復(fù)雜地層地鐵深基坑開挖降水施工技術(shù)

溫起峰

摘要：基坑開挖支護(hù)的安全是地鐵施工過程中的控制重點(diǎn)。場地附近交通繁忙，周邊為密集居民區(qū)，且離基坑太近，地下管線復(fù)雜，施工中需加強(qiáng)管線及建筑物的保護(hù)。結(jié)合成都地鐵5號線一期工程實(shí)例，研究降水施工技術(shù)，確保了基坑開挖的安全，同時(shí)該技術(shù)的研究也為類似工程施工提供了借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜地層、地鐵深基坑開挖、降水

1、引言

目前隨著國家城市化進(jìn)程推進(jìn)和國內(nèi)大中型城市發(fā)展，市區(qū)交通出行問題越來越突出，城市軌道、輕軌交通也隨即迅速發(fā)展。為緩解路面交通壓力，通常對地下空間開發(fā)利用，開展城市軌道交通建設(shè)。受地面建筑物及地下管線復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境的制約，使得地鐵選線基本在主要干道路下，周邊高層建筑林立，不可避免增加施工難度[1-3]。

2、工程概況

2.1車站概況

本標(biāo)段周圍建筑物及地下管線密集，基坑深約16m，車站地層存在較厚的卵石層，滲透性較大，容易失穩(wěn)?；娱_挖支護(hù)的安全是工程施工過程中的控制重點(diǎn)。

根據(jù)鉆探揭示，站內(nèi)均為第四系（Q）地層覆蓋。地表多為第四系人工填筑土（Q4ml），其下為第四系全新統(tǒng)沖積（Q4al）粉土及砂、卵石土以及第四系上更新統(tǒng)沖、洪積（Q3al+pl）卵石土夾砂透鏡體。

2.2工程水文地質(zhì)條件

（1）地下水特征

場地地下水主要為砂、卵石層中的孔隙潛水。主要賦存于全新統(tǒng)（Q4）、上更新統(tǒng)（Q3）的砂、卵石土中，砂卵石層含水豐富，含水層總厚度大于30m。車站主體結(jié)構(gòu)基本位于該層砂、卵石土中，受地下水影響很大。

（2）地下水動(dòng)態(tài)特征區(qū)內(nèi)地下水具有埋藏淺，季節(jié)性變化明顯的特點(diǎn)。

根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料，成都地區(qū)豐水期一般出現(xiàn)在7、8、9月份，枯水期12、1、2月份，以8月份地下水位埋深最淺，其余月份為平水期。在天然狀態(tài)下，區(qū)內(nèi)枯水期地下水位埋深 3.0～5.0m；洪水期地下水埋深2.5～4.0m。根據(jù)區(qū)內(nèi)地下水位動(dòng)態(tài)長期觀測資料，在天然狀態(tài)下，水位年變化幅度一般在1.0～3.0m之間。

本車站詳勘期間為平水期，在鉆孔內(nèi)測得地下水位埋深約為4.5m，初見水位與靜止水位基本一致，區(qū)內(nèi)的地下水位不具有承壓性。

3、地鐵深基坑降水施工技術(shù)

降水設(shè)計(jì)本工程采用深井管井進(jìn)行施工降水，井孔為鋼絲繩沖擊鉆成孔，孔徑600mm。井管由多節(jié)鋼筋混凝土管組成，內(nèi)徑300mm，外徑360mm，每節(jié)長度2.5m。管高出地面200mm；濾水段由φ300mm滿布濾水孔的鋼筋砼管，以及其外包的鐵絲網(wǎng)、密網(wǎng)和疏網(wǎng)濾砂透水層組成。井管吊放好后沿井管周圍均勻投放濾料，濾料為直徑3～7mm的礫料，濾料填至井口下1m左右時(shí)用粘性土填實(shí)夯平。

3.1單井理論出水量計(jì)算

3.2基坑涌水量的計(jì)算

本站長度159.8米，基坑寬度18.7米，開挖深度約16米。圍護(hù)結(jié)構(gòu)人工挖孔樁最深20.17米。

基于上述分析，基坑開挖時(shí)，基坑涌水形成無壓流動(dòng)，假設(shè)其供給方向和排泄方向影響半徑相同、水頭相同。

根據(jù)《城市軌道交通巖土工程勘察規(guī)范》公式采用條形基坑出水量計(jì)算公式[4-5]：

經(jīng)計(jì)算，本車站基坑涌水量Q=18715.4m3/d

根據(jù)上述計(jì)算，影響半徑（水位降落漏斗曲線穩(wěn)定時(shí)的影響半徑）R=120m，設(shè)計(jì)降深S=16.5m，水位最高處為離降水井間距15m的位置，即x=15m，求y=15×S / R。

由于影響半徑遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)降深，可將降落曲線視為直線，降水漏斗示意圖見圖1，計(jì)算得出：Y=15×S / R =15×16.5/120=2.06m。

即降水時(shí)的水位最高處比降水井處水位高2m，要求降水深度≥20+2.06=22.06m。實(shí)際布設(shè)降水井深度為27.5m，滿足要求。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況兩端盾構(gòu)處降水井深度設(shè)置為32.5m和30m。

3.3水泵選擇

根據(jù)基坑涌水量、單井出水量的計(jì)算結(jié)果及設(shè)計(jì)降深，選用QS40-32型潛水泵。水泵流量 ，揚(yáng)程32m，電機(jī)功率5.5kW，日抽水量為40×24=960m3/d。抽水過程中，每井一臺(tái)水泵，帶吸水鑄鐵管或膠管，配上一個(gè)控制井內(nèi)水位的自動(dòng)開關(guān)，在井口安裝75mm閥門以便調(diào)節(jié)流量的大小，閥門用夾板固定，井點(diǎn)系統(tǒng)并預(yù)留6～8臺(tái)水泵備用。

3.4降水井?dāng)?shù)量計(jì)算

計(jì)算公式為：

Q——基坑總涌水量；

q——單井出水量，由于水泵出水量低于管井理論出水量，以水泵出水量為準(zhǔn)計(jì)算，取q=960 m3/d；

n=22口

經(jīng)過大量的理論分析與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)選擇在場地內(nèi)布設(shè)降水井22口可滿足降水要求，考慮基坑北端盾構(gòu)機(jī)始發(fā)及到達(dá)安全，在左右線之間加一口降水井，降水井沿基坑兩側(cè)對稱布置。

3.5設(shè)置降水井要求

（1）井深能滿足對地下水位的降深要求。

（2）井徑、開孔口徑大于600mm，成井管、濾水管外徑360mm，內(nèi)徑300mm。

（3）成井質(zhì)量按《建筑與市政降水工程技術(shù)規(guī)范》（JGJT111-98）執(zhí)行。

3.6施工工藝

采用CZ-22型沖擊成孔、泥漿護(hù)壁工藝成孔，其工藝流程如下：

定位→埋護(hù)壁管→沖擊成孔→撈渣換漿→下井管→填礫→洗井（活塞與空壓機(jī)聯(lián)合洗井）→抽水試驗(yàn)。

4、結(jié)論

通過研究降水施工技術(shù)，經(jīng)過長期監(jiān)測，地下水位在基底下0.5～1m內(nèi)，滿足城市軌道交通工程深基坑開挖降水要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]田志強(qiáng)，陳銳，王子哲等.深基坑開挖及降水引起的鄰近淺基礎(chǔ)沉降分析[J].地下空間與工程學(xué)報(bào)，2012 （08）？：89-92.

[2]李海峰.地鐵深基坑工程引起地表及建筑物沉降分析[J].現(xiàn)代城市軌道交通，2015（3）：78-80.

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[5]王紅.地鐵車站深基坑開挖降水技術(shù)探討[J].科技視界，2015（9）：91-93.