长江一级阶地富水区深基坑开挖降水技术

胡跃

（中铁十一局集团第四工程有限公司 湖北武汉 430000）

1 引言

武汉市轨道交通3、6、7号线换乘站香港路车站位于长江北岸汉口主城区，相当于长江I级阶地，为地下三层岛式车站。二期基坑总长299m，基坑宽度25.8～41.7m，基坑开挖深度28.55～30.67m，基底位于承压含水层（4-2细砂层）。承压水与长江水水力联系密切，呈互补关系，地下水位季节性变化规律明显，水量较为丰富。基坑开挖时在地下水动力作用下会产生流砂现象，直接影响基坑稳定性，故需对场地地下水（孔隙承压水）进行有效管井降水处理。

2 基坑涌水量估算及降水井结构设计

由于本车站围护结构地下连续墙隔渗效果受诸多因素影响，主要表现有以下几点：①由于构造运动，基岩中存在裂缝和节理，形成漏水通道；②由于地下障碍物或土层不均匀，少量地下连续墙垂直度可能达不到要求，造成下部墙体开叉；③地墙接头处的混凝土质量难密实，接头处可能产生水土漏失；④墙体底部的混凝土质量受沉渣影响，压浆难以消除其影响。无法将地下水完全隔断，综合其他工程经验，按基坑总量的60%进行折减。

2.1 基坑涌水量估算及井位布置

深井降水基坑出水量计算可根据地下水类型、补给条件，降水井的完整性以及基坑面积、形状、降水深度、布井方式等因素，综合选择计算公式来进行计算。基坑出水量按“大井”法承压完整井公式计算：

式中：Q-基坑降水出水量（m3/d）；k-导水系数，按降水经验，取k=16m/d；M-含水层厚度；M=30m；S-基坑中心水位降，取 S=27～28m，承压水位取17m；R-降水期间影响半径，取R=260m；γ0-大井园概化半径，γ0=η（a+b/4）；a-矩形基坑长度（m）；b-矩形基坑宽度（m）。

表1 基坑涌水量估算表

基坑总涌水量按60%折减计算：Q=71943×60%=43165m3/d；

降水井数量根据公式计算：N=Q/q×1.2（安全系数）；

N-降水井数量；

q-单井出水量，单井出水量取1680m3/d；

N=30口。

根据现场情况，经优化布置，实际只需降水井27口就能将承压水水位降低至设计标高，坑内设用于观测的4口井，可作降水井用，在基坑周围设15口水位观测井，紧急情况可抽水，故该基坑共设46口井。坑内降水井的布置应错开梁、柱、桩、变形缝等，钻井时必须严格控制井位。井位布置见：图1井位平面布置图。

2.2 降水井结构设计

图1 井位平面布置图

降水井结构设计根据水文地质和岩层裂隙发育情况、水质、钻井施工工艺、长江一级阶地深基坑降水经验及相关规范要求设计如下：井径采用580mm，井深35～42.5m，井管采用无缝钢管，管径280mm，基坑内井壁管厚度≥4mm，过滤管厚度≥4mm，井管顶高出地面约0.3m。从井底至地面以下20.5～22.5m深度段环填石英圆砾，以形成良好的人工反滤层；在井口至孔深20.5～22.5m段环填粘土球以进行管外封孔。

钻探采用清水冲击钻探成孔工艺，钻机安装平稳，确保钻孔圆正、垂直、孔斜不得超过1.5°。井管安装前，应先在附近地面将每节井管过滤器包扎好，然后用吊车吊装，在孔口再次焊接入孔。为确保井管在入孔后位于钻孔中心，使井管与孔壁间的环形间距厚度均匀，在过滤器与花管部分，每间隔5m，在上部无孔管部分每间隔10m设置扶中器。填砾时，砾料应沿井管四周均匀连续填入，随填随测。

2.3 洗井与试验性抽水

当井管安装与填筑砾料、粘土完成后，应及时进行洗井。洗井的目的是清除井内泥浆，破坏井壁附着的泥皮，钻探渗入含水层中的泥浆和细小颗粒，使过滤器周围形成一个良好的透水人工过滤层，以增加井的出水量和透水性。洗井根据井内泥浆性能，采用活塞及空压机洗井，洗去孔壁泥皮及抽出含水层内泥浆，直至地下水流通畅、井内可抽出大量清水为止，含砂率宜小于万分之二，活塞洗井时间＞4h，空压机洗井＞48h，直至水质清澈，细沙干净，抽水量符合管井区域降水要求为止，洗井时应同时进行降水井与坑内外观测井的水位观测。

2.4 施工监测及降水井维护

委托有资质的单位、人员对降水井排水流量、水位、排水含砂量监测、水位观测孔水位监测。降水井运行前收集所有井位的原始水位和每小时抽水量，降水开始后，在基坑内水位没达到设计标高以前，每天监测四次出水量、水位，测量抽排水的含沙量。随着水位的降低，监测频率可适当减少，当水位达到设计降水标高，并趋于稳定时，可每天观测一次，并根据每个降水井的水位，调整降水井的工作时间。如遇连续降雨，监测频率应每日2～4次。及时整理各降水井的水位、水量监测记录，收集相关参数，绘制水量Q与时间t、水位降深值S与时间t过程曲线图，分析水位水量的变化趋势，预测设计降水深度要求所需时间，为下一工序提供参考依据。

降水期间需指派专人对抽水设备的运行状况进行经常性的检查维护，每天检查不应少于4次，并应记录水泵的工作压力、电压、电流和出水等情况，出现停泵、水头不稳等问题及时处理，保证抽水设备始终处于良好运行状态。抽水设备需加强防护，定期保养，出现故障及时更换，经常检查排水管路，清理沉沙井，确保水流畅通。备有充足的发电机组，当发生停电时，应及时切换电源，保持基坑降水正常进行，确保基坑施工安全。

3 结论

该项目通过优化基坑降水方案，加快施工进度，减少了降水对周边环境造成影响，满足施工需求，同时也保证了周边建筑物及市政道路、管线的正常使用功能，沉降量均符合设计。对于地处长江I级阶地的深基坑工程而言，采用竖向隔水帷幕+深井降水的综合技术方案来控制深基坑地下水问题，可为富水复杂环境地质条件下的深基坑工程的设计与施工提供借鉴。

[1]朱 敏，等.武汉市轨道交通3、6、7号线二期工程香港路站施工图设计.2012，6.

[2]姚天强，石振华.《基坑降水手册》.中国建筑工业出版社，1970，1.

[3]湖北省地方标准《基坑工程技术规程》（DB42/159-2012）.

[4]《基坑管井降水工程技术规范》（DB42/T830-2012）.