续进行，避免因供电原因造成井底突水;e.降水前各降水井均测量其井口标高、静止水位;f.正式降水前必须进行试运行，对于无法满足降水要求的部分进行整改;g.降水井成井一口投入降水运行一口，在基坑正式开挖前20 d抽水，及时疏干基坑开挖范围内土体并降低其水位在当前开挖面以下1 m;h.做好抽水井流量及观测水位观测数据记录。

4 施工监测

4.1 信息化施工

对降水井水位的动态变化及出水含砂量进行监测，作好记录分析。及时了解和掌握整个场地动态变化，发现异常，及时响应，解决问题，确保施工顺利进行以及基坑的安全稳定。

4.2 监测频次

1)洗井后抽水前含砂量检测合格后，在抽水期间间隔时间不超过3个月定期进行含砂量检测。

2)现场进行降水水位测量记录，每天两次(早、晚)。

4.3 监测项目

1)排水含砂量监测;2)地下水位监测。

5 结语

破坏的风险，降低支护结构难度。同时地表沉降、地下水大量流失等也带来了环境影响。施工中要加强监测，有应急处理措施。1)降水施工如满足不了基础作业要求的处理:局部增设降水井或设集水井明排。2)基坑降水过程中可能会引起周边建(构)筑物附加沉降的处理:监测，科学处理。3)降水井抽水出现间断、无法正常运行的处理:10台备用降水泵，及时更换。4)降水井抽水因突发停电导致抽水间断的处理:配备200 kW的发电机组，24 h运行。5)降水引起大面积沉降的处理:a.采用小功率水泵，不间断抽水，监控出水含砂量;b.回灌等措施。沉降区域施工地下水回灌井，回灌方案设计据建筑物沉降确定。

［1］胡咏梅.建筑知识(学术刊)［Z］.2013.