明溝在地鐵深基坑排水中的輔助應(yīng)用

王德峻

隨著城市發(fā)展的逐步深入，越來(lái)越多的工程建設(shè)向城市腹地延伸，不管是大型的綜合體建設(shè)，還是城市綜合管廊或是地下軌道等市政工程，垂直空間的利用是城市發(fā)展的必由之路。深基坑工程施工隨之變得越來(lái)越重要，同時(shí)也是施工風(fēng)險(xiǎn)、施工安全的重點(diǎn)及難點(diǎn)。深基坑施工的安全風(fēng)險(xiǎn)或安全事故多半又是由基坑內(nèi)外的水體直接或間接造成的，多數(shù)基坑失穩(wěn)的事故都是因?yàn)樗w未能及時(shí)排出或不合理的下滲而造成的。鑒于此種現(xiàn)狀，深基坑工程施工前及施工期間的排水處理措施是一項(xiàng)重要的深基坑施工輔助措施。

一、深基坑施工排水主要措施

深基坑施工排水主要分為基坑頂部和基坑內(nèi)部，水體有雨水形成的地表徑流、地下水抽排形成的匯水及潛層地下水或孔隙水形成的基坑內(nèi)匯水。其中采用截水方式的明溝排水是各類措施中較為重要的方法。明溝排水的主要措施有：①地表明溝與集水井結(jié)合排水：采用明溝對(duì)周邊水體形成匯水，集中匯流至集水井統(tǒng)一排出。②分級(jí)明溝排水：對(duì)于基坑場(chǎng)地較好、基坑較深，采用分級(jí)放坡、匯水面積相對(duì)較大的基坑，為避免對(duì)基坑底部產(chǎn)生過(guò)多存水，在局部坡面平臺(tái)形成匯水通道，分級(jí)排出。③深層明溝排水；對(duì)于縱深跨度大、基坑深，存在裂隙承壓地下水的項(xiàng)目，采用深層明溝排水，同時(shí)深化永臨結(jié)合，必要時(shí)可設(shè)置基底盲溝的綜合排水措施，實(shí)現(xiàn)工程施工安全與滿足項(xiàng)目功能要求的目的。

二、工程實(shí)例

1.工程概況。西安地鐵四號(hào)線南段某車站為地下二層島式車站，基坑長(zhǎng)237米，開(kāi)挖深度19.9米，開(kāi)挖寬度85米，采用三級(jí)放坡開(kāi)挖，局部結(jié)合圍護(hù)樁加土釘錨桿垂直支護(hù)，坡面采用鋼筋混凝土網(wǎng)片進(jìn)行護(hù)坡處理，車站主體結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆混凝土箱型框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)施工縫采用中置與外貼橡膠止水帶，結(jié)構(gòu)外設(shè)置防水涂膜與防水卷材結(jié)合防水層，施工縫位置預(yù)留注漿管，可對(duì)后期滲漏水進(jìn)行壓力注漿修補(bǔ)。

2.工程地質(zhì)與水文地質(zhì)。車站地貌單元屬二、三級(jí)黃土臺(tái)塬，地層為第四系上中更新統(tǒng)風(fēng)積黃土和殘積古土壤，車站呈東西向布設(shè)，場(chǎng)地地形較平坦。根據(jù)勘察報(bào)告，勘探深度50米范圍內(nèi)從上到下地層主要為全新統(tǒng)<1-2>素填土（Q4ml2），<3-1-1>新黃土（Q3eol）、<3-2-1>古土壤（Q3el）、<4-1-1>老黃土（Q2al）、<4-2-1>古土壤（Q2el）等組成。地下水含水層主要為弱透水的黃土及古土壤，潛水含水層厚度大于50米，補(bǔ)給來(lái)源主要來(lái)自大氣降水入滲。

3.明溝排水分析。明溝排水是工程施工中較為經(jīng)濟(jì)且效果顯著的排水措施，其應(yīng)用范圍較廣，具有顯著的推廣應(yīng)用價(jià)值。對(duì)于處理地表雨水及潛層及承壓地下水水量不大的基坑，均可以采用明溝排水。明溝排水技術(shù)科充分利用場(chǎng)地地勢(shì)，對(duì)地表水及地下水采用引流、匯流方式排出基坑。地表積水利用設(shè)在基坑上部及基坑底部的截水溝，將周邊地表水體匯集、地表徑流，水體通過(guò)地表明溝排走，阻止進(jìn)入基坑內(nèi)，可以有效排出基坑上部積水；同時(shí)在基坑底部設(shè)置排水明溝，將基坑側(cè)壁及基坑內(nèi)降水、地下水引入排水明溝，最終通過(guò)集水井等輔助設(shè)施排出基坑。采用明溝排水日常維護(hù)成本較低，可大大節(jié)約人力、物力，降低施工成本，同時(shí)設(shè)置自動(dòng)監(jiān)控的排水措施，還可以更好的對(duì)基坑水體影響自動(dòng)預(yù)警，保證基坑安全。采用明溝排水技術(shù)中，最為常用的兩種方法是：第一，根據(jù)場(chǎng)地實(shí)際情況，依據(jù)重力原理，利用場(chǎng)地由高到低的地勢(shì)，在基坑邊設(shè)置排水明溝、明渠，達(dá)到自然排水的目的。此種方法不僅適用于基坑上部的自然地勢(shì)，也適用于基坑內(nèi)不同標(biāo)高結(jié)構(gòu)的排水設(shè)置，其初期投入成本較為集中，后期維護(hù)成本很低。第二，對(duì)于場(chǎng)地條件較差的基坑，設(shè)置分級(jí)排水，每級(jí)排水明溝按等高布置（嚴(yán)禁倒坡），通過(guò)上級(jí)水壓力或補(bǔ)充外力排水設(shè)施，將各級(jí)排水系統(tǒng)中的匯水逐級(jí)排出。兩種方法結(jié)合基坑防護(hù)措施，均可有效保證水體滯留對(duì)基坑安全造成的不利影響。

采用明溝排水技術(shù)，結(jié)合實(shí)際施工情況，提高排水效果。在不同的施工環(huán)境中，仍有其各自特點(diǎn)及特殊性。在進(jìn)行策劃及實(shí)施環(huán)節(jié)應(yīng)對(duì)相關(guān)問(wèn)題重點(diǎn)關(guān)注，分析如下：①遵循工程優(yōu)先原則。明溝排水技術(shù)做為基坑排水施工的輔助措施，在其施工策劃、排水路徑及排水設(shè)施設(shè)置是不得影響正式工程的合理布置。例如：平面位置不得與工程結(jié)構(gòu)發(fā)生沖突，排水深度不得對(duì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)穩(wěn)定造成影響，集水井布置蓄水深度不得高于基礎(chǔ)底面最小潛水深度等。如遇特殊情況，可在保證結(jié)構(gòu)的安全前提下，局部形成明溝、盲溝相結(jié)合，同時(shí)采取有效的加強(qiáng)措施，保證基礎(chǔ)及結(jié)構(gòu)安全。在滿足工程實(shí)體施工的前提下，將排水明溝結(jié)合工程實(shí)際，合理設(shè)置基坑內(nèi)外場(chǎng)地匯水橫坡、排水明溝縱坡的形式，通過(guò)計(jì)算涌水量、匯水量、滲透系數(shù)等參數(shù)，確定基坑排水系統(tǒng)，優(yōu)化基坑開(kāi)挖寬度，提升基坑排水能力，消除水體對(duì)基坑邊坡安全的影響。②做好特殊事件及應(yīng)急準(zhǔn)備工作。在進(jìn)行排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，充分考慮設(shè)備容量、設(shè)施的承載能力，避免因特殊、惡劣環(huán)境造成排水不利，進(jìn)而影響排水效果，對(duì)基坑安全造成影響。如考慮當(dāng)?shù)刈畲蠼涤炅?、瞬時(shí)降水等因素，對(duì)存在凍融環(huán)境下，合理布置排水通道，減少冬期溝內(nèi)積水造成的凍脹問(wèn)題破壞排水系統(tǒng)等因素，進(jìn)而造成整體排水系統(tǒng)的失效。同時(shí)，充分考慮設(shè)備故障因素，重點(diǎn)部位必須做到一用一備，同時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備應(yīng)急物資及設(shè)備，如：水泵、排水管、水龍帶、砂袋、鐵鍬、應(yīng)急砂等。在日常管理、降雨前后，尤其是瞬時(shí)暴雨等惡劣氣候期間及雨后，增加巡查、及時(shí)排險(xiǎn)，不間斷監(jiān)控等管理措施，提升處理突發(fā)事件的應(yīng)變能力，及時(shí)有效排出基坑水體，保證基坑安全。

4.基坑降水方案設(shè)計(jì)與施工。該車站基礎(chǔ)工程（含土方開(kāi)挖、基坑支護(hù)、回填）及主體工程計(jì)劃施工工期兩年，分別跨越兩個(gè)雨期與冬期季節(jié)性施工期。根據(jù)車站地質(zhì)水文條件，結(jié)合車站主體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)型式，基礎(chǔ)施工階段的排水采用基坑外設(shè)置明溝排水溝和集水井進(jìn)行有組織排水?；颖诜罎B結(jié)合基坑支護(hù)采用噴射砼處理，防止水體下滲至基坑側(cè)壁土體內(nèi)，形成隱患。主體施工階段（土方未回填）對(duì)地表明水及基坑底部明水及局部潛層地下水采用在基坑內(nèi)外設(shè)置排水明溝有組織進(jìn)行排水?；娱_(kāi)挖按照施工方案由西向東分段階梯式分層開(kāi)挖，土方開(kāi)挖至樁頂50厘米時(shí)，進(jìn)行圍護(hù)樁垂直支護(hù)施工，待圍護(hù)樁施工完畢后，在分層進(jìn)行下部土方開(kāi)挖，同時(shí)進(jìn)行樁間網(wǎng)噴施工及鋼支撐架設(shè)。直至開(kāi)挖至基坑底部并進(jìn)行人工進(jìn)行清底、灰土換填。排水設(shè)施隨施工進(jìn)展同步進(jìn)行。

5.明溝在基坑降水施工中的輔助應(yīng)用。明溝又叫排水溝，是一種排水渠道，主要分為基坑周邊排水溝和基坑底部明溝。一方面用來(lái)防止坑內(nèi)排出的水和地面雨水倒流、回滲坑內(nèi)，另一方面用以排除地下水，降低地下水位。

排水明溝技術(shù)施工順序包括放線定位、溝槽開(kāi)挖、基礎(chǔ)處理、明溝墊層施工、溝壁砌筑及抹灰等工序。①放線定位。按明溝排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量放樣。②溝槽開(kāi)挖。開(kāi)挖溝槽和人工清平溝槽。本車站主體結(jié)構(gòu)為分段施工，溝槽開(kāi)挖根據(jù)主體施工進(jìn)度，考慮明溝排水出口的前提下，分段進(jìn)行施工，明溝開(kāi)挖的寬度1米，深度60厘米，砌筑抹灰完成后，排水溝凈尺寸為50厘米×50厘米，沿基坑開(kāi)挖方向設(shè)置0.2%～0.3%的縱向坡度，在并在施工段的外端設(shè)置2米×2米×2米的集水井，以便滿足地表明水的的匯集和水體抽排。③基礎(chǔ)處理。溝槽開(kāi)挖平整后，對(duì)溝底30厘米范圍采用28灰土處理，并對(duì)基槽底部及灰土換填采用蛙式打夯機(jī)進(jìn)行夯實(shí)，確?；追€(wěn)定，避免因地表下沉引起排水溝內(nèi)水體下滲。④排水溝墊層施工。排水明溝底部設(shè)置C15混凝土墊層，沿基坑開(kāi)挖方向設(shè)置0.2%～0.3%的坡度，以便于排水。坡頂硬化寬度不小于6米，沿基坑頂部設(shè)置擋水墻攔截地表水。⑤砌筑及抹灰。按明溝排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，排水溝側(cè)壁采用240實(shí)心磚墻，內(nèi)側(cè)采用M5水泥（內(nèi)摻防水粉）抹平、收光。最后在溝頂安裝成品雨水蓋板。

采用明溝排水技術(shù)，做為基坑排水施工的一項(xiàng)重要輔助措施，需結(jié)合項(xiàng)目自身特點(diǎn)，合理選用合適的布置方式、確定相應(yīng)形式、設(shè)計(jì)合理容量與規(guī)模。在本車站工程實(shí)例中，排水明溝分別設(shè)置于基坑頂部與基底結(jié)構(gòu)外側(cè)，設(shè)置部位地層較為密實(shí)，降低因溝底沉降帶來(lái)的不利影響；集水井的大小充分考慮到匯水區(qū)域面積及匯水量，水泵的功率設(shè)置結(jié)合基坑內(nèi)外揚(yáng)程不同，分別設(shè)置，同時(shí)在基坑內(nèi)采用一用一備的水泵設(shè)置、布置自動(dòng)檢測(cè)裝置，大大提升了排水效率，同時(shí)保證的基坑安全。地鐵施工的特殊性，結(jié)構(gòu)施工分段進(jìn)行，在明溝排水系統(tǒng)施工過(guò)程中，需充分考慮施工區(qū)域內(nèi)排水設(shè)施及排水出口的合理布置，同時(shí)在后續(xù)排水中，充分考慮排水溝及集水井的回填處理工作。

三、結(jié)語(yǔ)

深基坑排水技術(shù)是深基坑工程施工的一項(xiàng)重要工藝。對(duì)基坑排水、基坑安全具有重要意義，同時(shí)排水效果的好壞，對(duì)地基處理、防水施工等工序提供了重要保障，對(duì)結(jié)構(gòu)工程施工的順利進(jìn)行也起到重要的支撐作用。采用明溝排水技術(shù)作為基坑排水的輔助措施，解決了地表水（基坑內(nèi)外）的及時(shí)外派，提升了排水效果，有效的阻止了地表水下滲、地表水倒灌基坑對(duì)基坑施工安全造成的影響，保證了工程的順利實(shí)施，是深基坑工程施工的重要保障。

（作者單位：西安市地下鐵道有限責(zé)任公司）