地鐵深基坑降排水施工技術(shù)

天津第六市政公路工程有限公司 天津市 300000

摘要：隨著我國(guó)地鐵的大力推廣，地鐵深基坑降排水不斷的在地鐵施工中出現(xiàn)，而在這其中降排水施工技術(shù)效果，是直接關(guān)系到地下水系統(tǒng)的保護(hù)效果的關(guān)鍵因素之一。因此，本文主要就地鐵深基坑降排水施工技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：地鐵；深基坑；降排水

一、前言

我國(guó)屬于地下水能源豐富的國(guó)家，我國(guó)人口多每年的地下水能源消耗巨大，隨著經(jīng)濟(jì)的飛速增長(zhǎng)，地下水問(wèn)題以日益顯現(xiàn)，為確保地鐵的施工效果、實(shí)現(xiàn)環(huán)保目標(biāo)。因此，地鐵深基坑降排水施工技術(shù)的應(yīng)用就顯得更為重要，也是地鐵施工中的重中之重。

二、城市地鐵工程進(jìn)行降排水施工的基本原則

城市地鐵工程在建設(shè)中會(huì)遇到城市地下含水層，含水層的存在會(huì)造成城市地鐵工程的困難和問(wèn)題，不但會(huì)造成城市地鐵和工程施工的污染，而且會(huì)給寶貴的城市地下水資源帶來(lái)浪費(fèi)。

1、審核性原則

進(jìn)行城市地鐵工程的降排水施工應(yīng)該根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的手段和規(guī)范的步驟進(jìn)行審核，特別對(duì)于如何遏制地下水資源的流失進(jìn)行嚴(yán)格控制，以避免大批量地抽取地下水，給城市地質(zhì)條件和地下水資源造成負(fù)面影響。

2、就近原則

進(jìn)行城市地鐵工程的降排水施工中要盡量利用已有的城市雨水系統(tǒng)和下水系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)地下水的就近排放，這樣不但有利于控制降排水的成本，并且能夠利用傳統(tǒng)排水系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)降排水的快速進(jìn)行。

3、綜合性原則

進(jìn)行城市地鐵工程的降排水施工要與城市管網(wǎng)、城市改造、用水計(jì)劃等各種市政項(xiàng)目和規(guī)劃相結(jié)合，起到綜合發(fā)展的目的，這樣不但可以提高城市地鐵工程的給排水效能，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)城市建設(shè)總體的高效發(fā)展。

三、降水方案設(shè)計(jì)計(jì)算

1、基坑水力計(jì)算

由于此段基坑極大部分處于卵石土層，地下水豐富，水位較高，特別是上更新統(tǒng)（Q3）砂卵石具有較強(qiáng)的滲透性。其水文地質(zhì)模型如圖1所示，其降水主要受潛水與承壓水作用，經(jīng)分析其潛水影響不大，故降水施工主要以承壓水為含水層，而水量受大氣降水及地表水補(bǔ)給為主。

（1）基坑總涌水量Q總

Q總=LK（2H-S）SR+1.366K（2H-S）SlgR-LgB2R=2S HK=774.9m

式中：Q總—基坑涌水量（m3/d）；K—滲透系數(shù)，取K=20m/d；S—設(shè)計(jì)水位降深（m），水位埋深平均按4.0m考慮，降水深22.0m，S=22-4=18m；H—潛水含水層厚度（m），H取平均值24；R—影響半徑（m）；L—基坑長(zhǎng)度（m），L=446.7；B—基坑寬度（m），B=18.5。經(jīng)計(jì)算Q總=13897.5m3/d

（2）管井?dāng)?shù)量n井點(diǎn)數(shù)量根據(jù)基坑總涌水量與單井涌水量進(jìn)行試算確定。根據(jù)基坑總涌水量與單井涌水量確定初步布井?dāng)?shù)n為：n=（Q總/Q單）+1=32

（3）降水井布置

布井原則

本場(chǎng)地采用封閉式管井降水形式布井。所有井位均沿開(kāi)挖基坑外緣的圍護(hù)樁外1.5m左右布置。施工時(shí)應(yīng)先確定地下管線及建筑物基礎(chǔ)的位置，對(duì)降水井井位作適當(dāng)調(diào)整。

井距計(jì)算經(jīng)計(jì)算，井距=2L/n=27.9m≈28m>18.5m

③井管滲透速度及井深確定最大允許滲透速度：VC=60K1/3=162m/d；最小濾水井管長(zhǎng)：C=q/2πrVC=3m；井點(diǎn)深度確定：A=地下水位+降深值（濾水管長(zhǎng)度）+沉砂管長(zhǎng)度+1=25m。

2、基坑周?chē)两悼刂萍霸O(shè)計(jì)參數(shù)由于井點(diǎn)埋設(shè)完成開(kāi)始抽水時(shí)，井內(nèi)水位開(kāi)始下降，周?chē)畬拥乃粩嗔飨驗(yàn)V管，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，在井點(diǎn)周?chē)纬陕┒窢畹膹澢?，即所謂的“降水漏斗”。這個(gè)漏斗狀水面需幾天至幾周才能穩(wěn)定，漏斗范圍內(nèi)地下水位下降以后，必然造成地面固結(jié)沉降。降水期間，降水面至原地下水位面之間的土層因排水固結(jié)，會(huì)在所增加的自重應(yīng)力條件下產(chǎn)生較大沉降。因此通常降水引起的地面沉降即以這一部分沉降量為主，所以可采用以下簡(jiǎn)易方法估算降水所造成的沉降值。

四、地鐵深基坑降排水措施

1、措施確定前提

（1）沉降層的確定

潛水位以上的粘性土及回填土呈非飽和狀態(tài)不存在上層滯水，沉降計(jì)算中不予考慮，本場(chǎng)區(qū)沉降計(jì)算層段為潛水位以下至承壓水層的砂層及粘性土層。

（2）沉降量計(jì)算

降水過(guò)程對(duì)土體來(lái)說(shuō)是孔隙水壓力消散，有效應(yīng)力增加的過(guò)程，有效應(yīng)力增量引起了土體壓縮變形。根據(jù)勘察報(bào)告提供的土力學(xué)參數(shù)和我們掌握的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，可分層計(jì)算粘性土和砂性土的固結(jié)壓縮量，其疊加值即為最終沉降量，計(jì)算公式：

經(jīng)計(jì)算，降水引起的最終沉降量為2.6mm。另?yè)?jù)有關(guān)資料及降水經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)流砂層降水，只要從成井工藝上控制抽水含砂量，不使含水層固體顆粒流失，由此引起的地層壓縮量微乎其微，地面建筑不會(huì)有何影響。

（3）沉降范圍

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及數(shù)值模擬結(jié)果，降水引起的地面沉降以降水形成降落漏斗中心為沉降中心，主要沉降范為外圍降水井向外幅射50m，降水沉降監(jiān)控測(cè)點(diǎn)主在此區(qū)域內(nèi)布設(shè)。

2、封閉式管井井點(diǎn)降水

（1）方案確定

工程場(chǎng)地潛水位埋深or一16m，含水層厚度4m左右，車(chē)站開(kāi)挖深度22.39m，需降低潛水位s左右。采取抽滲相結(jié)合的辦法降水。

（2）根據(jù)車(chē)站、風(fēng)亭豎井及通道的排水量計(jì)算，合分析地面及地下管線分布情況，采用封閉式管井點(diǎn)降水方案。井點(diǎn)沿車(chē)站結(jié)構(gòu)外墻布設(shè)在圍擋內(nèi)側(cè)，軸線距結(jié)構(gòu)外墻2.sm。路口部分的降水井和排水管設(shè)在地下，降水井口做成工作井，上蓋承重井蓋。

（3）井位布置

明挖盾構(gòu)井及東北風(fēng)道降水井位布置在支護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)2.sm，與護(hù)坡樁間相對(duì)應(yīng)，井間距gm，井深7m。為了不影響交通，降水井管口均布置在地下，眼井做l個(gè)工作井。地面排水管主管（集水井）采中300mm鋼管，布管沿封閉降水井點(diǎn)外側(cè)1.o支管采用中50塑料管穿中89鋼管。排水管和支管埋在地面以下800mm。

3、滯水及殘余水的疏堵

在暗挖導(dǎo)洞內(nèi)出現(xiàn)殘余水或降水盲區(qū)時(shí)，為了止坑壁塌方，應(yīng)采取放慢挖槽速度的方法，并在坑做盲管導(dǎo)流，槽邊挖盲溝集水并將其排走；如遇有余水，應(yīng)立即噴射混凝土封閉掌子面，并且向掌子打設(shè)內(nèi)有反濾層的鋼花管，使殘余水由土層中排出開(kāi)挖前在掌子面底部挖集水井，井邊用草袋遮流砂，水匯滿時(shí)集中排出，水較大時(shí)埋設(shè)無(wú)砂管，以助降水。

五、做好地鐵深基坑工程監(jiān)理環(huán)節(jié)

根據(jù)地鐵深基坑工程特點(diǎn)、施工工藝以及可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)，筆者認(rèn)為深基坑工程監(jiān)理控制重點(diǎn)應(yīng)放在圍護(hù)、土體加固和降水、開(kāi)挖和支撐 3 個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

深基坑圍護(hù)是保護(hù)基坑的首道屏障，監(jiān)理人員應(yīng)對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)特別是地下連續(xù)墻的施工流程進(jìn)行審核并提出合理化建議。

深基坑加固和降水是確保地鐵深基坑工程安全不可缺少的技術(shù)措施，也是監(jiān)理應(yīng)控制的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。因此，對(duì)于基坑加固，監(jiān)理應(yīng)嚴(yán)格控制水泥用量和加固范圍，確保加固達(dá)到設(shè)計(jì)效果。對(duì)于降水工程，監(jiān)理應(yīng)對(duì)降水設(shè)施的質(zhì)量和降水過(guò)程進(jìn)行跟蹤檢查驗(yàn)收，確保開(kāi)挖土體的降水效果。

開(kāi)挖階段是風(fēng)險(xiǎn)集中階段。監(jiān)理應(yīng)嚴(yán)格控制開(kāi)挖順序、挖土方法和支撐順序