地铁车站深基坑降水技术探讨

李显

【摘 要】降排水施工是否成功，在很大程度上决定着深基坑施工的成功与否。同时由于地下工程的复杂性，基坑开挖过程中出现局部地质变异性大、局部流砂或涌水等现象，而且往往是多种因素综合作用。笔者总结多条地铁深基坑具体工程，阐述了基坑降水设计及施工中的技术问题。

【关键词】地铁车站；深基坑；降水设计；减压井

在地下水位较高的地区开挖地铁深基坑时，由于含水层被切断，在压差作用下，地下水必然会不断地渗流入基坑，如不进行基坑降排水工作，将会造成基坑浸水，使现场施工条件变差，地基承载力下降，在动水压力作用下还可能引起流砂、管涌和基坑失稳等现象。同时若降水处理不当，会引发施工险情，并严重滞后工期。因此，为确保基坑施工安全，必须采取有效的辅助降排水措施，基本保证无水作业，确保地铁施工安全、质量和工期。

1 降水作用

根据地铁施工特点，一般采用管井降水，主要作用防比坑壁和基底渗水，保证基底干燥，便于施工，同时减少孔隙水压力，提高土体固结强度，增强土体抗剪强度，在有承压水头的基坑，减少承压水头对基坑底板的顶托力，防比基坑突涌。在颗粒级配均匀而细的砂性土等符合流砂和管涌条件的软弱富水地层，选择合适的降低地卜水或水头的方法，可以有效的避免流砂、管涌、基底隆起等病害，防比坑壁土体的坍塌。

2 降水方法

常用的基坑降水方法有集水明排、轻型井点及多级轻型井点、电渗井点、真空井点、管井（深井）等方法，采用哪种方法与渗透系数、降水深度及适应地层有关。管井（深井）降水降深一般大于10m，渗透系数大于6～10，适合粉质薪土、砂质薪土、各类砂土、砾砂、卵石等地层，在地铁施工中广泛使用。

地铁基坑降水一般分坑内降水、坑外降水及坑内外结合。基坑围护不设比水帷幕，群井设在坑内或坑外无明显差别，为施工方便一般采取坑外降水。当带有比水帷幕的围护结构深入降水目的的含水深度小于3m～6m，并小于含水层厚度的20%～30%，一般坑内、外降水差别不大，当群井放在坑外时过滤器顶部应放在围护结构底部以卜；当比水帷幕的围护结构深入降水目的的含水层深度达10m～15m或15m以上，或占含水层厚度的30%～80%时，或当比水帷幕的围护结构深入降水目的的含水层底板以卜，一般采用坑内降水。

3 地铁降水设计的原则

由于地铁建设工程降水其复杂程度远远大于一般基坑降水工程，因此，除满足一般降水规范要求外，还必须遵循以下原则：

1）根据地铁降水工程的特点，以“安全至上、质量第一”为准则确保施工安全；

2）降水井布置重点考虑对交通、周边环境的影响，减少降水施工、抽水所占用的地面空间；

3）降水井布置要避开地下管线、地下构筑物，控制距桥梁、建筑物基础的距离；

4）必须有效控制降水引起建筑物沉降以及对地下水环境的影响；

5）必须要考虑降水工程实施的可行性，施工工艺成熟，完成设计的可靠性，对地下水资源的保护，降低降水工程成本；

6）降水结束后，对降水设施的处理必须符合市政管理的有关规定。

4 降水方案的设计

降水方案的设计一般分为制定阶段、优化阶段、运行阶段。在降水方案的制定阶段，应搜集已有的地质、水文资料，根据基坑情况（面积、深度、支护形式、施工时问和周期）、周边环境（周边建筑物情况、管线、排水等），并结合临近工区类似降水情况制定降水方案。进入优化和实施方案阶段应通过现场抽水实验取得实测的水文地质参数，一般应通过单孔抽水或布置1个和多个观测孔的非稳定流抽水实验来获取含水层的参数，作为优化的设计依据。根据优化的设计方案，进行部分降水井的群井抽水，将实测资料和设计资料比较，调整参数，并根据群井抽水的环境监测资料，制定运行方案。

5 降水井施工工艺

5.1 成孔

由于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，可采用旋挖钻机钻孔。确保孔径不小于设计孔径.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。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。

5.2 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。

5.3 下井管

井管采用无砂硅滤水管，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。井管要高出地而不小于200mm，并加盖防水雨布临时保护。

5.4 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lm处，其上用粘土回填夯实。

5.5 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人或无砂管孔隙堵死；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人出水量，必要时应重新施工降水井。

5.6 水泵安装

将潜水泵及泵管吊放至井底以上1.5m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。

5.7 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。

5.8 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。

6 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。

6.1 确保降水井深度

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

6.2 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，且最人粒径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。

6.3 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。

6.4 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。当含砂量过人，可将水泵上提，如含砂量仍然较人，应重新洗井。

6.5 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。

6.6 降水维护与动态监测

施工中要做好严格的监测管理工作，通过动态的信息管理，对监测数据及时处理并及时反馈以指导施工。如有异常情况，应及时通知有关各方采取有效的应急措施，防止工程事故的发生。

7 结语

降水施工在深基坑明挖施工中占据主导地位，它控制着施工进度与基础工程的安全。合理的设计和一流的成井质量是降水成功的关键。通过大井法计算承压水作用下基坑涌水量是可行的，能准确地确定井深、井数和井距布置。合理的设计思路和布井模式又是降水成本控制的重要环节。

【参考文献】

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[3]夏才初，李永盛.地下工程测试理论与监测技术[M].上海：同济大学出版社，2000.

[责任编辑：薛俊歌]