浅谈地铁车站降水设计与降水施工质量控制

毛清

【摘 要】在地铁车站施工中，尤其在基坑开挖和主体结构施工时，不可避免的会遇到大量的地下水问题，如果基坑降水不及时、不到位，就有可能造成基坑四周出现渗漏水、流砂、管涌、甚至会出现基坑变形或坍塌等事故，因此，降水是地铁施工中的一项极其重要的工作，了解和掌握地铁车站降水设计和降水施工质量控制要点将在地铁车站建设管理中显得尤为重要。

【关键词】地铁车站；降水设计；降水施工；质量控制

前言：

地铁车站降水是配合基坑开挖的安全措施，施工前应进行降水设计，在降水施工过程中，要加强各个关键环节的质量控制工作，确保降水施工质量。

本人结合自己的工作实际，对地铁车站管井降水设计及降水施工质量控制要求进行了归纳、总结，供其参考。

1 降水设计

降水又称人工降水，即采用人工降低地下水位的方法将基坑内或基坑内外的水位降低至开挖面以下。

在地下水位较高的透水土层中进行基坑开挖施工时，由于基坑内外的水位差较大，较易产生流砂、管涌等渗透破坏现象，有时还会影响到边坡或护壁的稳定。

因此，地铁车站施工时，除了配合围护结构设置止水帷幕外，往往还需要在开挖之前，采用人工降水方法，将基坑内或基坑内外的水位降低至开挖面以下。

1.1基坑外降水井设计计算参数

依据该场地地质岩性特征及水文地质条件，结合场地基础开挖的实际情况，选定以下参数作为计算依据。

（1）地下水为潜水类型，含水层厚度H；

（2）基坑长L'、宽B；

（3）水位降深S；

（4）含水层渗透系数K。

1.2基坑外降水井计算

1）降水井深度（HW）按下式计算

1.3基坑外降水井布置

参考水文计算及场地实际水位高差变化情况，在基坑封闭区域内布设降水井，在确保降水效果的前提下，以经济性为原则，降水井深度届时可依据现场情况进行适当调，

2 降水井施工

2.1工艺流程

2.2工艺要点

（1）成孔

采用旋挖钻机钻孔，确保孔径不小于设计，深度大于设计深度，以考虑抽水期间沉淀物可能达到的沉积高度所产生的影响，并保证钻孔圆正垂直。钻孔过程中采集土样，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

井管采用水泥砾石滤水管，每节长2.0m，利用汽车吊分节吊放。井管接头处用尼龙网包裹严密，下到设计深度，顶部高出地面20cm，并采取措施加以临时保护。

（4）填滤料

井管到达设计深度后，适当稀释井内泥浆，然后立即在井管周围灌填滤料。滤料采用人工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。滤料采用φ3～7mm干净石屑。

（5）洗井

完成滤料灌填后，按规定进行洗井。在成井后8h内，将污水泵放入井底反复抽洗，保证渗水效果，洗井过程中观测水位及出水量变化情况。

（6）安装潜水泵及管路系统

①安装前检查电机和泵体，确认完好无误后方可安装；

②潜水电机、电缆和接头的绝缘安全可靠，并配有保护开关控制，以确保安全运转；

③安装过程中保证各连接部位密封可靠不漏气；

④將真空泵进出水、进出气调节好，保证正常运转；

⑤管路在基坑边缘汇入总管，将水排入市政污水系统；

⑥管路上装有真空表、水表、闸阀、单向阀，以便于控制、管理，气管连接处保证密封、不漏气。

⑦排水管主管（集水管）采用Ф219mm钢管，支管采用Ф89mm钢管。排水采用暗排，每个暗排井点做一个工作井，暗排主管线和支管线均埋置于地面以下500mm。出水管、支管和主管用单向阀连接，防止停泵时水倒流，然后恢复路面。水从支管流经主管汇到雨水井，雨水井要做一工作井。

⑧排水口选择雨水检查井口，如直接接入雨水管线，设置排水口检查井，在保证排水畅通和含砂量满足要求的情况下，排水口位置经市政统一认可确定。

选定排水口的数量和雨管线满足降水最大排水量的要求，安排水口管径大小合理疏排地下水及雨水，施工时根据现场实际情况具体确定。

（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。

2.3降水管理

按设计要求，降水井施工结束后，在基坑开挖20天前开始降水，降水深度控制在基底1m以下，在箱顶复土回填土碾压完成后方可停止抽水。

（1）降水开始后，随时了解水位动态变化，根据水位观测情况，控制降水井排水时间和时间间隔，控制真空泵抽吸力度，保证系统有足够的真空度。

（2）降水期间安排三班人员日夜值班，进行排水降水控制操作、水位观测和数据记录。

（3）降水期间安排专人负责对抽水设备和运行状况进行定时维护、检查和保养，观测记录水泵的电源、出水等情况，保证抽水设备始终处在正常运行状态。

（4）降水期间严禁随意停抽。

（5）更换水泵时，测量井深，掌握水泵安全深度，防止埋泵。

（6）发现出水、涌砂，立即查明原因，采取措施处理。

（7）备好备用电源，保证抽水正常、连续进行。

（8）基坑开挖过程中，密切注意真空效果，做好密封工作。

（9）若因地下围护结构渗漏而引起坑外水位下降超过规定值时，控制抽水力度或停抽。采取措施处理后再复抽。

2.4降水监测

整个降水过程中，连续进行降水监测，主要包括水位观测和对周围环境影响观测两项内容。

2.4.1水位观测

（1）降水开始前统测1次自然水位；

（2）抽水开始后，在水位未降到设计深度前，每天测3次水位；

（3）水位降到设计深度后，且趋于稳定时，每天测1次水位；

（4）雨季加强监测频次；

（5）水位监测精度控制为±1cm；

2.4.2周围环境监测

（1）降水作业开始前，布设地表沉降、管线沉降、建筑物沉降和倾斜测点，布设测点范围应大于基坑深度2倍范围。并会同监理工程师和相关管理部门作好周围环境原始状况记录；

（2）降水作业开始前3天测3组数据，取平均值作为初始值；

（3）降水作业开始后，在水位未降到设计深度前，每天测3次数据；

（4）当水位到达设计深度后，并趋于稳定时，每天测1次；

（5）监测精度同水位监测精度；

（6）设专人负责监测工作，及时整理监测数据，绘制沉降值s与时间t曲线图，分析沉降趋势以及降水作业对周围环境的影响程度和范围；

2.5基坑内降水井的处理

降水施工在基坑开挖前进行，随着开挖逐渐失效，基坑开挖完成后进行封堵降水井，封堵采用碎石填实降水井孔，并进行夯实处理，之后浇筑混凝土垫层，施工恢复外防水层，焊接钢筋，用比原混凝土高一级的微膨胀混凝土将其浇筑密实。

3 降水施工技术措施

（1）基坑开挖前要进行降水试验，并提前降水20天以固结开挖土体。降水试验结果及时报设计单位审核，以确定降水设计的可行性。

（2）在车站整个施工阶段，采取不间断的降水井降水措施（备用应急电源），保证基坑内不积水。对渗透系数差异较大的土层，施工期间密切注意流土等不良现象，发现问题及时处理。

（3）降水井布置完成后，及时布置坑内外的水位观测井，设专人对地下水位进行检测。

（4）在基坑开挖前20天开始降水，降水分4次进行，每次降水为设计深度的1/4，并对其进行详细的记录。严格控制每次降水的深度和降水的时间，降水深度以满足施工需要为原则，严禁超抽。

（5）每座井内放置潜水泵一台，將水排至主排水管中，排水管中的水可做养护，清扫等用途，其余可通过沉淀池排入市政管网。

（6）设备要求：

①每个集水井配备一台水泵，雨季施工时，要增加排水设备，保证满足施工需要。排水泵选用潜水泵、深井泵，所选水泵扬程和出水量要通过试验确定，满足降水设计要求。

②现场配备发电机应急，在停电时使用，保证降水不中断。

（7）在结构顶板施工完毕之前，基坑内要一直保持降水至底板以下，待顶板结构施工完毕并覆土完成后方可拔除井点管、进行井点封堵，停止降水。井点废除后，立即回填井点，妥善封孔。

（8）降水施工沉降观测

在降水工程实施前，对施工区域周围建筑布设相应的沉降监测点。施工降水中对其进行连续监测，若累计沉降量接近预警值（根据不同类型建筑确定的不同预警值）时，及时上报并采取保护措施，确保基坑施工与周边建筑物的安全。

结束语

地铁车站施工中的降水工程是地铁建设的重要组成部分，直接影响着工程建设的安全实施，直接控制着工程建设周期。

因此，掌握地铁车站降水设计和降水施工质量控制要点在整个工程建设中作用重大，意义深远。

参考文献：

[1] 黄梅.地基基础工程 北京 化学工业出版社 p246

[2] 北京市轨道交通建设管理有限公司.轨道交通车站工程施工质量验收标准 北京 中国建筑工业出版社 p13