地鐵深基坑降承壓水施工技術(shù)分析

摘 要 近年來，地鐵憑借著對城市地下空間的有效利用，逐漸成為各地完善交通網(wǎng)絡(luò)的主要方式。地鐵修建中，承壓水是影響地鐵深基坑安全的一個重要因素，合理的減壓降水是保證基坑工程順利實施的關(guān)鍵。本文首先對深基坑承壓水進行分析，其后探討了地鐵深基坑降承壓水目的與方法，最后圍繞實例具體論述了地鐵深基坑降承壓水施工技術(shù)，以期可供參考。

關(guān)鍵詞 地鐵;深基坑;承壓水;減壓降水;施工技術(shù)

引言

基于我國現(xiàn)代城市的發(fā)展，地鐵建設(shè)規(guī)模不斷擴大，地鐵開挖施工是一個相對復(fù)雜的系統(tǒng)工程，尤其是深基坑施工中面臨著各種復(fù)雜的地質(zhì)、水文問題，如何保證地鐵深基坑施工安全是一個重點問題。地鐵施工中，基坑開挖向深、大方向發(fā)展，承壓水對地下工程的影響也越加顯著，減壓降水成為一個施工關(guān)鍵問題，這也是本文研究的重點所在。

1深基坑承壓水概述

地下水有兩種不同的埋藏類型，即埋藏在第一個穩(wěn)定隔水層之上的潛水和埋藏在上下兩個穩(wěn)定隔水層之間的承壓水。

承壓水層，指的是兩個穩(wěn)定隔水層間、承受靜水壓力的含水層，基坑開挖至一定深度時，若是承壓水層頂板以上土層無法抵抗承壓水壓力，極易出現(xiàn)突涌問題。突涌后大量水和砂涌入基坑，引發(fā)邊坡失穩(wěn)、圍護結(jié)構(gòu)變形破壞、周圍地面塌陷、道路管線損壞、房屋歪斜、坍塌等一系列嚴重的安全事故。

隨著城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)的發(fā)展，地鐵基坑深度不斷增加，必然面臨承壓水問題，基于承壓水的工程特性及對基坑工程造成的一系列影響，為避免事故的發(fā)生，應(yīng)充分結(jié)合勘察、基坑支護和降水設(shè)計、施工及監(jiān)測等多方面因素綜合考慮，方能將承壓水對基坑安全穩(wěn)定的影響降到最低。

根據(jù)各大城市地鐵修建情況來看，深基坑承壓水處理時，不僅要預(yù)防突涌破壞影響基坑工程安全，還要避免承壓水處治不當(dāng)引起坑外地表或圍護結(jié)構(gòu)變形，在工程實踐中為確保地鐵深基坑施工安全，選擇合理的承壓水處理方法顯得尤為重要。本文主要圍繞地鐵深基坑降承壓水施工技術(shù)展開分析[1]。

2地鐵深基坑降承壓水目的與方法分析

2.1 深基坑降承壓水目的

深基坑工程事故多與降水問題有關(guān)，地鐵深基坑降承壓水處理時，需綜合考慮開挖深度、基礎(chǔ)底板施工要求，合理確定降水目的，主要可歸納為以下幾點：

①加固坑內(nèi)、坑底下土體，有效抵抗地表沉降量、圍護結(jié)構(gòu)變形量等;②合理降低坑內(nèi)土體的含水量，便于坑內(nèi)挖掘機、人工作業(yè)。③預(yù)防基坑突涌事故的發(fā)生，合理控制承壓含水層水頭高度，確保基坑底板穩(wěn)定、可靠。

2.2 深基坑降承壓水方法

地鐵深基坑工程中，承壓水是否進行合理的減壓降水處理，直接關(guān)系到基坑與周邊環(huán)境安全，必須根據(jù)項目實際情況合理制定降水方案，具體如下：

（1）對于隔水帷幕可完全穿透承壓含水層的深基坑工程，主要采取的減壓降水方法包括：隔水、降壓、坑底加固等，上述幾種方法可聯(lián)合使用，實現(xiàn)基坑干開挖，保證基坑工程順利實施。

（2）對于開挖深度大、承壓含水層厚度、埋深均極大以致隔水帷幕無法完全穿透承壓含水層的超深基坑工程，上述方法可能難以滿足工程實際需要。對此，應(yīng)結(jié)合具體工程開展抽水試驗，求取承壓含水層滲透系數(shù)、單井涌水量等參數(shù)，分析地下水位與補給源之間的水力聯(lián)系，科學(xué)制定承壓水處治方案，合理采用水下開挖方法、設(shè)置水下封底混凝土，保證深基坑工程安全。

2.3 深基坑將承壓水流程

根據(jù)大量工程資料分析，影響深基坑工程承壓水減壓降水成敗的因素較多。在基坑范圍內(nèi)存在承壓水的地區(qū)，應(yīng)充分整合勘察、基坑設(shè)計、降水設(shè)計以及施工等多方面資源，做好預(yù)判，發(fā)現(xiàn)問題后提前采取相應(yīng)加固補強措施，有效降低承壓水給基坑施工帶來的風(fēng)險。

（1）承壓水減壓施工的前期需做好水文地質(zhì)勘察工作，錯誤的水文地質(zhì)參數(shù)會導(dǎo)致整個降水計算失真，另外降水設(shè)計方案也是施工的技術(shù)前提，當(dāng)設(shè)計人員采取的計算模型不準(zhǔn)確時也會導(dǎo)致整個施工思路混亂。勘察階段應(yīng)充分考慮地質(zhì)突變的可能性，結(jié)合場地實際情況，在敏感位置、薄弱環(huán)節(jié)適當(dāng)加密勘探孔，盡可能使地質(zhì)勘探結(jié)果接近實際地質(zhì)，對承壓水位的觀測應(yīng)準(zhǔn)確判斷出含水層、隔水層的相對厚度并在上隔水層薄弱環(huán)節(jié)提出相應(yīng)準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。

（2）基坑設(shè)計應(yīng)與降水設(shè)計有機結(jié)合，以地勘結(jié)果為第一手資料，依據(jù)開挖深度、承壓水水頭標(biāo)高、水層位置和隔水層地質(zhì)參數(shù)等信息合理設(shè)計基坑圍護結(jié)構(gòu)深度及形式，使止水帷幕能有效隔離承壓水層并盡量規(guī)避承壓水繞流風(fēng)險。降水設(shè)計應(yīng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)上，從土層滲透系數(shù)、滲透量、土層物理特性等方面著手，重點突出基坑抗突涌設(shè)計的安全性。

（3）在做好水文地質(zhì)勘察和降水設(shè)計工作的基礎(chǔ)上，后期的降水施工和運營維護則是保證承壓水降壓效果的最后關(guān)卡。施工及監(jiān)測階段需重點加強實際數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)的比對，貫徹數(shù)據(jù)指導(dǎo)現(xiàn)場的理念，對數(shù)據(jù)發(fā)生的異常變化應(yīng)及時進行原因分析，通過研判提出下一步指導(dǎo)意見。

基于承壓水的工程特性及對基坑工程造成的一系列影響，為避免事故的發(fā)生，應(yīng)充分結(jié)合上述多方面因素綜合考慮，方能將承壓水對基坑安全穩(wěn)定的影響降到最低[2]。

3實例探析地鐵深基坑降承壓水施工技術(shù)

3.1 工程概況

本項目為某換乘站，本次研究范圍為其南側(cè)地下二層島式站臺車站（標(biāo)準(zhǔn)段及東側(cè)端頭井范圍）。車站東端頭井南側(cè)23m處為綜合大樓，φ426沉管灌注樁，樁長28.5m。車站為雙柱三跨矩形框架結(jié)構(gòu)，采用明挖順作法施工，車站中心頂板覆土厚度為3.2m，車站基坑長313.0m，標(biāo)準(zhǔn)段基坑寬22.7m。

3.2 承壓水處理方案

本項目初步擬定兩大承壓水處理方案：

（1）地墻隔斷方案：止水帷幕完全隔斷目標(biāo)含水層時，理論上坑內(nèi)抽水不會影響坑外水位的下降，但出現(xiàn)下述兩種原因時，坑內(nèi)外水位將存在明顯的聯(lián)系：①含水層下部弱透水層的存在，使得坑外水位下降而引起外保護建（構(gòu)）筑物的變形;②止水帷幕止水性差，存在缺陷，進而導(dǎo)致坑外水位下降而引起坑外保護建（構(gòu)）筑物的變形。

（2）抽灌一體化方案：本基坑地連墻未能完全隔斷承壓水層，需在坑內(nèi)布置減壓井降低承壓水水位至安全標(biāo)高。根據(jù)計算，車站東端頭井、標(biāo)準(zhǔn)段承壓水水位降深分別為16.7m和13.7m，同時為控制東端頭井南側(cè)23m處房地產(chǎn)綜合大樓由于降水引起的沉降，于大樓范圍設(shè)置回灌措施。此外，設(shè)置減壓井、回灌井合計費用約為60萬元。

3.3 抽灌一體化施工情況

本項目在車站基坑坑內(nèi)設(shè)置減壓井，其中標(biāo)準(zhǔn)段18口，井深36m，最終降深13.7m，東端頭井段2口，井深38m，最終降深16.7m。在綜合大樓（距離車站距離約23m）處布置10口回灌井，井深43m，濾管長14m，回灌水壓力控制在0.01～0.03MPa。

對目標(biāo)建筑物綜合大樓除布置若干沉降監(jiān)測點，并于車站東端頭井北側(cè)相同距離布置同等數(shù)量沉降監(jiān)測點。自基坑坑內(nèi)降深開始記錄各位置沉降數(shù)據(jù)（沉降值為排除個別異常測點后取平均值記錄）[3]。

基坑降壓期間，通過合理回灌，綜合大樓沉降監(jiān)測點沉降平均值控制在 7.5 mm;而相同距離的沉降監(jiān)測點，未采取回灌措施，基坑降壓期間沉降平均值達到了 42.53 mm。由此可見，抽灌一體化可有效減小基坑降壓引起的周邊地面沉降。

4結(jié)束語

綜上所述，地鐵深基坑工程施工中，由承壓水誘發(fā)的突涌問題直接威脅工程安全，這也是項目實施中必須解決的關(guān)鍵問題。在工程實踐中，應(yīng)根據(jù)深基坑地質(zhì)、水文環(huán)境，合理制定支護與降水方案，做好施工監(jiān)測工作，根據(jù)承壓水位情況合理調(diào)整方案，保證項目順利實施。

參考文獻

[1] 張新明.承壓水條件下基坑降水研究[J].天津建設(shè)科技，2020，30（2）：18-20.

[2] 王靜.某城市地鐵站基坑降水方案設(shè)計及研究[J].山西建筑，2020，46（3）：78-80.

[3] 陳忠，錢寶源，顧其波.考慮承壓水降水的深基坑施工變形規(guī)律研究[J].寧波大學(xué)學(xué)報（理工版），2019，32（5）：65-69.

作者簡介

馮劍（1993-），男，湖南永州人;學(xué)歷：本科，職稱：助理工程師，現(xiàn)就職單位：中國水利水電第八工程局有限公司，研究方向：地鐵施工技術(shù)。