富水粉砂地層基坑集水井快速施工方法

陳朝陽，王冰，徐澤，趙鵬程，范曙光，王乃龍

（1、中鐵四局集團第二工程有限公司，江蘇 蘇州 215131；2、無錫地鐵集團有限公司，江蘇 無錫 214000）

1 工程概況

無錫地鐵3號線11標(biāo)長江路站共有5個附屬基坑，基坑內(nèi)設(shè)置有集水井坑中坑和電梯井坑中坑結(jié)構(gòu)，全站共有12個坑中坑。原設(shè)計中7個坑中坑無坑底加固措施，5個采用三軸攪拌樁半邊加固，設(shè)計加固體空樁水泥摻量不小于7%，實樁深約6m水泥摻量不小于14%。

以設(shè)計有半邊三軸攪拌樁的坑中坑為例：主體結(jié)構(gòu)底板厚度0.6m，坑中高邊開挖深度3.1m，矮邊開挖深度1.5m，開挖尺寸2.7×3.2m，結(jié)構(gòu)壁厚0.6m。

1.1 地質(zhì)情況

根據(jù)長江路站附屬地質(zhì)資料，主基坑的土層自上而下分別為①1層雜填土、①3層淤泥質(zhì)填土、③1層黏土、③2層粉質(zhì)黏土夾砂質(zhì)粉土、④1層黏質(zhì)粉土、④2層砂質(zhì)粉土夾粉砂。坑中坑位置位于④2層砂質(zhì)粉土夾粉砂地層中。

1.2 水文情況

根據(jù)地下水賦存條件，本場地地下水類型主要為松散巖類孔隙水，具體包括：全新統(tǒng)潛水層（二）、全新統(tǒng)微承壓水（三）1、上更新統(tǒng)承壓水（三）2。

1.2.1 新統(tǒng)潛水含水層（二）

潛水含水層（二）主要由表土層（①1層雜填土和①3層淤泥質(zhì)填土）組成，該層土厚度0.5～4.6m，平均2.26m。該層地下水補給來源主要為大氣降水及周圍京航大運河的水體補給。局部（例如在較深的老河道處）與下部的微承壓水（三）1具水力聯(lián)系。

1.2.2 全新統(tǒng)微承壓含水層（三）1

該含水層由③2層粉質(zhì)黏土夾黏質(zhì)粉土、④1層黏質(zhì)粉土和④2層粉砂夾砂質(zhì)粉土組成。該含水層在本標(biāo)段全線分布，富水性一般。其補給來源主要為上部潛水的垂直入滲及周圍河（湖）水網(wǎng)的側(cè)向補給、鄰區(qū)的側(cè)向補給。其排泄方式主要以向周圍河（湖）水網(wǎng)的側(cè)向逕流或?qū)ι顚拥叵滤脑搅鳛橹鳌９试摵畬訉邮┕び绊戄^大。

1.2.3 上更新統(tǒng)承壓水（三）2

該含水層主要由⑦2層黏質(zhì)粉土組成。該含水層局部分布，水量一般。其補給來源主要為側(cè)向徑流補給，其排泄方式主要為側(cè)向徑流及對深層地下水的越流補給為主。該含水層對車站主體基坑端頭井下沉段有一定影響，需增設(shè)承壓水降水井兼做觀測井，施工時按需降水。

開挖之前，我部已根據(jù)設(shè)計要求，完成圍護結(jié)構(gòu)施工，并提前20d進行預(yù)降水，并通過實測水位標(biāo)高，在確保滿足設(shè)計“開挖前水位降至底板下1m”的要求下，使水頭降至坑中坑底標(biāo)高下1m，再進行開挖。

2 施工要點

在進行基坑開挖過程中，嚴(yán)格按照“分層、分步、對稱、平衡、限時”5要點?；右姷缀螅屑?xì)檢查圍護結(jié)構(gòu)不出現(xiàn)滲漏水情況。

在集水井開挖過程中，所有的坑中坑均出現(xiàn)了管涌、返砂現(xiàn)象，坑中坑開挖約0.5～0.8m左右時深，周圍砂層便逐漸向內(nèi)涌動，導(dǎo)致側(cè)壁無法成型、深度也無法順利向下開挖至基底標(biāo)高，如果用挖機快速、強行下挖，基坑的邊由于砂層向下坍塌，會導(dǎo)致每個邊比設(shè)計擴大1.5m左右，坑底最多能夠成型10min左右就會逐漸向上淤實、隆起，導(dǎo)致標(biāo)高不足、尺寸超挖等結(jié)果。而此時檢查所有的降水井內(nèi)的水頭高度均還在坑底向下至少1m，無其它異常。

第一個坑中坑（即1號出入口集水坑）出現(xiàn)涌砂后，立即啟動應(yīng)急預(yù)案，調(diào)配了松木樁、袋裝水泥、鋼板、鋼筋、棉被、土工布、堵漏王、水泵等應(yīng)急物資。先后使用了坑底水泥土拌合加固、插打木樁、塞棉被、插鋼板等方式，通過不斷摸索、改進，共計歷時8d才最終處理完畢。

項目部通過對該坑中坑施工進行總結(jié)，最終形成了“先進行坑底加水泥攪拌回填固化反壓，然后在側(cè)邊進行插打止水鋼板，形成封閉結(jié)構(gòu)，再將鋼筋籠整體吊裝入槽”的方式，使后續(xù)每個坑中坑的處理時間縮短到了1.5d左右。

具體方法如下：

①提前集水井鋼筋籠在地面按設(shè)計尺寸整體綁扎，并在底板與集水坑側(cè)壁拼縫處焊接止水鋼板，為防止鋼筋籠吊裝變形，還需要將鋼筋籠各拉鉤位置與縱橫向主筋都焊接，并在鋼筋籠內(nèi)預(yù)先放置芯模，并用定位筋限定牢固，防止移位；

②開挖之前準(zhǔn)備好棉被、快速水泥、鋼板、電焊機等各項應(yīng)急物資，防水卷材工人和材料等開挖各工序準(zhǔn)備就緒；

③用挖機迅速進行坑中坑開挖，挖至基坑開始無法成型時（一般約為0.8～1m），繼續(xù)快速下挖至1.5m左右，倒入2t快速水泥，并視側(cè)壁回淤情況回填部分棄土，用挖機下挖翻拌，翻拌深度至少比坑底再低0.3m，使總深度達1.8m。拌勻后用抓斗下壓密實基坑四周；

④此時向下吊運3塊（若有一個邊有坑壁加固則只需2塊）厚2cm、每邊長度比設(shè)計大20cm、深度1.8m鋼板做外側(cè)模以及鋼筋若干，由于基坑內(nèi)空間有限，此工序約需要30～40min，快速水泥可以形成一定的強度。待鋼板準(zhǔn)備就位后，沿設(shè)計尺寸外擴20cm位置向下插打鋼板，并在基坑內(nèi)側(cè)貼著鋼板邊緣向下插打2m長φ28的鋼筋。用人工錘擊輔以挖機拍打來向下插打鋼板、鋼筋，并用人工輔助開挖坑內(nèi)多余的淤土。待開挖至設(shè)計位置后，用焊機將鋼板彼此相連。

①快速進行防水卷材鋪設(shè)。

②鋼筋籠吊裝就位。

③快速進行集水井底板混凝土澆筑，澆筑時在芯模上要放置壓重塊，防止芯模上浮。

3 結(jié)語

通過采取以上方法，后續(xù)出入口每個坑中坑的處理時間縮短到了1.5d左右，較1號出入口節(jié)省了約5d的時間，有效減少了基坑涌水涌砂暴露的時間，降低了風(fēng)險。隨后本方法同樣運用于該類地層條件下的風(fēng)井下翻梁施工，取得了成功。并且后續(xù)相鄰標(biāo)段施工也遇到了此類問題，并借鑒了此方法，均取得了成功。