某深基坑地铁车站降水技术优化实践

齐 威

（中铁十八局集团市政工程有限公司，天津市 300222）

0 引言

为了满足城市的出行要求，临近既有线路建造车站的情况越来越多，这就要求修建的换乘车站深度也越来越大，工序越来越复杂，施工中因降水问题处理不当而导致的质量安全事故屡见不鲜，造成了严重的经济损失[1]。在地下水位较高的地区，大面积降水会造成周边建筑物沉降以及道路管线的破坏；基坑开挖过程中还可能由于水位压力差而出现流砂和管涌现象，影响周边地基承载力。因此，如何合理有效地解决这些难题，保证施工安全成为地铁车站深基坑降水技术中面临的重要课题。本文以某地铁深基坑降水工程为例，对降水技术优化的实践经验进行总结。

1 工程概况

案例工程为四线换乘站，沿南北向敷设，地下6层岛式车站，基坑深度约43～45m，围护结构采用围护桩+内支撑形式。工程主体基坑东侧临近1号线某车站主体结构，两站主体侧墙净距约5.3～9.9m；小里程端头临近4号线暗挖区间，车站端墙距离区间衬砌结构外壁约5.9m。

该工程范围内地层在垂直剖面上，自上而下为人工填土、黏土、粉质黏土、砂层、卵石层、基岩全、强、中等风化。卵石、泥岩分界面位于地面以下29m 左右，根据施工经验，分界面存在滞水层，厚度达2～3m。该工程涉及深基坑降水，关系到工程的建设效果。

该工程采用坑外管井降水和坑内明排相结合的方法进行降水。为减小降水工程对既有1号线的影响，在基坑周边设置23口降水井配合坑内降水，在既有1号线东侧设置6口观测井兼降水井，必要时进行降水，确保1号线运营安全。

降水井采用旋挖成孔的方式，开孔孔径为合800/1000mm，深度35m。采取分区降水的方式，自西向东依次开启降水井，首先对坑内降水井及西侧降水井进行抽水，待18号线基坑东侧降水井地下水位降至既有1号线底板附近（-17～-20m），且1 号线东侧降水井与西侧降水井水压差不大于6m时，可开启18号线东侧降水井，采用控制水压差保护1号线运营安全。

由于卵石层、泥岩交界面存在滞水层，且泥岩以下采用坑内集水明排，在基坑四周设置明沟，并在基坑边设置集水井，在集水井内安放潜水泵排水，以达到排水、降水的目的。为防止泥岩交界面滞水层发生渗漏水或涌水涌砂[3]，在泥岩交界面上下2m 位置设置模筑混凝土。在桩间设置泄水管，采用明管将泄水管内流水引至基底排水盲沟内。

2 深基坑地铁车站降水工程的主要特征

从上述工程情况分析，该深基坑地铁车站降水工程表现出施工难度大、技术要求高、不可预见因素多的特征。

2.1 施工难度大

一般的地铁车站都是在地面下十几米的位置，本文探讨的深基坑深度≥40m，在这样的环境下，要保证基坑安全开挖难度不容小觑。降水的效果若达不到要求则无法进行土方开挖，从而影响工期；随着基坑开挖深度的推进，在地层交界处水压过大还会出现大面积流沙和管涌现象，对基坑的稳定性以及周边管线建筑物产生严重的影响。

2.2 技术要求高

在砂卵层地质中，降水会导致周边土体中的细砂颗粒的流失，影响周边土体的承载力，这是深基坑实际施工中遇到的比较常见的问题；在基坑开挖过程中，降水要连续不间断进行。本文探讨的地铁车站深基坑就是地理位置特殊，周边除了靠近两条既有线，还有多栋高层建筑以及各类管线，基坑开挖中既要达到有效的降水深度还要严格控制周边既有线路的沉降[2]。

2.3 不可预见因素多

在雨季来临时，地下水会得到补给，会有一部分水渗入基坑，从而影响基坑整体的稳定性；实际施工中土方开挖和主体结构施工依次进行，地下环境复杂且空间有限，严禁进行带水作业，降水要一直连续进行，整个工期较长。

3 降水技术的优化

3.1 基坑局部注浆加固堵水的施工工艺

基坑的东侧和北侧分别与既有线1号线和4号线相邻，降水井的开启导致大量细砂流失，在施工中监测到既有线存在沉降的现象，结合专家讨论对基坑土体进行注浆加固。

3.1.1 注浆孔的布置以及相关参数

18号线基坑标准段地面以下至第二道支撑范围内采用地面注浆方式加固土体，注浆孔沿车站纵向布置1排，纵向间距3m，每个注浆孔内进行2次钻进注浆。竖向注浆管长度6.7m；斜向注浆管长度8.6m，与竖向注浆管的角度为40°，如图1所示。

图1 1号线侧部土体地面注浆管布置示意图（标准段）

第二道支撑至第三道支撑范围内采用水平+斜向注浆方式加固土体，水平袖阀管按3m×2m梅花形布置，斜向袖阀管布置2排，竖向间距0.5m，夹角15°。第三道支撑至1号线车站围护桩桩底线范围内采用水平注浆方式加固土体。袖阀管按3m×2m梅花形布置，水平注浆管长度7.8m，如图2所示。

图2 1号线侧部土体基坑内注浆管布置示意图

图3 1号线底板注浆管布置示意图

18 号线基坑开挖至1 号线车站结构底板标高以下4m左右后，在基坑临近既有1号线车站主体结构一侧围护桩间打孔，埋入钢花管。注浆钢管@3×2.6m 梅花形水平布置三排，最上排注浆管中轴线在1号线车站围护桩桩底线以下10cm处。1号线底板注浆范围为18号线基坑1轴~15轴；15轴以后18号线围护桩间经咬合桩加强，不考虑注浆。

采用水平注浆方式加固土体，水平袖阀管按3×2m梅花形布置，袖阀管长度5m，如图4所示。

图4 4号线侧部土体基坑内注浆管布置示意图（扩大端）

3.1.2 注浆施工流程

注浆施工涉及钻孔、打入钢管、配制浆液、实施注浆等工序，其流程如图5所示。

图5 注浆工艺流程图

（1）钻孔。钻孔采用潜孔钻机，按照设计图纸放出孔位，根据施工现场降水井点位及管线位置可对孔位进行适当调整。成孔直径孔48mm/Ф108mm，孔深见上小节各部位注浆管长度对应的深度，成孔检验合格后钻机移至下一孔位。

（2）打入钢管。钻到设计深度后，先用清水冲洗孔，插入钢管到设计深度，钢管端头露出围护排桩壁50cm。袖阀管采用内径Ф48mm 的钢管，外包橡皮套，插入钻孔，管端封闭，管内充满水下管。钢花管采用直径Ф108mm的钢管，注浆眼沿轴线间距为30cm，孔眼直径Ф6~10mm。使用潜孔钻机配合卡钳将钢管击入孔内，钢管插入时要匀速前进，避免损坏封眼胶带。

（3）配制浆液。注浆材料采用水灰比为0.8∶1~1∶1的水泥浆，可根据现场注浆效果和实际情况实时适当调整水灰比。浆液采用水泥单浆液，当孔内渗水量过大时采用双浆液[4]（引孔时观察）。

（4）实施注浆。采用压浆泵进行压浆，开始用清水或稀浆走孔，压浆结束时用浓浆封孔。根据现场实际情况，袖阀管注浆压力统一为0.2~0.4MPa；钢花管注浆压力：第一排注浆管注浆压力控制在0.1~0.2MPa，第二排注浆管注浆压力控制在0.2～0.3MPa，第三排注浆管注浆压力根据后续既有线结构沉降情况与设计沟通后确定。

出现压力急剧上升或压浆管剧烈抖动应立即停止压浆并迅速打开回浆门，避免漏浆、爆管。注浆结束标准为注浆压力逐步提高，当到达设计终压并继续注浆10min以上时，有一定注浆量，注浆结束时的逬浆量一般在20~30min以下。对周围地层进行巡查，当发现地表、降水井、周围雨水井、污水井渗漏出水泥浆液时，应当暂停注浆，等待一段时间。恢复注浆后，如继续漏浆，证明地层缝隙已被水泥浆填充，立即停止注浆[5]。

3.1.3 注浆施工中的注意事项

在基坑开挖过程中对1 号线车站结构、4 号线隧道结构下方土体进行监测，根据监测结果决定是否进行跟踪注浆，确保基坑开挖过程中既有结构的安全。打设注浆孔时，为了避免影响基坑周边降水井和既有线车站的主体结构，每口降水井应在基坑墙壁上标明投影位置，打设每个注浆孔时，先将注浆孔坐标与应避开的结构物坐标核对并确认无误后，再进行注浆孔放样、打孔。根据现场应避开的结构物位置及既有管线进行孔位调整。注浆前应核查管综图，可按需进行管线探挖，探明地面以下的所有管线[6]，确保注浆孔与管线位置不冲突后再进行打孔注浆。

3.2 斜井在实际施工中的应用

受地下水流动的影响，注浆加固未达到完全密实状态，进入泥岩交界面处，坑壁部分区域渗流较大。在第四道围护结构施工完成后，距离腰梁高度1m 范围打入斜井共计8口，倾斜角度为靠近既有线一侧45°，斜井深度8m，斜井底部进入中风化泥岩2~3m。斜井孔内放入小功率水泵将井筒内的积水抽排到围护结构混凝土腰梁上的集水箱内，再由集水箱内22kW 水泵抽排到基坑外的沉淀池。

4 结束语

该深基坑地铁车站建设过程中对降水技术进行优化，获得的实践经验如下：

（1）基坑侧部和既有线底板注浆加固不仅有效减少了既有线的沉降，在东侧降水井无法开启的情况下有效截断了地下水，保证了基坑开挖的顺利进行，而且规避了对周边建筑物、管线等设施的影响。

（2）深基坑内斜井将坑壁的裂隙水引入井筒内，通过水泵抽走，减少了地下水流入基坑内，弥补了东侧降水井未开启的不足。

（3）受降水井抽水的影响，注浆加固过程中一部分浆液会随着地下水的流动而被稀释，最终会影响部分区域加固效果不佳。在实际施工中受到环境以及机具条件的限制，泥浆的配比、成孔套管的起拔等工序还是存在一些问题和不足，有待进一步研究探索。