红砂岩地层地铁车站深基坑轻型井点降水施工方法

雷萌源

中铁二十一局集团轨道交通工程有限公司 山东 济南 250000

引言

兰州市轨道交通 1 号线省政府车站基坑规模和深度较大，工程地质和水文地质条件复杂，开挖深度达30m，为兰州市首次开挖如此深度基坑。开挖地层中存在着第三系富水红砂岩，红砂岩本身为相对不透水层，其强度在未风化。未遇水状态下强度较高，风化、遇水后迅速崩解，成散落状或泥状。基坑开挖至红砂岩地层时，出现了形似蘑菇状的渗水现象。随着开挖深度的增加，冒水量增多、股数增多，充分表明红砂岩中含有丰富的裂隙水。如不对红砂岩裂隙水和坑内积水进行处理则会使坑内红砂岩一直处于泥化状态，开挖施工困难、地基承载力不足，底板难以浇筑。本文以兰州地铁1 号线省政府车站深基坑为例，提出该地层地下水处理真空降水技术，为同类型车站深基坑的设计和施工提供经验。

1 工程概况

省政府站：省政府站为兰州市城市轨道交通1号线一期工程的中间站，本站位于城关区张掖路与酒泉路十字东南象限地块内。车站主体长度为170.75m，标准段宽22.90m，总高27.47m，结构底板埋深约30.0m，采用明挖法施工。车站起点里程YDK24+943.027～YDK25+013.877计70.85米为地下四层结构，基坑宽度23.5m，基坑深度30.0m；车站里程YDK25+013.877～YDK25+113.787计99.91m与在建中央商务区结合，该区域车站基坑位于在建中央商务区大基坑负10.5m深度位置，基坑宽度24.1m，从负10.5m算起基坑深度18.46m；该车站因特殊原因，采用“先隧后站”方式，基坑开挖过程中伴随降水、拆除盾构管片，难度加大。

2 工程水文地质概况

现场进行了实地勘察，勘查后发现表层均为第四系新黄土，且全部为人工填充的土层。下部则主要是粉砂岩和第三系的砂岩，矿物成分则主要是石英和部分云母，所以整体上该区域的地层稳定性较差，如果遇水则容易垮塌或者陷落。但是在没有外界强力作用时，整体强度尚可。施工时会对周围产生扰动，因此要注意做好安全防护工作。

勘查区的地下水位为1514-1516m之间，该区域均为潜水，主要在砂岩、杂填土层赋存，最主要的含水层在卵石层，该层的通透性强所以不容易存留大量的水分，加之潜水主要受外界降雨与河流补给，所以该区域地下水的季节性变化明显。地下水会因人工开采和排泄等方式逐渐消退，年平均水位变化不大，所以相对稳定且无复杂的水文地质条件。

根据场地水文地质条件，结合西关什字车站水文地质勘察成果（本区间场地地层结构相似），降水设计综合渗透系数按K=22.0m/d，影响半径R＝200.0m。（根据鸿运金茂抽水试验数据统计结果：建议水文地质参数如下：K＝44.8 m/d，R＝42m）。

3 轻型井点降水设计

（1）地面段上部卵石层采用集水明排的方法对卵石层地下水进行明排处理。进入强风化砂岩层后，车站范围内全部采用真空井点进行逐层分级降水，最终确保地下水位低于基底标高1.0m以上。

（2）车站基坑砂岩层面支撑施工及土方开挖过程中，进行分块分层分级真空井点降水，在基坑开挖至底面并施作基底垫层前设置最后一级真空井点进行持续降水，直至站厅层施工完成后方可停止抽水， 避免基底砂岩高度软化及地下水上涨淹没底板，保证基地承载力及底板顺利施工。分级降水时间根据实际降水效果、土方开挖速度、支撑施工及结构抗浮施工需求时间进行确定。

（3）为保证导墙施工，在导墙两侧4.0m范围内设置真空井点持续抽水，排间距3.0m，共设置8排，车站内管片上部真空井点采用横向均匀布置，排间距3.0m，管片下部位置布置真空井点应避开管片，待管片拆除后可采用均匀布置。

花样跳绳的形式较为多样，教师可以根据小学生的运动能力为其开展合适的跳绳活动。单人跳的形式主要包括将跳绳进行左右甩、开合跳、交叉跳以及双脚交替等。不同的跳法在难度以及运动量方面也存在一定的差异，教师可以带领学生从简单的动作开始练习，逐渐融入难度较大的动作，从而使学生接受到循序渐进的过程。

（4）每套集水总管长10.0m，总管管径为φ63mm的PP-R管，井点管长5.0m，管径为φ25mm的PE-RT管，井点管管壁梅花状布置出水眼，孔眼直径8-10mm，间距30-50mm（或孔隙率大于15%），管壁外包缠两层滤网，滤网采用60目尼龙丝网包缠固定，每套井点管10根，滤管长3.0m，井点管的间距为1.0m，最后一级降水管底应嵌入在底板下4.0m以上，井点间距为3.0m(届时可根据现场实际出水情况进行适当调整参数），连接软管一般采用PVC或橡胶管与真空泵连接。

4 轻型井点降水施工工艺

4.1 真空井点降水

施工流程： 放线定位——铺设总管——冲孔——安装井点管——上部填粘土密封——用弯联管将井点管与总管接通——安装集水箱——开动水泵抽水——测量观测井中地下水位变化。

定位：根据现场实际情况，在基坑内采用分排布置方法实施降水。根据基坑开挖宽度，确定井点管的布置位置。施工时先放线开挖线，沿开挖线开挖宽、深0.5～1.0m的沟槽，以便冲孔时多余水的排放。

成孔：采用水冲法进行成孔，成孔孔径不小于80mm，成孔达到设计孔深后，应加大泵量、冲洗钻孔、稀释泥浆，返清水3min～5min后，方可向孔内安放井点管。

置管：成孔后放后直径25mm的PE-RT抽水管，水管长5.0m，管径25mm，支管管壁，入土深度为4.5m，外露0.5，梅花状布置出水跟，孔眼直径8-10mm，间距30-50cm（或孔隙率大于15%），管壁外包缠两层60目尼龙丝网，每套总管长度为10-20.0m，总管上布置井点管10-20根，虑管长3.0m，井点支管的间距为1.0m。

封口：井点管放入在检查满足设计长度后，井点管上部空隙用水冲法进行封孔以防井点管漏气。

安装：井点管和总管用三通热融连接，两端用铁丝扎紧，总管和机组连接。排水管排放口设沉淀池，通过二级泵站提抽将水抽出坑外。

抽水：所有的抽水管道及配件安装完成后，进行抽水试验，主要是接通电源后利用真空泵进行抽水，抽水后检查是否存在漏气或者是堵塞的情况，如果能正常排水则保持真空状态加压，确认整个系统密闭性完好后继续抽水，如果出现异常则关闭设备后检查异常部位，修复后重新实验，直至试验成功。通常情况下持续抽水一周即可形成稳定的区域型降水漏斗。

由于真空泵为垂直吸程，所抽出的地下水无法直接排入地面，需在坑内就近位置设置二级集水池（二级泵站，1*1.5*1.5m钢板水箱），将水汇入集水池，在集水池内放置潜水泵，将水输送至地面排水管网，根据现场情况设置二级集水池，每组集水池内放置2台功率为5.5KW的潜水泵，直至真空降水全部停止2日后，方可停止抽水，要将二级集水池内水全部输送至地面后方可停泵。

降水运行：真空泵运行过程时应定时检查各井管出水的含砂量≤0.5‰，当发现含砂量异常时，及时修复漏砂井点管。

井点拆除：采用分级降水的井点，待上一级井点降水达到设计深度后，立即组织土方开挖或砼支撑施工，井点管为软质采暖管，无法进行循环使用，开挖过程中将井点管直接挖除报废，最后一级降水井点，待车站站厅层施工完成或区间结构施工完成并进行土方回填后，方可停止抽水系统，对预留孔洞进行专业防水、防渗处理。

5 降水效果

车站坑中坑位置开挖至-10.50m时，根据土方开挖要求及各工序施工进度，采用分块分层的方法呈U形状布置真空井点（每块长度、宽度均为20.0m)，对砂岩层裂隙水进行疏干，直至开挖至基底标高，根据站内支撑及土方开挖次序，共设置7级真空井点进行降水。井点排间距3.0m，列间距1.5m，井点管间距1.0m，每层降水周期5天、开挖深度为3米。通过实际降水效果良好，基底梳干、无扰动。

图1 .降水前状况图

图2 .降水后效果

6 结论

1)第三系红砂岩属于相对不透水层，但其含有丰富的裂隙水，甚至形成流沙通道。红砂岩胶结程度弱，易崩解，遇水迅速软化，受开挖扰动及水作用极易泥化成砂糊状，因此，基坑开挖施工中必须处理降水问题。

2)红砂岩中丰富的裂隙水及施工扰动会对整个车站的结构及基础产生较大的影响，所以施工过程中要持续的进行排水作业，形成稳定的区域降水漏斗，从而降低周边岩层的含水量，进而疏干岩层后进行混凝土浇筑，提高基础工程的稳定性。

3)红砂岩地层深基坑开挖，采用多种方式综合治理，“围护采用地连墙围护结构，坑外管井降水、坑内集水明排、轻型井点降水”等综合处理方案，可以成功解决该地区深大基坑地下水问题。