地鐵車站基坑降水施工技術(shù)研究

王軒，蔣麗君

地鐵車站基坑降水施工技術(shù)研究

王軒，蔣麗君

（橋梁智能監(jiān)測與風(fēng)險預(yù)警河南省工程實驗室，河南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450003）

基坑排水一直是地下工程施工的關(guān)鍵所在，以鄭州地鐵某車站基坑降水為例，在地下粉質(zhì)黏土層采用地連墻+止水帷幕，地連墻、三軸攪拌樁止水技術(shù)，取得了較為理想的止水效果，施工通過水位深度和涌水量監(jiān)測，分析粉質(zhì)黏土地層采用地連墻+止水帷幕技術(shù)的優(yōu)越性，為類基坑降水施工提供一定的參考與借鑒。

基坑排水；地連墻；止水帷幕；攪拌樁

對于地鐵工程基坑排水，較多采用降排水以及隔滲技術(shù)進(jìn)行，基于目前地鐵施工地質(zhì)復(fù)雜的特點，降水施工方法常見的有管井降水、井點降水、抽滲并用結(jié)合降水等[1]。采用管井降水技術(shù)簡單但相對細(xì)顆粒地質(zhì)含水層有疏干較弱不足；對于細(xì)顆粒淺含水層多使用井點降水。陳海濤等[2]創(chuàng)新性采用“冷凍法拔除格構(gòu)柱樁基”、“穿透車站底板分區(qū)降水”關(guān)鍵技術(shù)解決基坑排水施工難題；郭小帥等[3]通過實例對條形壟崗?fù)莸氐孛矄卧?，地下水埋藏較淺基坑降水與止水進(jìn)行分析。任偉等[4]采用降水試驗和數(shù)值模擬研究表明，真空管井降水條件下涌水量是管井降水的1.1～1.4倍，降水時效明顯；對于地鐵車站埋施工，基坑深度大，如果是地下水豐富的粉質(zhì)黏土大型基坑，很多施工方法效果不佳，而采用地連墻+止水帷幕技術(shù)卻能達(dá)到較好的效果。

本文以鄭州地鐵某車站基坑降水為例，采用地連墻+止水帷幕施工達(dá)到了較好的施工效果，采用地連墻、三軸攪拌樁止水施工，通過水位深度和涌水量監(jiān)測，分析粉質(zhì)黏土地層采用地連墻+止水帷幕技術(shù)的優(yōu)越性，為類基坑降水施工提供一定的參考與借鑒。

1 工程概況分析

1.1 工程簡介

工程位于某交叉路口東西向設(shè)置，與遠(yuǎn)期4號線L形換乘，換乘節(jié)點兩相交地鐵結(jié)構(gòu)同時施工。地下車站結(jié)構(gòu)設(shè)計采用框架結(jié)構(gòu)，兩層三跨箱型站體，同時設(shè)置交叉渡線及停車線，現(xiàn)狀站址處為道路和綠地，車站基坑南側(cè)臨近兩座地面高大建筑，明挖法施工。標(biāo)準(zhǔn)段作業(yè)面基坑深16.6 m，寬23.1 m；基坑開挖盾構(gòu)井段寬27.3 m，深達(dá)20.22 m，主體頂面約3 m土層。地鐵主體區(qū)間隧道均設(shè)計為盾構(gòu)作業(yè)，盾構(gòu)井設(shè)計于車站兩端，主線右DK10+451.644～762.901圍護(hù)設(shè)計為內(nèi)支撐與地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)，主線右DK10+762.901～右DK11+065.501設(shè)計內(nèi)支撐與圍護(hù)樁支護(hù)結(jié)構(gòu)，外側(cè)設(shè)計采用三軸攪拌樁止水帷幕、降水井排降水。

1.2 地質(zhì)、水位條件

1.2.1 地質(zhì)條件

施工區(qū)域地形地貌，根據(jù)現(xiàn)場鉆探所揭示的地層情況，結(jié)合地貌特征，本站屬于黃河沖洪積平原，50 m深度范圍內(nèi)地基土主要為第四系（Q4）沉積地層?；娱_挖深度范圍內(nèi)的工程地質(zhì)條件主要地層為上層雜填土、粉質(zhì)黏土、底層為粉質(zhì)黏土、粉砂，車站底板坐落在粉質(zhì)黏土；車站換乘節(jié)點處底板坐落在細(xì)砂層中。地連墻和三軸攪拌樁止水帷幕底深入粉質(zhì)黏土層。

1.2.2 水文地質(zhì)條件

水文地質(zhì)報告顯示，距本站較近的地表水主要為如意湖及昆麗河，深水位達(dá)3.5 m。場區(qū)上部地層主要為粉土及粉質(zhì)黏土，屬弱透水層，且如意湖及昆麗河底鋪設(shè)有膨潤土防滲毯。地下水的補給、徑流、排泄條件、水位及其動態(tài)特征主要為砂（黏）質(zhì)粉土、粉砂、細(xì)砂及粉質(zhì)黏土層，透水層屬弱-中等、富水層屬弱-中等，大氣降水和地下水徑流為主要補給來源，地表水由于地面硬化，大氣降水基本排走，下滲量較小，以地下水徑流補給為主，根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，地下水徑流方向為西、西南向東及東北的徑流。

2 基坑降水設(shè)計方案

2.1 降水作用

基坑降水主要防止?jié)B水，保證明挖法坑底干燥有利于開挖；增加穩(wěn)定性，有利于施工中土層顆粒流失，同時減少流砂現(xiàn)象出現(xiàn)；被動區(qū)土抗力增大，有利于減少體系變形，提高穩(wěn)定性，防止坍塌；提高土體固結(jié)強度，增加有效應(yīng)力，增加抗剪強度。

2.2 基坑降水范圍及方案

因基坑外側(cè)設(shè)置有地連墻、三軸攪拌樁落地式止水帷幕，地連墻、止水帷幕深入黏質(zhì)粉土弱透水土層。工程降水?dāng)M降低地下水位至結(jié)構(gòu)底板下1 m，主要是疏干賦存于粉質(zhì)黏土、黏質(zhì)粉土的空隙潛水以及粉砂層。

在地質(zhì)勘察時，對土層進(jìn)行了室內(nèi)滲透試驗，得到各土層滲透系數(shù)如表1所示。

表1 土層滲透系數(shù)成果表

層序土名室內(nèi)試驗滲透系數(shù)（m/d） KVKH ②21粉質(zhì)黏土0.020.02 ②33黏質(zhì)粉土0.400.45 ②22粉質(zhì)黏土0.030.03 ②34黏質(zhì)粉土0.500.60 ②41粉砂土5.006.00 ②51細(xì)砂土11.5012.00 ②52細(xì)砂土12.5013.00 ②23粉質(zhì)黏土0.030.04

降水井打設(shè)后可采用單井潛水-承壓水非完整井穩(wěn)定流抽水試驗以復(fù)核砂質(zhì)粉土、粉砂、細(xì)砂土層的綜合滲透系數(shù)、降水影響半徑等水位地質(zhì)參數(shù)。

基坑止水采用地連墻+止水帷幕，地連墻、三軸攪拌樁止水效果好，樁深達(dá)32 m，已深入粉質(zhì)黏土層，施工期間，采用隔水帷幕切斷潛水層、微承壓水層，外地下水（潛水、微承壓水）已失去水力聯(lián)系。粉質(zhì)黏土層厚度達(dá)7 m，滲透系數(shù)在0.04 m/d，可視為不透水的底板，排水施工中，只有大氣降水的少量補給。

2.3 降水井施工

首先測放井位，埋設(shè)護(hù)筒，井位采用上人工挖探至原狀土；泥漿池采用圍護(hù)樁施工，鉆機就位正循環(huán)施工，準(zhǔn)備完畢并調(diào)試，開始鉆孔作業(yè)，控制好泥漿指標(biāo)，降低洗井難度，確保降水效果，井徑誤差控制小于20 mm，垂直度≤1 %。

清孔換漿，無砂濾管下入前注入清水，清孔置換泥漿，沉渣指標(biāo)小于200 mm，泥漿比例控制在1.05～1.10，測定孔深確保達(dá)到設(shè)計高程。采用吊車放置無砂混凝土濾水管，首節(jié)井管管底采用混凝土托墊封堵，水泥粘接托墊與井管，8#鐵絲綁扎接口，采用4根竹片連接，采用200目尼龍網(wǎng)進(jìn)行裹縛無砂濾管管身，12#鉛絲捆綁，確保降水效果，垂直緩慢吊放井管。

清空完畢采用礫料填充，井管放置設(shè)計高程，抽出鋼絲繩，管井居中校核行固定，立即進(jìn)行礫料填入，礫料設(shè)計指標(biāo)為5 mm干凈礫料，含泥量（含石粉）要求≤3%，均勻下料，保持井管垂直，防止傾斜，投入濾料不得低于設(shè)計的95%，含水層頂板上3～5 m采用黏土回填，密實回填，封孔不少于2 m。

洗井采用空壓機自上而下分段進(jìn)行，鋼管洗井禁止軟管洗井，所有洗井裝備設(shè)計采用同心式或并列式，填入礫8 h內(nèi)一次性完成洗井，水泵緩慢放入，禁止一次性放入井底，避免破壞井管出現(xiàn)涌砂。

安裝水泵試抽，置于井底1.0 m以上安裝潛水泵，單井單控電路，為了確保施工安全，設(shè)置漏電保護(hù)系統(tǒng)和水位繼電制動裝置，連續(xù)抽水中途避免間斷。施工中如果含砂量過大，可將水泵上提繼續(xù)施工，如果含砂量較大，則應(yīng)該重新洗井。

2.4 對周邊環(huán)境的監(jiān)測

基坑排水施工，整個施工過程隨時注意觀察施工監(jiān)測，記錄并分析施工中監(jiān)測變化曲線，實時掌握圍護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境的動態(tài)變化，隨時觀測變形范圍及發(fā)展或收斂方向，出現(xiàn)異常情況及時處治，消除施工隱患，確保工程施工安全和質(zhì)量，對基坑周邊的環(huán)境進(jìn)行有效的保護(hù)。

2.5 降水井的后期處理

施工降水的結(jié)構(gòu)屬于臨時設(shè)施輔助工程，在降水工程施工完畢后及時拆除。切斷供抽水用電源，拆除井下水泵、電纜。對坑外降水井用中粗砂回填沉實，近地表部分按原地貌恢復(fù)。基坑中心降水井結(jié)合后期水位觀測情況在結(jié)構(gòu)施工后，用微膨脹混凝土回填，上方采用鋼捫板封堵，然后用防水砂漿填實，路面暗埋排水管線、電纜的后期處理：當(dāng)工程施工完畢，按原路面結(jié)構(gòu)恢復(fù)路面，市政排水管、電纜回復(fù)施工，局部采取加強措施。

3 結(jié)論

本文以地鐵某車站基坑降水為例，以地連墻+止水帷幕技術(shù)，采用地連墻、三軸攪拌樁止水施工，有效地降低地下水位，防止基坑坡面和基底的滲水，提升邊坡和坑底的穩(wěn)定性，提高土體固節(jié)程度，減少土中空隙水壓力，增加地基土抗剪強度，確保地下工程施工中結(jié)構(gòu)的抗浮穩(wěn)定性，證實了粉質(zhì)黏土地層采用地連墻+止水帷幕技術(shù)處理基坑降水的可靠性。

［1］尹錮源.濱海城市共同溝建設(shè)中基坑降水施工分析［J］.地下水，2019，41（5）：232-235.

［2］陳海濤，王君，管基海，等.既有地鐵車站改擴建關(guān)鍵施工技術(shù)［J］.施工技術(shù)，2019，48（3）：683-687.

［3］郭小帥，石守亮，何建鋒，等.地鐵車站基坑降水方案實例［J］.資源環(huán)境與工程，2019，33（3）：377-379.

［4］任偉，王松，王龍.弱透水地層條件下基坑降水試驗研究分析［J］.現(xiàn)代隧道技術(shù)，2019（4）：188-191.

［5］黃河勘測規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司.鄭州機場至許昌市域鐵路工程（鄭州段）雙鶴湖北站巖土工程勘察報告［R］.鄭州：黃河勘測規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司，2017.

［6］中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.JCJ 120—2012建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

［7］李斌.既有地鐵工程擴建改造技術(shù)研究［D］.天津：天津大學(xué)，2015.

U231.3

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.01.053

2095－6835（2020）01－0133－02

〔編輯：張思楠〕