論地鐵深基坑降水開挖對(duì)周邊環(huán)境的影響及對(duì)策

付國(guó)茂

(山西省交通科學(xué)研究院，山西 太原 030006)

論地鐵深基坑降水開挖對(duì)周邊環(huán)境的影響及對(duì)策

付國(guó)茂

(山西省交通科學(xué)研究院，山西 太原 030006)

分析了基坑降水開挖對(duì)周邊環(huán)境的影響并提出相應(yīng)對(duì)策，為今后的太原地鐵建設(shè)具有一定的借鑒意義。

地鐵車站；深基坑；降水；環(huán)境影響；沉降

1 工程概況及周邊建筑物情況

車站總長(zhǎng)220 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬23.2 m，總高15.22 m，結(jié)構(gòu)底板埋深約20.52 m。小里程盾構(gòu)端頭段寬度28.6 m，總高16.27 m，底板埋深約20.77 m；大里程盾構(gòu)端頭寬度28.6 m，總高16.27 m，底板埋深約21.77 m?；硬捎玫剡B墻+鋼支撐作為圍護(hù)方式，基坑內(nèi)降水采用管井降水。

基坑周邊房屋以6層磚砌結(jié)構(gòu)住宅樓為主，兩側(cè)主要分布商鋪及民房，周邊建筑物多為20世紀(jì)70年代末80 年代初修建，年代較久遠(yuǎn)。東南角有1 層磚木混合結(jié)構(gòu)的古寺，屬于國(guó)家一級(jí)保護(hù)文物，距離車站主體基坑地連墻最小凈距23.2 m，保護(hù)難度較大。其余建筑物中包括酒店、商廈及民房，結(jié)構(gòu)形式為6～8層磚混結(jié)構(gòu)，房屋外墻距離車站主體基坑凈距7.8～16.9 m 之間。周邊房屋與基坑平面布置圖見圖1。

圖1 基坑周邊建筑物平面圖

2 工程地質(zhì)、水文情況

擬建車站屬汾河?xùn)|岸一級(jí)階地，距汾河約2.0 km，地勢(shì)平坦，地面標(biāo)高約784.34～785.27 m。地層分布較為穩(wěn)定，從上至下為第四系人工填土、第四系全新統(tǒng)沖洪積、第四系上更新統(tǒng)沖洪積，共分為14層：<1-1>雜填土：結(jié)構(gòu)松散，疏密程度不一，該層土均勻性差，強(qiáng)度較低。<2-3-1>黏質(zhì)粉土：以稍密為主，局部松散。<2-2-1>粉質(zhì)黏土：軟塑，靈敏度高。<2-3-3>黏質(zhì)粉土：稍密-中密狀。<2-2>粉質(zhì)黏土：以可塑為主，局部可見軟塑。<2-4>粉細(xì)砂：飽和，以中密為主，局部稍密。<2-5>中砂：飽和，以中密為主，局部密實(shí)。<2-6>粗砂：以密實(shí)為主，局部中密，飽和。<2-8>圓礫土：密實(shí)狀。

地下水為第四系松散層孔隙潛水，埋深2.52～5.5 m，儲(chǔ)存在<2-4>粉細(xì)砂、<2-5>中砂、<2-6>粗砂和<2-8>圓礫土中，層厚為18～23 m，透水性強(qiáng)，富水性好，受大氣降水和河流側(cè)向補(bǔ)給。

3 影響建筑物變形及地基土沉降的因素分析

(1)兩側(cè)舊居民樓多，多為磚混結(jié)構(gòu)，條形淺基礎(chǔ)，距基坑又非常近(距基坑7.8～16.9 m)，基坑降水引起的地面沉降對(duì)周邊建筑影響明顯。東南角距基坑23.2 m處存在一處古寺，為國(guó)家一級(jí)保護(hù)文物，保護(hù)難度較大。

(2)地質(zhì)條件復(fù)雜，地層種類較多，力學(xué)性質(zhì)較差(雜填土及軟塑粉質(zhì)黏土)，且地層不連續(xù)，相互交叉。水位下降后容易產(chǎn)生不均勻沉降，對(duì)建筑物破壞較大。

(3)懸掛式止水帷幕地連墻底端落在厚層的中砂層中，且基底以下同樣為粉細(xì)砂、中砂及圓礫，該層滲透系數(shù)大，水力補(bǔ)給速度快，降水形成的水力漏斗涉及面積大，容易對(duì)周邊建筑造成嚴(yán)重影響。

(4)抽取地下水時(shí)，土體細(xì)顆粒被滯流帶走或移動(dòng)，引起地基土沉降。

(5)降水井的真空作用。即在降水井管周圍一定范圍內(nèi)形成真空，沿基坑方向造成了一道真空影響帷幕(即低于大氣壓力面)，從而使土顆粒向負(fù)壓力方向移動(dòng)，并達(dá)到某種程度的擠密狀態(tài)，導(dǎo)致地基土的沉降。

(6)地連墻接縫處的滲漏引起水和泥砂流失導(dǎo)致周邊土體沉降。

(7)基坑下部弱承壓水的突涌造成安全事故和地表沉降。

(8)開挖基坑后圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形導(dǎo)致周邊土體沉降。

(9)基坑施工空間狹小，機(jī)具靜、動(dòng)荷載加大周邊土體的沉降。

4 采取對(duì)策及措施

(1)應(yīng)充分估計(jì)降水可能引起的不良影響。在降水設(shè)計(jì)中，要充分估計(jì)可能引起的不良影響，考慮周密，做好預(yù)案，防患于未然。降水過程中，要有周密可靠的監(jiān)測(cè)，制定防范措施，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。

(2)基坑降水應(yīng)采取“分層、按需降水，動(dòng)態(tài)調(diào)整”的降水原則。合理選擇控制降水水位，降水深度以滿足施工需要即降至工作面以下0.5 m為限，盡量減少抽水量。

(3)合理使用井點(diǎn)降水可減少對(duì)周圍環(huán)境的影響。

(4)可坑內(nèi)井點(diǎn)降水與坑外回灌相結(jié)合。在基坑外需要保護(hù)的建筑物(構(gòu)筑物)附近一側(cè)埋設(shè)回灌井，采用人工回灌水的辦法注水入地下，使原建筑物地下的水位不至因井點(diǎn)降水而降低?；毓嘞到y(tǒng)應(yīng)做到及時(shí)回灌且不得超灌。

(5)設(shè)置有效的止水帷幕。當(dāng)懸掛式止水帷幕存在降水困難時(shí)，可在開挖邊線外加設(shè)置一圈垂直防滲帷幕，把降水對(duì)周圍的影響減小到滿足要求的范圍。

(6)縮短降水時(shí)間。對(duì)于軟弱地基土而言，降水、基坑外露時(shí)間越久，對(duì)臨近建筑物影響越大。因此，減少降水時(shí)間能有效的降低對(duì)鄰近建筑物影響。

(7)對(duì)于地連墻接口進(jìn)行開挖過程檢查，如果發(fā)現(xiàn)滲漏水，及時(shí)處理，如果滲水嚴(yán)重，則在地連墻背后旋噴樁封堵加固。

(8)防范基坑底部弱承壓水的突涌。開挖到2～4層粉細(xì)砂時(shí)容易引起涌水涌砂，造成安全事故和地表沉降。降水井管應(yīng)伸到粉質(zhì)黏土層下面含水砂層中，以降低砂層中承壓水頭，而使坑底達(dá)到穩(wěn)定。

(9)必要時(shí)在重點(diǎn)保護(hù)建筑物(如古寺)和基坑之間施工一道止水帷幕，避免該建筑物結(jié)構(gòu)受到降水影響。

(10)減少基坑周圍的靜、動(dòng)荷載影響。在降水井附近，地下水降低最深，降水引起的土體變形最大。一般降水井布置在基坑周圍，如果在基坑邊坡附近范圍又施加靜、動(dòng)荷載，將加劇基坑邊坡的變形。

(11)防范雨水漫灌，雨季施工基坑應(yīng)做好防洪圍擋及排水溝。

(12)嚴(yán)格按照“分層、分區(qū)、分塊”的挖土原則，開挖后及時(shí)支護(hù)，減少暴露時(shí)間。

(13)采取必要監(jiān)測(cè)手段，做到信息化施工，使基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的位移和變形處于受控狀態(tài)。同時(shí)，在周邊建筑物前后布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并做到定時(shí)巡查，信息反饋要準(zhǔn)確及時(shí)。

5 結(jié) 語

綜上所述，基坑降水是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，對(duì)周邊環(huán)境影響較大。在地鐵車站基坑降水開挖施工中，相關(guān)工作者一定要根據(jù)具體的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)等工程實(shí)際條件，科學(xué)合理設(shè)計(jì)降水方案，并做好詳細(xì)的預(yù)警預(yù)案，對(duì)各種可能發(fā)生的情況有充分的預(yù)見性和周密思考，要充分估計(jì)到降水施工可能對(duì)周邊環(huán)境造成影響及準(zhǔn)備相關(guān)的應(yīng)對(duì)措施，并在施工中靈活運(yùn)用多種措施加以控制，力爭(zhēng)將周邊建筑的沉降控制在最小范圍內(nèi)，確保工程的順利進(jìn)行。

[1] 陳仲明，王暉，姚吉榮.地鐵車站深基坑降水施工技術(shù)[J].北京：城市建設(shè)理論研究，2013，(7):37-39.

[2] 雷振華.深基坑工程降水技術(shù)淺析[J].隧道建設(shè)：2006，(4):23-26.

[3] 樊曉煜.地鐵深基坑降水方案確定及降水控制措施[J].北京：城市建設(shè)理論研究，2013，(6):41-43

Adissertationinfluenceofdeepfoundationpitdewateringonsurroundingenvironmentofmetroandcountermeasures

FU Guo-mao

(Shanxi Provincial Communications Science Research Institute, Taiyuan，Shanxi 030006,China)

In this paper, through the Taiyuan metro project example, The influence of excavation on the surrounding buildings is analyzed and the corresponding countermeasures are put forward, which is of great significance for the future construction of Taiyuan metro.

metro station; deep foundation pit; surroundings; settlement

2017-02-16

付國(guó)茂(1984-)，男，江西撫州人，工程師，主要從事交通工程勘察工作。

U442

：C

：1008-3383(2017)07-0170-02