武汉地铁三号线范湖站降水方案研究

施利 安永林

摘 要；在地下水发育的地方修建地铁车站，经常会遇到如何处理地下水的问题。为了更好地解决武汉地铁三号线范湖站深基坑降水问题，首先对车站工程概况做了介绍，由于本车站围护结构地下连续墙，墙底已进入相对隔水层，墙体已有效阻隔了坑内、外第四系砂层中的地下水水力联系，为了降低坑内外水头差过大对围护结构的影响，本车站降水采用坑内疏干降水、坑外设置减压井的思路，并进行了相应的设计，包括基坑出水量、水泵选择、降水井数量等。

关键词：深基坑 降水设计 总涌水量

中图分类号：U463 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）02（a）-0069-01

1 工程概况

武汉市轨道交通三号线第十一标段范湖站土建工程位于青年路与常青路及规划马场角路交叉口的东侧，沿规划马场角路下呈东西向布置，与2号线范湖站通过通道换乘。本站为地下三跨三层12.5m岛式站台，车站主体结构外包尺寸为267×21.6×24.8m（长×宽×高），车站顶部覆土约3.3～3.6m。范湖站附属工程包括6个出入口、4个紧急疏散口、3组风亭及一个换乘通道；出入口及风亭分设于规划马场角路两侧路边。

2 降水井设计

由于本车站围护结构地下连续墙，墙底已进入相对隔水层（强风化砂岩），墙体已有效阻隔了坑内、外第四系砂层中的地下水水力联系，为了降低坑内外水头差过大对围护结构的影响，本车站降水采用坑内疏干降水、坑外设置减压井的思路进行设计。

2.1 疏干井设计

疏干井的布置，满足基坑开挖及施工要求，确保基坑施工安全、顺利进行。

对于降水过程中，基坑内明水、降雨等外来水源不在方案设计范围内。

按照上述原则，采用下式计算确定：

基坑降水总量按：Q=FSW计算，

其中，Q为基坑内总抽水量（m3）；F为基坑面积（m2）；S为含水层顶板至设计安全水位面的距离（m）；W为含水层原天然平均含水率（%） 。

西端头盾构井：

F=28.3m×17.1m=483.93m2

S=13.5m

W=0.1

Q=653.2m3

车站主体：

F=241.9m×23m=5563.7㎡

S=12m

W=0.1

Q=6676.4m3

水泵选择

根据上述计算结果，基坑内疏干井采用选用QJ200-20-40型号深井潜水泵，扬程是40m，电机功率为5.5kW，水泵小时流量为20 m3/h，所以，日抽水量为20×24=480m3/d。

降水井数量：

N=Q/q+1

q=单井出水量480m3/d

西端盾构井 N=2.36口

车站主体 N=14.9口

根据基坑形状、单井影响范围及土层特点，还有业主对西端头井的工期要求等，西端盾构井实际布置4口降水井，车站主体实际布置15口降水井，2个基坑共布置降水井19口，本次未专门设计观测井，以部分降水井兼观测井。

根据基坑工程经验，为达到基坑干开挖要求，疏干井井深一般在基坑内深度为40m～45m。

根据计算结果，本工程主体基坑共布置疏干井19口，具体分布情况见表1：

2.2 减压井设计

武汉市常年地下水位大致为地下8m，范湖站地下连续墙为落地式地连墙，隔断基坑内外水系，当基坑内水位降至一定程度时，基坑内外水位差加大，导致地连墙承受的压力加大，从而对围护结构的安全性造成极大影响。

因此在基坑外侧应加设减压井，减压井同时兼作监测井的作用，当基坑内降水井工作一段时间后测得坑外减压井水位未下降，则说明围护结构封闭性较好，需要适当的降低坑外水位，此时应在基坑外设置减压井。

基坑外布置減压井数量的计算如下：

（1）

式中：Q为基坑降水出水量（m3/d）；k为渗透系数，按降水经验，取k=12m/d；m为含水层厚度，M=31m；S为基坑中心水位降。

按上述抗突涌验算，取S=13m；R为降水期间影响半径，取R=252m；r0为大井园概化半径，取r0=0.29（a+b）=0.29×（267+21.6）=84m。

计算结果：

Q=23574 m3/d

单井抽水量计算：

=120×3.14×0.25×15×=3595 （注：r井管内径0.25；l滤管长度15m）

水泵选择

根据上述计算结果，基坑外减压井选用QJ200-150-33型号深井潜水泵。扬程为33m，电机功率为5.5kW；水泵小时流量150 m3/h，所以日抽水量为150×24=3600m3/d，大于单井涌水量3595m3/d，满足要求。

降水井数量：

根据公式：N=Q/q+1

N=8口

为尽量使降落漏斗平缓，经优化布置，天汉降水软件模拟计算后，实际需要8口减压井，就能很好地将承压水降至4m～7m标高，方能满足基坑安全要求。

根据降水需要，基坑外降水井采用40m深井即可满足要求。

当基坑内降水井工作一段时间后测得坑外减压井水位也有相应的下降时，则说明围护结构封闭性不是很好，有大量水通过缝隙流入到坑内，需要加大坑内降水力度，而此时坑外则不能大量降水，以免对周围房屋、管线等造成影响，此种情况可适当减少减压井的数量，布置到合理的位置即可。

3 结语

（1）为了降低坑内外水头差过大对围护结构的影响，本车站降水采用坑内疏干降水、坑外设置减压井的思路进行设计。

（2）必须在地下连续墙全封闭后才能进行抽水；同时进行降水观测，内容包括井涌水量（Q）、水位降深（S），以掌握动态，指导降水运行，不断优化降水运行方案。

参考文献

[1] 张英.滨海新区某基坑降水设计[J].山西建筑，2012，38（13）：67-68.

[2] 刘建航，侯学渊.基坑工程手册[M].中国建筑工业出版社，2005.

[3] 上海峰.地铁深基坑降水技术探讨[J].科学之友2011（11）：64-65.