地鐵站臨近及下穿高架橋工程的降水與排水施工技術(shù)

霍幫邦

（中鐵十八局集團(tuán)第四工程有限公司，天津 300350）

隨著城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，城市地下空間被進(jìn)一步開發(fā)利用，很多深基坑需要在復(fù)雜的環(huán)境中施工，尤其是地鐵站臨近及下穿高架橋工程基坑深度更大，對施工質(zhì)量的要求更高。在施工中可能面臨的主要問題有地下水涌入、流砂、基坑邊坡失穩(wěn)等，其中地下水涌入是關(guān)鍵問題。降水和排水技術(shù)更加復(fù)雜，稍有不慎，不但會危及基坑自身的安全性和穩(wěn)定性，甚至?xí)εR近的建筑物、高架橋等造成損害。必須采取有效的措施，選擇科學(xué)合理的降水和排水技術(shù)，才能在保證基坑安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，將基坑開挖引起的底層變形、地面沉降等控制在允許范圍中，保證施工的安全性，避免危及地面既有建筑物?；诖耍_展地鐵站臨近及下穿高架橋工程的降水與排水施工技術(shù)的研究就顯得尤為必要。

一、工程概述

1.基本概述

犀浦站為成都地鐵6 號線一、二期工程工點設(shè)計的第 9 個車站，與 2 號線犀浦站通道換乘，車站位于紅光大道、犀浦高架橋線的西南側(cè)，沿浦發(fā)街西南-東北向布置。浦發(fā)街現(xiàn)狀為斷頭路，道路紅線寬20m。附屬 B 出入口及換乘通道結(jié)構(gòu)外邊緣臨近并下穿成灌高鐵犀浦高架橋 178#~180#橋墩。地鐵站出入口結(jié)構(gòu)位于成灌高鐵橋下，換乘通道圍護(hù)樁中心距離178#橋墩樁基中心3.2m，B 號出入口及安全口圍護(hù)樁中心距離180#橋墩樁基中心3.44m。換乘大廳位于高架橋平面投影輪廓外，圍護(hù)樁中心線距離179#橋墩樁基中心 7.7m。附屬結(jié)構(gòu)與犀浦高架橋平面位置關(guān)系如圖1所示：

圖1 附屬結(jié)構(gòu)與犀浦高架橋平面位置關(guān)系圖

2.水文地質(zhì)

地表水：該地鐵站的東北方向有一條溝渠，寬度約4.5m，深度約3.5m，河內(nèi)水面坡度下降比較小，地表水和地下水水力聯(lián)系比較弱。

地下水：成都地區(qū)地下水主要有兩種類型，其一是賦存與黏性土層之上填土層之中的上層滯水，其二是第四系砂、卵石層的孔隙水。

不良地質(zhì)作用和特殊性巖土：犀浦站施工范圍中，不良地質(zhì)作用主要包括：污水溝渠、填土中夾雜的垃圾、污水聚集形成的有害氣體。施工現(xiàn)場中分布的特殊性巖土主要是人工填土。填土層成分和厚度不均勻，且結(jié)構(gòu)比較疏松，力學(xué)性質(zhì)差異明顯，并且強(qiáng)度比較低，壓縮性較高，對犀浦站基坑開挖和地表附屬構(gòu)筑物皆有不同程度的影響。

二、降水與排水施工總體方案和施工工藝分析

通過分析犀浦站水文地質(zhì)情況可知，該地鐵站沿著附屬基坑周圍需設(shè)置排水明溝，同時為確保基坑開挖的安全性，還需考慮基坑排水情況，排水一直貫穿基坑施工始終。如：犀浦站B出口臨近犀浦站高架橋，圍護(hù)結(jié)構(gòu)和成灌高鐵犀浦高架橋橋樁的最小間距為4.3m，通過全套管咬合樁進(jìn)行止水處理，但在基坑外部并不設(shè)置降水井，只在坑中設(shè)置疏干井，直徑為300mm，深度約20m，在基坑內(nèi)部呈梅花樁布置，間距大約為25m。同時沿著成灌高鐵通過管井回灌的方法進(jìn)行保護(hù)，基坑到橋墩凈距離約16m 的位置設(shè)置2 口回灌井，間距控制在38m 左右。同時在橋墩周邊設(shè)置3口觀測井觀察水位變化情況，觀測井距橋墩6m。

犀浦站臨近及下穿高架橋工程的降水與排水施工工序如圖2所示：

圖2 犀浦站臨近及下穿高架橋工程的降水與排水施工工序圖

三、降水與排水施工技術(shù)的具體應(yīng)用

1.測放井位

測放井位是地鐵站臨近及下穿高架橋工程的降水與排水施工的第一步，測放精度直接決定了降水和排水的效果，必須按照水管井平面布置圖精確測放，測放完成之后要做好明確標(biāo)記，便于后期施工。如果測放井位上存在障礙物，要設(shè)法清除，便于打井施工。如果地面既有障礙物不易清除無法完成打井，要及時和工程監(jiān)理方及業(yè)主取得聯(lián)系，采取其他措施，必要時還可以對井位做適當(dāng)調(diào)整。

2.護(hù)口管埋設(shè)和鉆機(jī)安裝

在護(hù)口管埋設(shè)時，要保證護(hù)口管底部插入原狀土層中，外部用粘性土密封，避免發(fā)生管外返漿問題，保證護(hù)口管上部高出地面0.1m~0.3m，防止雨水灌入。鉆機(jī)安裝時，為保證鉆孔的垂直度和穩(wěn)定性，鉆機(jī)工作平臺搭設(shè)完成之后，將鉆機(jī)移動到測放井位上，用枕木作為機(jī)座，保證底座平穩(wěn)可靠。底座通過倒鏈滑車交叉對稱拉緊，避免鉆進(jìn)時發(fā)生位移。通過微調(diào)將鉆頭、鉆井中心線布置在相同鉛垂線上，最大偏差不能超過50mm。

3.成孔

距離成灌高鐵比較遠(yuǎn)的降水井可用SR200C型工程沖擊鉆機(jī)成孔，開始鉆進(jìn)是采用小幅度慢擊，隨著鉆進(jìn)深度的提升，逐步提升打擊幅度。整個成孔操作過程，宜采用自然造漿，泥漿密度可在1.10~1.15 之間。如果在鉆進(jìn)過程中，發(fā)生不可控問題，需要停工或者提升鉆具，孔內(nèi)必須注滿泥漿，避免發(fā)生孔壁坍塌問題。泥漿可在泥漿箱中循環(huán)使用。靠近成灌高鐵的觀測井和回灌井可采用低凈空反循環(huán)轉(zhuǎn)機(jī)進(jìn)行施工?，F(xiàn)場采用KYZ-180 的第六代履帶式液壓大功率鉆機(jī)進(jìn)行成孔操作，具體施工示意圖如圖3所示：

圖3 低凈空反循環(huán)轉(zhuǎn)機(jī)施工示意圖

4.清孔和下管

鉆孔達(dá)到設(shè)計深度之后，提出鉆頭，通過抽筒進(jìn)行抽砂，及時清除孔中雜物，同時把孔中的泥漿調(diào)升到1.10。孔底沉淤的厚度控制在30cm左右，保證抽出的泥漿中不再含有泥塊為止。第一次清孔，把鉆頭提距孔底 500~800mm，利用鉆具的空轉(zhuǎn)，送入含砂量小于 4%的泥漿，導(dǎo)排出帶鉆渣的泥漿，直到滿足清孔要求。 第二次清孔，利用灌注導(dǎo)管進(jìn)行。將清孔設(shè)備連接至導(dǎo)管口，依據(jù)高壓風(fēng)管接入高壓風(fēng)，形成清孔系統(tǒng)。砂石泵的排出量與泥漿輸入量相當(dāng)，使孔內(nèi)水位基本保持一致，以防孔壁坍塌。同時，泵量相對平緩，不應(yīng)過大，避免吸垮孔壁。

當(dāng)井管運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場后，要對過濾器的縫隙是否符合要求進(jìn)行詳細(xì)檢查，先測量孔深，再對井管濾水管逐根丈量，并做好記錄。按照本工程地層富水情況，合理下入井管、纏絲濾水管。在整個下管操作過程中，必須保證濾水管位置居中。并在濾水管上下兩端分布一套直徑小于5cm的扶正器，保證下管精度。在成孔過程中或在終孔時，需從孔徑、孔深、孔壁完整性、沉渣厚度、垂直度等方面進(jìn)行質(zhì)量檢驗。成孔檢測標(biāo)準(zhǔn)表1所示：

表1 成孔檢測標(biāo)準(zhǔn)表

5.填濾料和洗井

在井管和孔壁之間填入直徑在3~8mm 之間的礫料，填料厚度控制在120mm 左右，沿著管井四周均勻填入。洗井時采用空壓機(jī)聯(lián)合活塞洗井方法。先利用空壓機(jī)清洗，接著再用活塞洗井，循環(huán)往復(fù)，直到井管通暢、水清為止。達(dá)到正常抽水時含沙量體積比小于1/100000 的要求。每根井管活塞清洗不能少于兩次，且每次提升活塞不能低于2小時，空壓機(jī)洗井不能少于2個臺班，以最大限度上保證降水質(zhì)量。但洗井終止標(biāo)準(zhǔn)為水較清澈為止?；毓嗑谙淳瓿缮鲜龉ば蛑?，進(jìn)入等待狀態(tài)，待降水實際情況而確定回灌量。

6.安裝潛水泵和管路系統(tǒng)

在潛水泵及管路系統(tǒng)安裝之前，需要先檢查的電機(jī)和泵體情況，確認(rèn)達(dá)到設(shè)計和標(biāo)準(zhǔn)要求之后，才能進(jìn)行安裝。必須保證潛水電機(jī)、電纜及接頭具有足夠的絕緣，并合理配置保護(hù)開關(guān)，保證其能安全運轉(zhuǎn)。整個安裝過程中，要保證各連接部位絕對密封，嚴(yán)禁存在漏氣問題。管路要和就近的排水管道相互連接，降水井抽出的水可用于施工用水。

7.試抽水

當(dāng)潛水泵、管路系統(tǒng)等全部安裝之后，可開始試抽水，啟動抽水泵，抽試成功，表示該井成井完成，可投入使用。

四、排水和降水效果分析

降水與排水施工完成之后，對井身結(jié)構(gòu)施工誤差進(jìn)行了全面檢測，具體檢測結(jié)果如表2所示：

表2 井身結(jié)構(gòu)誤差要求表

雖然在整個工程施工過程中，遇到了多次暴雨，但水位變幅比較小，都在基底之下，并沒有對施工和基坑本身造成影響。降水初期總出水量大約為20000m3/天，地下水位則只能下降到基底1.5m以上，此后出水量增加到23000m3/天，地下水快速下降致基底1.0m 以下，整個基坑在施工期間，涌水量變化比較小，一直到施工結(jié)束，基坑排水量始終維持在23000m3/天左右。當(dāng)?shù)装逍纬芍?，基坑外部減壓井啟動，降水井順利完成封堵工作，有效保證了整個工程施工質(zhì)量。

五、結(jié)束語

綜上所述，本文結(jié)合工程實例，分析了地鐵站臨近及下穿高架橋工程的降水與排水施工技術(shù)，分析結(jié)果表明，降水和排水在深基坑工程施工中極其重要，對施工進(jìn)度、基礎(chǔ)安全等方面皆有較大影響。結(jié)合工程實例，選擇與之相適的降水和排水施工技術(shù)是降水成功的關(guān)鍵。降水井及回灌井聯(lián)合施工方法在地鐵站臨近及下穿高架橋工程的降水與排水施工中具有良好效果，既能及時排除滲水，為施工營造一個干燥的環(huán)境，而且還能順利完成降水井封堵工作，值得大力推廣應(yīng)用。