地下暗挖车站PBA工法施工降水技术研究

吕丹峰

摘  要： 随着城市现代化发展的加速，对交通设施建设的需求不断加大。由于城市所处环境的特殊，地铁在城市交通中占据重要的位置，而随着城 市交通导改的难度增加，地下暗挖车站本着减少交通导改的难度，在地铁建设中，越来越多采用。在地下暗挖车站PBA工法施工中，降水是保证车站开 挖的必要保障。本文主要以地铁暗挖车站施工降水进行技术研究。

关键词： 暗挖;降水井;降水控制

引言： 我國中心城市交通需要大量地铁工程，地铁车站深基坑施工均 涉及降水问题[1-2] ，合理的降水方案不仅是施工成本控制的有效措施，更是 施工安全的有力保障[3-4]。本文以长春市轨道交通5号线亚泰大街暗挖车站 降水技术为研究对象[5] ，通过对降水井设计计算并提出施工要点和注意事 项，以期为类似工况下的暗挖车站降水提供技术参考。

1工程概况

亚泰大街站位于长春大街与亚泰大街交汇处，车站跨路口设置，沿长 春大街路口布置，呈东西走向。车站周边现状以居住用地为主，有部分商 业用地，车站为地下两层三跨13m岛式站台暗挖车站，标准段宽21.9m， 顶板覆土厚度为8m，底板底板埋深24.55m  （位于强风化泥岩层）。

2 工程地质、水文地质

2.1  地形地貌

长春地铁5号线一期工程位于松辽平原东部高平原地貌，总的地势由 东南向西北逐渐降低，地面海拔高度为189.0 ～ 306.8m ，可分为河谷冲积 阶地（ I ）、冲积洪积波状台地（ II ）和剥蚀丘陵（ III ）、轻微切割槽型盆 地IV、沼泽盐渍化高平原V。

2.2  水文地质

根据含水介质的特点以及地下水在含水层 中的运动、 储存 的特 点，本工程地下水类型主要为第四系松散岩类孔隙潜水（二）和承压 水（三）两大类。孔隙潜水（二）：水位埋深： 1.2～ 5.0m ，水位标高 194.29 ～ 233.24m，含水层主要为粉质黏土②2层、粉质黏土②21层，隔水 层主要为硬塑的粉质黏土②3层、粉质黏土②31层。主要接受侧向径流及 越流补给，以侧向径流、人工开挖方式排泄。地下水流向地形总体坡度一 致，其地下水具有明显的丰、枯水期变化，丰水期水位上升，枯水期水 位下降，多年变化平均值1.50m。承压水（三）：水头埋深2.60～3.70m， 水头标高194.75 ～ 213.65m，以粉质黏土②3层、粉质黏土②31层为相对隔 水顶板，含水层岩性为中粗砂②7层、全风化泥岩③1层、强风化泥岩③2 层，含水量较大。其主要接受侧向径流及上部孔隙水补给，排泄方式主要 为相对含水层中的径流形式及人工开采。

3 降水井水量计算

本车站为孔隙潜水，稳定水位埋深1.9 ～ 2.6m ，含水层厚度43m ， 底板埋深26 ～ 26.4mm。降水孔布置在初期支护外3m处，计算基坑为 48.2m ×31.3m。工程结构底板埋深26.4m。（ 1 ）基坑总涌水量公式： Q=1.366k ×（2H-S）S/lg（1+R/r0），基坑长a=48.2m，基坑宽b=31.3m ，Q— 基坑承压水排水量（m3/d）， k-含水层渗透系数（ m/d ），试验孔渗透 系数为7.754（m/d） ，H—含水层厚度（ m ），根据地勘报告取43m ，S—降 深（ m ）S=24.4m ，R—影响半径，  =890m ，r0—基坑换算半 径（m）， r0 =0.29 ×（a+b）=23.2m ，Q = 10303m3/日。（ 2 ）单井出水 量。单井出水量按下述经验公式计算： q =120 πrsl（K）1/3，式中： q—单 井出水量（m³/d）， rs—过滤器半径（ 0.2m ）， l—有效过滤器长度（ m）， 取值为1.3m ，K—渗透系数（ m/d），试验孔渗透系数为7.754m/d，单井 出水量q = 290（m³/d）。（ 3 ）降水井数量及间距。降水井数量： n=1.1Q / q≈20口， 降水井间距： D =  （48.2*2+31.3*2+80）/16≈6m，降水井深度： H≥H1+h+iL ，H1为车站开挖底部深度，取27.6m ，h为降水水位距基坑底距 离要求，取1m ，i取1/10 ，L为井点管至群井中心的水平距离取16m，综合 考虑取降水井深度：井深28m。根据计算车站主体结构采用20 口降水井可 满足要求，降水井间距为6.0m，局部可微调。（ 4 ）泵型选择。 194/24/0.7 = 11.54m³/h，取泵型12m3/h，扬程40m。

4 降水井设计

4.1  降水井结构设计要求

（ 1 ）水泵均选用潜水水泵，功率2.2kw ，扬程40米，流量10m³/h 。 （ 2 ）车站主体降水井布置在主体两侧3m范围内，同时避开地下管线，以 免暗挖时注浆对降水井产生影响，降水井间距6m。（ 3 ）主排水管采用6寸 钢管，排水管线铺设的纵向坡度不小于2‰。出水管、支管和主管之间应采 取措施（如单向阀连接），防止停泵时发生倒灌现象。排水口设在结构范 围外的市政雨污管线井口，设置排水口检查井。（ 4 ）主电路采用35mm2 、 25mm2的铝电缆（根据井的数量确定），水泵电缆采用4mm2水泵电缆。

4.2  降水井施工控制要点

（ 1 ）根据地勘报告，降水井位置为水面最低点处，进而保障降水井 达到降水效果。（ 2 ）开挖前应提前进行预降水，一般在开挖前保证有一 月以上预降水时间。应避免抽出的地下水就地回渗，并且要对地下水位进 行实时监测。（ 3 ）在正常降水运行过程中，尽快将降水井封闭成环，形 成良好的降水区域，进而达到降水效果。（ 4 ）降水井管控要点。①井径 ≥600mm。②根据降水效果选用合适的井管，如无砂混凝土管、竹笼滤 管、钢筋笼滤管。③洗井采用潜水泵或空压机反复清洗，直至水净砂清。 ④水泵的选用根据现场实际抽水效果选择，如不满足抽水需求，及时更换 功率大、扬程大、流量大的水泵。④降水井正常运行后，定时对运行的降 水井巡查，及时发现问题及解决问题，已保证降水达到预期效果。（ 5 ） 降水井间距为6m，如果现场抽水效果达不到施工要求，可适当增加降水井 数量，间距改为3m。（ 6 ）如降水井达不到预期效果，可采取洞内真空降 水及洞内引排的方法解决降水问题。

5 降水井现场施工注意事项

（ 1 ）占道施工时，提前封闭施工道路，用临时围挡封闭施工区域并 在临时围挡上加爆闪灯。因主城区管线布置复杂，挖探施工时，尽量避免 大型机具的使用。（ 2 ）钻井施工时，实时关注井的渗漏水情况，遇到渗 漏水时，及时调整泥浆比重。（ 3 ）井管采用无砂砾石混凝土滤水管，接 头处采用编织袋和尼龙网裹严，以免挤入泥沙淤塞井管。（ 4 ）井壁回填 滤料时沿井管外四周均匀填入，避免填料过快滤料在孔内“架桥”现象， 滤料下沉后及时补充滤料。（ 5 ）洗井采用潜水泵或空压机反复清洗，直 至水净砂清。（ 6 ）选择水泵时，根据现场实际井深，选择合适的水泵规 格，安装前做一次全面细致的检查，在地面试转3min-5min后，若无问 题，方可进行安设。安装完毕应进行试抽水，满足要求后方可转入正常工 作。（ 7 ）施工整个过程中需临时在路面铺设钢板，在钢板下垫胶皮或软 性材质的材料，避免行车产生过大的噪音影响

结论： 暗挖车站降水按照计算和设计进行现场布置，通过对降水量和 开挖过程统计，现场车站主体降水井布置在主体两侧3m范围内，同时避开 地下管线位置，以免暗挖时注浆对降水井产生影响，降水井间距为6m。降 水能够满足施工过程中无水要求。

参考文献：

[1]陈希林，翟永山，郭彩霞.我国地铁建设风险管理及发展趋势[J].市政技术， 2012，30（05）：167-169.

[2]周念清，唐益群，娄荣祥，江思珉.徐家汇地铁站深基坑降水数值模拟与沉降 控制[J].岩土工程学报，2011，33（12）：1950-1956.

[3]周勇，魏嵩锜，朱彦鹏.兰州地铁车站深基坑开挖过程中降水对邻近地下管 道的影响[J].岩土工程学报，2014，36（S2）：495-499.

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