复杂地层地铁深基坑开挖降水施工技术

温起峰

摘要：基坑开挖支护的安全是地铁施工过程中的控制重点。场地附近交通繁忙，周边为密集居民区，且离基坑太近，地下管线复杂，施工中需加强管线及建筑物的保护。结合成都地铁5号线一期工程实例，研究降水施工技术，确保了基坑开挖的安全，同时该技术的研究也为类似工程施工提供了借鉴和参考。

关键词：复杂地层、地铁深基坑开挖、降水

1、引言

目前随着国家城市化进程推进和国内大中型城市发展，市区交通出行问题越来越突出，城市轨道、轻轨交通也随即迅速发展。为缓解路面交通压力，通常对地下空间开发利用，开展城市轨道交通建设。受地面建筑物及地下管线复杂地质环境的制约，使得地铁选线基本在主要干道路下，周边高层建筑林立，不可避免增加施工难度[1-3]。

2、工程概况

2.1车站概况

本标段周围建筑物及地下管线密集，基坑深约16m，车站地层存在较厚的卵石层，渗透性较大，容易失稳。基坑开挖支护的安全是工程施工过程中的控制重点。

根据钻探揭示，站内均为第四系（Q）地层覆盖。地表多为第四系人工填筑土（Q4ml），其下为第四系全新统冲积（Q4al）粉土及砂、卵石土以及第四系上更新统冲、洪积（Q3al+pl）卵石土夹砂透镜体。

2.2工程水文地质条件

（1）地下水特征

场地地下水主要为砂、卵石层中的孔隙潜水。主要赋存于全新统（Q4）、上更新统（Q3）的砂、卵石土中，砂卵石层含水丰富，含水层总厚度大于30m。车站主体结构基本位于该层砂、卵石土中，受地下水影响很大。

（2）地下水动态特征区内地下水具有埋藏浅，季节性变化明显的特点。

根据区域水文地质资料，成都地区丰水期一般出现在7、8、9月份，枯水期12、1、2月份，以8月份地下水位埋深最浅，其余月份为平水期。在天然状态下，区内枯水期地下水位埋深 3.0～5.0m；洪水期地下水埋深2.5～4.0m。根据区内地下水位动态长期观测资料，在天然状态下，水位年变化幅度一般在1.0～3.0m之间。

本车站详勘期间为平水期，在钻孔内测得地下水位埋深约为4.5m，初见水位与静止水位基本一致，区内的地下水位不具有承压性。

3、地铁深基坑降水施工技术

降水设计本工程采用深井管井进行施工降水，井孔为钢丝绳冲击钻成孔，孔径600mm。井管由多节钢筋混凝土管组成，内径300mm，外径360mm，每节长度2.5m。管高出地面200mm；滤水段由φ300mm满布滤水孔的钢筋砼管，以及其外包的铁丝网、密网和疏网滤砂透水层组成。井管吊放好后沿井管周围均匀投放滤料，滤料为直径3～7mm的砾料，滤料填至井口下1m左右时用粘性土填实夯平。

3.1单井理论出水量计算

3.2基坑涌水量的计算

本站长度159.8米，基坑宽度18.7米，开挖深度约16米。围护结构人工挖孔桩最深20.17米。

基于上述分析，基坑开挖时，基坑涌水形成無压流动，假设其供给方向和排泄方向影响半径相同、水头相同。

根据《城市轨道交通岩土工程勘察规范》公式采用条形基坑出水量计算公式[4-5]：

经计算，本车站基坑涌水量Q=18715.4m3/d

根据上述计算，影响半径（水位降落漏斗曲线稳定时的影响半径）R=120m，设计降深S=16.5m，水位最高处为离降水井间距15m的位置，即x=15m，求y=15×S / R。

由于影响半径远大于设计降深，可将降落曲线视为直线，降水漏斗示意图见图1，计算得出：Y=15×S / R =15×16.5/120=2.06m。

即降水时的水位最高处比降水井处水位高2m，要求降水深度≥20+2.06=22.06m。实际布设降水井深度为27.5m，满足要求。根据现场实际情况两端盾构处降水井深度设置为32.5m和30m。

3.3水泵选择

根据基坑涌水量、单井出水量的计算结果及设计降深，选用QS40-32型潜水泵。水泵流量 ，扬程32m，电机功率5.5kW，日抽水量为40×24=960m3/d。抽水过程中，每井一台水泵，带吸水铸铁管或胶管，配上一个控制井内水位的自动开关，在井口安装75mm阀门以便调节流量的大小，阀门用夹板固定，井点系统并预留6～8台水泵备用。

3.4降水井数量计算

计算公式为：

Q——基坑总涌水量；

q——单井出水量，由于水泵出水量低于管井理论出水量，以水泵出水量为准计算，取q=960 m3/d；

n=22口

经过大量的理论分析与实践经验选择在场地内布设降水井22口可满足降水要求，考虑基坑北端盾构机始发及到达安全，在左右线之间加一口降水井，降水井沿基坑两侧对称布置。

3.5设置降水井要求

（1）井深能满足对地下水位的降深要求。

（2）井径、开孔口径大于600mm，成井管、滤水管外径360mm，内径300mm。

（3）成井质量按《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJT111-98）执行。

3.6施工工艺

采用CZ-22型冲击成孔、泥浆护壁工艺成孔，其工艺流程如下：

定位→埋护壁管→冲击成孔→捞渣换浆→下井管→填砾→洗井（活塞与空压机联合洗井）→抽水试验。

4、结论

通过研究降水施工技术，经过长期监测，地下水位在基底下0.5～1m内，满足城市轨道交通工程深基坑开挖降水要求。

参考文献：

[1]田志强，陈锐，王子哲等.深基坑开挖及降水引起的邻近浅基础沉降分析[J].地下空间与工程学报，2012 （08）？：89-92.

[2]李海峰.地铁深基坑工程引起地表及建筑物沉降分析[J].现代城市轨道交通，2015（3）：78-80.

[3]宁继阳.地铁车站深基坑开挖施工技术要点[J].科学时代，2014（6）：95-97.

[4]谢从勇.地铁车站深基坑开挖降水技术探讨[J].建筑工程技术与设计，2014（2）：85-87.

[5]王红.地铁车站深基坑开挖降水技术探讨[J].科技视界，2015（9）：91-93.