地铁基坑工程地下水问题及其处理对策

徐旭

中铁十九局集团轨道交通工程有限公司 浙江 宁波 315021

引言

在地铁基坑工程的施工中，特别是含水地层的施工建设，由于基坑围护结构内的止水设施的破坏，造成了水和砂粒的相互交融而渗透到基坑内。此类现象一般发生于软土地质条件下，其主要特征为：土层含水量高，渗透系数低；土体孔隙度大，压缩性强；土质条件较差，易风化或软化等。这种情况下，极易引起周围区域的水土流失，进而降低支护效果，甚至出现空穴或塌陷问题。以上问题不仅对围护结构本身的稳定性有负面影响，同时也对周围的道路，管线及建筑物，构筑物都有一定的影响，所以要加强地下水的有效治理[1]。

1 降水技术在地铁基坑工程中应用的必要性

随着我国经济的发展和人们生活水平的提高，车辆不断增多，道路拥堵现象时有发生，借助地铁交通来缓减城市交通压力就显得十分重要，越来越多的城市开展了地铁工程建设。地铁工程建设具有投资大，工期长，周围建筑物多和地质条件复杂的特点，其中地下水对地铁工程的影响尤其明显，合理的地下水防治和处理措施是保证地铁工程建设的重要前提。深基坑开挖后，需要对基坑支护进行加固，以保证基坑的稳定和安全，同时还要做好基坑的降水施工工作。地下水作为地铁施工过程中一个非常重要的因素，会影响到周围建筑物和其他管线的安全，而一旦发生了问题，将会给人们的生活带来很多不便，尤其是对于一些建筑来说，如果处理不当会导致严重的安全事故发生。因此，在当前地铁深基坑降水的施工过程中要注意如下问题：地铁基坑在建设之前需要对地下水进行勘察，了解基坑周边地下水的分布规律，以便为以后的施工方案设计提供有关资料与数据支持。在此基础上，根据当地水文地质条件及施工条件制定合理可行的施工设计方案。而且方案编制好之后，还要由有关专业人员进行审查，审查通过之后才可以进行建设。在基坑开挖过程中，为了确保基坑施工安全，必须要加强支护结构和防水帷幕等围护结构的设计与施工工作，并且还要做好围护结构的养护工作。在对深基坑进行开挖时，一定要考虑到降水的有效性，只有这样才能够确保基坑的正常使用，同时也可以减少因为降水而造成的损失。在施工过程中，应严格按照设计要求执行，并采取一定的技术控制措施，保障整个工程的顺利进行。另外，还应结合现场实际情况，及时调整施工工艺，以达到预期效果。在施工过程中要注意保护好周边的环境，采取必要的防护措施，减少对周围地表水的污染；在基坑降水施工过程中，要加强对其进行严格的质量控制，同时也需要相关的监测人员和管理人员的配合，综合考虑各方面因素影响并采取有效应急预案，备齐相关经费及材料，以减少基坑施工安全风险。

2 地下水对基坑工程的影响

2.1 侧壁流土

当粉土和粉砂层靠近基坑侧壁或者基坑底部，无帷幕且帷幕深度不符合渗流稳定的要求或者帷幕存在漏点的情况下，就会产生流土和流沙。一级阶地上砂性土层为过渡层土（包括粉土和粉砂层），由于受地下水的影响，过渡层土具有较大的垂向渗透系数，在抽降层位处一般会形成黏性土，使过渡层的承压性差，易发生渗水问题。渗流破坏是造成这种现象的主要原因之一，也是诱发各种灾害和恶性事故的重要因素。流土和流沙对基坑边坡及邻近的浅基础建筑影响较大，一般情况下，其破均力会增加几个数量级以上，甚至达到1～2个数量级，从而引起上部土层的沉降，造成地基破坏。当地下水位上升到一定高度以后，又会出现大面积的地面沉陷现象，甚至引起房屋倒塌等重大工程事故。因此，必须采取有效措施防止此类灾害发生。此外，在粉土和粉砂层上修建锚杆，若锚孔孔壁防护措施无法保护砂层内承压水的安全，致使承压水沿着锚孔进入基坑内，形成流土和流沙现象，会造成周围建筑物沉陷严重[2]。

2.2 老黏性土遇水软化

高阶地老黏土分布区域，上部人工填土中上层滞水，城市供排水管网泄水及各类管沟合流地表雨水等，均可以直接对老黏性土进行浸水和渗透。老黏性土是指已经发生了变形和强度降低现象的黏性土，它是一种典型的超固结土，具有天然埋藏时间长、固结压力大等特点。如果长期受地下水浸润及冻胀作用影响，表层土体容易出现结构性损伤，如土拱效应，微裂缝发育等现象，这些均为诱发基坑边坡失稳的主要因素，在这种情况下，容易形成卸荷裂隙和干缩裂隙等。老黏性土层的存在将加剧支护结构的侧向应力集中和干缩现象，同时也是形成竖向裂隙的主要原因之一。裂隙的扩展与贯通会引起老黏土变形破坏，使土压力增大，甚至危及支护结构安全。如果防护不到位，使水浸没，土体强度会急剧降低，易出现崩塌，边坡失稳。

2.3 潜水影响

如果工程下潜水位埋深在4.5～5.6m之间，基坑开挖深度约10m，即使坑外未降水也会导致坑内水头过高，很容易出现管涌，流沙和坑壁土体坍塌等多种危害。高水位对围护结构有很大影响，特别是在高水位差较小的情况下容易引起基坑底渗过大。若将水自坑中抽出，将使坑四周地面产生不均匀沉降。因此，在施工过程中必须采取必要的防水措施对深大工程进行保护。当出现问题时，还需及时采取相应的补救性处理措施。

2.4 裂隙水的影响

当工程第三系属红砂岩时，该材料属较不透水层，而挖进红色砂岩层时，呈蘑菇状渗流。随着开挖深度的增加，出水量也随之增大，当出水量达到一定程度时，就会导致红砂岩发生裂缝水。当含水地层与含水层之间存在水力联系时，就可能发生渗透破坏。红砂岩地层中的水泥层易发生坍塌泥化现象，使水物性变差，若未进行水处理，坑内砂层将成为混浊状态而影响开挖及底板的浇筑。因此，对这一区域进行防渗是十分重要的[3]。

3 地铁基坑工程地下水处理措施

3.1 地下水处理的思路

地下水给基坑工程施工带来了严重的影响，需要采取适当的措施进行治理。基坑周围地下水位过高是导致支护体系失稳破坏的主要原因之一。因此，需采取有效措施来降低地下水位。止水主要是通过降水和设置止水帷幕来防止地下水进入坑体内形成新的坑，从而达到控制整个坑深度的目的。针对降水而言，地面及侧面均能较好地防水，确保坑底作业稳定，降低支撑结构受到侧面土体压力。为了确保基坑结构底板混凝土浇筑质量，基坑开挖完成后，需放空基坑积水，并治理地下红砂岩裂缝水。

3.2 地下水处理

3.2.1 止水处理。建筑物在施工过程中经常会受到地下水水位变化的影响而产生不同程度的变形。因此为了保证整个工程能够安全顺利地进行，必须采取科学有效的措施来提高施工质量和效率。复合土钉墙这种新型的支护模式能够满足工程的变形要求，且对周围环境影响小，因此被广泛应用于基坑中。采用桩锚支护可以有效地控制周围土体变形，但在一些复杂情况下，如基坑开挖深度较大时，特别是在高层建筑和地下管线密集地区，采用传统的桩锚支护很难满足要求。目前常用的是地下连续墙+内支撑方式对周围地层进行加固，但由于钢筋混凝土本身强度低，使得地下连续墙的整体性差，不能起到很好的防渗和截水作用。因此，最好采用钢筋混凝土+地下连续墙组合形式作为主要的支护结构，并设置止水帷幕。

3.2.2 排水处理。基坑开挖时，地下水位之上的土层可直接挖除，无须处理，地下水位之下的土层则须排水。集水井是连接管道和市政管网的重要节点。集水井是一种新型支护结构，具有成本低、工期短等优点，它适用于各种地质条件下基坑降水工程，尤其适合于砂卵石地层以及地下水丰富的地区基坑降水工程。在每个井中都有一个用钢筋制成的钢筋笼，里面放上一层稻草，起到过滤作用，然后在集水管道上安装阀门，用于控制泵的出水量，当需要抽水时，打开阀门即可，当要排放地下水时，关闭阀门就可。

3.2.3 地下水处理效果。地铁基坑工程地下水治理过程中采用钢筋混凝土和连续墙联合支护治理方式，能够有效地达到支护，止水的效果。而作为一种新型结构，地下连续墙具有造价低、适用性强等优点，能够满足各种不同环境条件下对基坑围护设计要求，所以其应用范围越来越广泛。地下连续墙的施工技术工艺则相对复杂，尤其是槽段接头处容易出现渗漏现象，因此需要对其进行严格的控制和管理，并根据实际情况合理地安排工程施工工序，加强施工质量管控，提高成墙质量。坑外管井施工过程中，由于周围有较深的卵石层，使得施工难度加大，为了降低施工成本，提高施工质量，可以采用降低地下水位的措施，减少或避免施工对周围卵石层造成破坏，同时采用集水明排方式，减轻地铁基坑积水严重的情况，利于开挖作业顺利实施[4]。

4 施工问题及反思

4.1 施工问题处理

由前文分析可知，连续墙墙角漏水发生于施工过程中，针对这种情况，可采用双液注浆技术对漏水处进行处理。双液注浆具有很好的堵漏作用，其原理是利用堵漏钢管将钢管与墙角之间的缝隙封堵住，然后再灌注混凝土砂浆材料进行回填。帷幕与漏水通道之间采用水泥浆或水玻璃混合液密封，在漏水通道内注入水泥浆或者水玻璃混合液，能够对漏水通道产生良好的隔水作用。同时，要对整个灌浆过程采用视频监控系统，发现有漏水情况及时报警并停止灌注。采用该导水管配合钢板堵漏的方法对渗漏点进行治理，效果显著，保证了基坑的竣工和顺利掘进。

4.2 思考及建议

基坑工程是建筑工程施工过程中重要组成部分之一，也是整个建筑工程质量最直接体现。对于深基坑来说，由于受到周围地质条件等多种因素制约，会存在一定程度上的安全隐患。当险情出现后，需要在较短的时间内配置人力和物力，迅速对险情进行管控。为了有效应对基坑工程渗漏问题，防范至关重要，需要建立完善突发险情处置机制、强化预案演练、充分做好应急物资准备等。地下水渗漏主要是由于连续墙及接缝处的连续窝泥和墙夹泥引起的渗漏，接缝处产生的裂缝也是造成接缝渗水和漏水程度加重的重要原因之一。为了防止渗漏，一般都会设置止水帷幕。在开挖施工中，应遵循快挖快撑，时空效应等原则，对维护结构的变形应加以控制[5]。

5 结束语

总而言之，地铁对人们的生活有着重要作用，极大的便利了人们的出行。所以必须重视地铁工程项目的建设，进行有效的安全组织管理。其中最重要的一项就是地铁基坑工程地下水治理，只有做好这一点才能保证基坑的稳定性。因此，必须重视并加强对于基坑降水排水设计与施工技术等方面的研究工作。同时，在整个工程实施期间要加强对各工序的有效控制，确保每道工序均处于受控状态下才能保证整体工程质量符合相关规定要求。同时，在基坑开挖过程中，还应加强对连续墙的养护工作，对工程施工中的细微之处加以注意，防止出现漏水情况，这对整个工程建设来说都具有十分重大的意义，只有这样，才能更好地促进我国城市轨道交通项目发展进步。