地铁站临近及下穿高架桥工程的降水与排水施工技术

霍帮邦

（中铁十八局集团第四工程有限公司，天津 300350）

随着城市化进程的不断推进，城市地下空间被进一步开发利用，很多深基坑需要在复杂的环境中施工，尤其是地铁站临近及下穿高架桥工程基坑深度更大，对施工质量的要求更高。在施工中可能面临的主要问题有地下水涌入、流砂、基坑边坡失稳等，其中地下水涌入是关键问题。降水和排水技术更加复杂，稍有不慎，不但会危及基坑自身的安全性和稳定性，甚至会对临近的建筑物、高架桥等造成损害。必须采取有效的措施，选择科学合理的降水和排水技术，才能在保证基坑安全稳定的基础上，将基坑开挖引起的底层变形、地面沉降等控制在允许范围中，保证施工的安全性，避免危及地面既有建筑物。基于此，开展地铁站临近及下穿高架桥工程的降水与排水施工技术的研究就显得尤为必要。

一、工程概述

1.基本概述

犀浦站为成都地铁6 号线一、二期工程工点设计的第 9 个车站，与 2 号线犀浦站通道换乘，车站位于红光大道、犀浦高架桥线的西南侧，沿浦发街西南-东北向布置。浦发街现状为断头路，道路红线宽20m。附属 B 出入口及换乘通道结构外边缘临近并下穿成灌高铁犀浦高架桥 178#~180#桥墩。地铁站出入口结构位于成灌高铁桥下，换乘通道围护桩中心距离178#桥墩桩基中心3.2m，B 号出入口及安全口围护桩中心距离180#桥墩桩基中心3.44m。换乘大厅位于高架桥平面投影轮廓外，围护桩中心线距离179#桥墩桩基中心 7.7m。附属结构与犀浦高架桥平面位置关系如图1所示：

图1 附属结构与犀浦高架桥平面位置关系图

2.水文地质

地表水：该地铁站的东北方向有一条沟渠，宽度约4.5m，深度约3.5m，河内水面坡度下降比较小，地表水和地下水水力联系比较弱。

地下水：成都地区地下水主要有两种类型，其一是赋存与黏性土层之上填土层之中的上层滞水，其二是第四系砂、卵石层的孔隙水。

不良地质作用和特殊性岩土：犀浦站施工范围中，不良地质作用主要包括：污水沟渠、填土中夹杂的垃圾、污水聚集形成的有害气体。施工现场中分布的特殊性岩土主要是人工填土。填土层成分和厚度不均匀，且结构比较疏松，力学性质差异明显，并且强度比较低，压缩性较高，对犀浦站基坑开挖和地表附属构筑物皆有不同程度的影响。

二、降水与排水施工总体方案和施工工艺分析

通过分析犀浦站水文地质情况可知，该地铁站沿着附属基坑周围需设置排水明沟，同时为确保基坑开挖的安全性，还需考虑基坑排水情况，排水一直贯穿基坑施工始终。如：犀浦站B出口临近犀浦站高架桥，围护结构和成灌高铁犀浦高架桥桥桩的最小间距为4.3m，通过全套管咬合桩进行止水处理，但在基坑外部并不设置降水井，只在坑中设置疏干井，直径为300mm，深度约20m，在基坑内部呈梅花桩布置，间距大约为25m。同时沿着成灌高铁通过管井回灌的方法进行保护，基坑到桥墩净距离约16m 的位置设置2 口回灌井，间距控制在38m 左右。同时在桥墩周边设置3口观测井观察水位变化情况，观测井距桥墩6m。

犀浦站临近及下穿高架桥工程的降水与排水施工工序如图2所示：

图2 犀浦站临近及下穿高架桥工程的降水与排水施工工序图

三、降水与排水施工技术的具体应用

1.测放井位

测放井位是地铁站临近及下穿高架桥工程的降水与排水施工的第一步，测放精度直接决定了降水和排水的效果，必须按照水管井平面布置图精确测放，测放完成之后要做好明确标记，便于后期施工。如果测放井位上存在障碍物，要设法清除，便于打井施工。如果地面既有障碍物不易清除无法完成打井，要及时和工程监理方及业主取得联系，采取其他措施，必要时还可以对井位做适当调整。

2.护口管埋设和钻机安装

在护口管埋设时，要保证护口管底部插入原状土层中，外部用粘性土密封，避免发生管外返浆问题，保证护口管上部高出地面0.1m~0.3m，防止雨水灌入。钻机安装时，为保证钻孔的垂直度和稳定性，钻机工作平台搭设完成之后，将钻机移动到测放井位上，用枕木作为机座，保证底座平稳可靠。底座通过倒链滑车交叉对称拉紧，避免钻进时发生位移。通过微调将钻头、钻井中心线布置在相同铅垂线上，最大偏差不能超过50mm。

3.成孔

距离成灌高铁比较远的降水井可用SR200C型工程冲击钻机成孔，开始钻进是采用小幅度慢击，随着钻进深度的提升，逐步提升打击幅度。整个成孔操作过程，宜采用自然造浆，泥浆密度可在1.10~1.15 之间。如果在钻进过程中，发生不可控问题，需要停工或者提升钻具，孔内必须注满泥浆，避免发生孔壁坍塌问题。泥浆可在泥浆箱中循环使用。靠近成灌高铁的观测井和回灌井可采用低净空反循环转机进行施工。现场采用KYZ-180 的第六代履带式液压大功率钻机进行成孔操作，具体施工示意图如图3所示：

图3 低净空反循环转机施工示意图

4.清孔和下管

钻孔达到设计深度之后，提出钻头，通过抽筒进行抽砂，及时清除孔中杂物，同时把孔中的泥浆调升到1.10。孔底沉淤的厚度控制在30cm左右，保证抽出的泥浆中不再含有泥块为止。第一次清孔，把钻头提距孔底 500~800mm，利用钻具的空转，送入含砂量小于 4%的泥浆，导排出带钻渣的泥浆，直到满足清孔要求。 第二次清孔，利用灌注导管进行。将清孔设备连接至导管口，依据高压风管接入高压风，形成清孔系统。砂石泵的排出量与泥浆输入量相当，使孔内水位基本保持一致，以防孔壁坍塌。同时，泵量相对平缓，不应过大，避免吸垮孔壁。

当井管运输到施工现场后，要对过滤器的缝隙是否符合要求进行详细检查，先测量孔深，再对井管滤水管逐根丈量，并做好记录。按照本工程地层富水情况，合理下入井管、缠丝滤水管。在整个下管操作过程中，必须保证滤水管位置居中。并在滤水管上下两端分布一套直径小于5cm的扶正器，保证下管精度。在成孔过程中或在终孔时，需从孔径、孔深、孔壁完整性、沉渣厚度、垂直度等方面进行质量检验。成孔检测标准表1所示：

表1 成孔检测标准表

5.填滤料和洗井

在井管和孔壁之间填入直径在3~8mm 之间的砾料，填料厚度控制在120mm 左右，沿着管井四周均匀填入。洗井时采用空压机联合活塞洗井方法。先利用空压机清洗，接着再用活塞洗井，循环往复，直到井管通畅、水清为止。达到正常抽水时含沙量体积比小于1/100000 的要求。每根井管活塞清洗不能少于两次，且每次提升活塞不能低于2小时，空压机洗井不能少于2个台班，以最大限度上保证降水质量。但洗井终止标准为水较清澈为止。回灌井在洗井完成上述工序之后，进入等待状态，待降水实际情况而确定回灌量。

6.安装潜水泵和管路系统

在潜水泵及管路系统安装之前，需要先检查的电机和泵体情况，确认达到设计和标准要求之后，才能进行安装。必须保证潜水电机、电缆及接头具有足够的绝缘，并合理配置保护开关，保证其能安全运转。整个安装过程中，要保证各连接部位绝对密封，严禁存在漏气问题。管路要和就近的排水管道相互连接，降水井抽出的水可用于施工用水。

7.试抽水

当潜水泵、管路系统等全部安装之后，可开始试抽水，启动抽水泵，抽试成功，表示该井成井完成，可投入使用。

四、排水和降水效果分析

降水与排水施工完成之后，对井身结构施工误差进行了全面检测，具体检测结果如表2所示：

表2 井身结构误差要求表

虽然在整个工程施工过程中，遇到了多次暴雨，但水位变幅比较小，都在基底之下，并没有对施工和基坑本身造成影响。降水初期总出水量大约为20000m3/天，地下水位则只能下降到基底1.5m以上，此后出水量增加到23000m3/天，地下水快速下降致基底1.0m 以下，整个基坑在施工期间，涌水量变化比较小，一直到施工结束，基坑排水量始终维持在23000m3/天左右。当底板形成之后，基坑外部减压井启动，降水井顺利完成封堵工作，有效保证了整个工程施工质量。

五、结束语

综上所述，本文结合工程实例，分析了地铁站临近及下穿高架桥工程的降水与排水施工技术，分析结果表明，降水和排水在深基坑工程施工中极其重要，对施工进度、基础安全等方面皆有较大影响。结合工程实例，选择与之相适的降水和排水施工技术是降水成功的关键。降水井及回灌井联合施工方法在地铁站临近及下穿高架桥工程的降水与排水施工中具有良好效果，既能及时排除渗水，为施工营造一个干燥的环境，而且还能顺利完成降水井封堵工作，值得大力推广应用。