地铁车站基坑降水施工技术研究

王轩，蒋丽君

地铁车站基坑降水施工技术研究

王轩，蒋丽君

（桥梁智能监测与风险预警河南省工程实验室，河南交通职业技术学院，河南 郑州 450003）

基坑排水一直是地下工程施工的关键所在，以郑州地铁某车站基坑降水为例，在地下粉质黏土层采用地连墙+止水帷幕，地连墙、三轴搅拌桩止水技术，取得了较为理想的止水效果，施工通过水位深度和涌水量监测，分析粉质黏土地层采用地连墙+止水帷幕技术的优越性，为类基坑降水施工提供一定的参考与借鉴。

基坑排水；地连墙；止水帷幕；搅拌桩

对于地铁工程基坑排水，较多采用降排水以及隔渗技术进行，基于目前地铁施工地质复杂的特点，降水施工方法常见的有管井降水、井点降水、抽渗并用结合降水等[1]。采用管井降水技术简单但相对细颗粒地质含水层有疏干较弱不足；对于细颗粒浅含水层多使用井点降水。陈海涛等[2]创新性采用“冷冻法拔除格构柱桩基”、“穿透车站底板分区降水”关键技术解决基坑排水施工难题；郭小帅等[3]通过实例对条形垄岗洼地地貌单元，地下水埋藏较浅基坑降水与止水进行分析。任伟等[4]采用降水试验和数值模拟研究表明，真空管井降水条件下涌水量是管井降水的1.1～1.4倍，降水时效明显；对于地铁车站埋施工，基坑深度大，如果是地下水丰富的粉质黏土大型基坑，很多施工方法效果不佳，而采用地连墙+止水帷幕技术却能达到较好的效果。

本文以郑州地铁某车站基坑降水为例，采用地连墙+止水帷幕施工达到了较好的施工效果，采用地连墙、三轴搅拌桩止水施工，通过水位深度和涌水量监测，分析粉质黏土地层采用地连墙+止水帷幕技术的优越性，为类基坑降水施工提供一定的参考与借鉴。

1 工程概况分析

1.1 工程简介

工程位于某交叉路口东西向设置，与远期4号线L形换乘，换乘节点两相交地铁结构同时施工。地下车站结构设计采用框架结构，两层三跨箱型站体，同时设置交叉渡线及停车线，现状站址处为道路和绿地，车站基坑南侧临近两座地面高大建筑，明挖法施工。标准段作业面基坑深16.6 m，宽23.1 m；基坑开挖盾构井段宽27.3 m，深达20.22 m，主体顶面约3 m土层。地铁主体区间隧道均设计为盾构作业，盾构井设计于车站两端，主线右DK10+451.644～762.901围护设计为内支撑与地下连续墙结构，主线右DK10+762.901～右DK11+065.501设计内支撑与围护桩支护结构，外侧设计采用三轴搅拌桩止水帷幕、降水井排降水。

1.2 地质、水位条件

1.2.1 地质条件

施工区域地形地貌，根据现场钻探所揭示的地层情况，结合地貌特征，本站属于黄河冲洪积平原，50 m深度范围内地基土主要为第四系（Q4）沉积地层。基坑开挖深度范围内的工程地质条件主要地层为上层杂填土、粉质黏土、底层为粉质黏土、粉砂，车站底板坐落在粉质黏土；车站换乘节点处底板坐落在细砂层中。地连墙和三轴搅拌桩止水帷幕底深入粉质黏土层。

1.2.2 水文地质条件

水文地质报告显示，距本站较近的地表水主要为如意湖及昆丽河，深水位达3.5 m。场区上部地层主要为粉土及粉质黏土，属弱透水层，且如意湖及昆丽河底铺设有膨润土防渗毯。地下水的补给、径流、排泄条件、水位及其动态特征主要为砂（黏）质粉土、粉砂、细砂及粉质黏土层，透水层属弱-中等、富水层属弱-中等，大气降水和地下水径流为主要补给来源，地表水由于地面硬化，大气降水基本排走，下渗量较小，以地下水径流补给为主，根据区域地质资料，地下水径流方向为西、西南向东及东北的径流。

2 基坑降水设计方案

2.1 降水作用

基坑降水主要防止渗水，保证明挖法坑底干燥有利于开挖；增加稳定性，有利于施工中土层颗粒流失，同时减少流砂现象出现；被动区土抗力增大，有利于减少体系变形，提高稳定性，防止坍塌；提高土体固结强度，增加有效应力，增加抗剪强度。

2.2 基坑降水范围及方案

因基坑外侧设置有地连墙、三轴搅拌桩落地式止水帷幕，地连墙、止水帷幕深入黏质粉土弱透水土层。工程降水拟降低地下水位至结构底板下1 m，主要是疏干赋存于粉质黏土、黏质粉土的空隙潜水以及粉砂层。

在地质勘察时，对土层进行了室内渗透试验，得到各土层渗透系数如表1所示。

表1 土层渗透系数成果表

层序土名室内试验渗透系数（m/d） KVKH ②21粉质黏土0.020.02 ②33黏质粉土0.400.45 ②22粉质黏土0.030.03 ②34黏质粉土0.500.60 ②41粉砂土5.006.00 ②51细砂土11.5012.00 ②52细砂土12.5013.00 ②23粉质黏土0.030.04

降水井打设后可采用单井潜水-承压水非完整井稳定流抽水试验以复核砂质粉土、粉砂、细砂土层的综合渗透系数、降水影响半径等水位地质参数。

基坑止水采用地连墙+止水帷幕，地连墙、三轴搅拌桩止水效果好，桩深达32 m，已深入粉质黏土层，施工期间，采用隔水帷幕切断潜水层、微承压水层，外地下水（潜水、微承压水）已失去水力联系。粉质黏土层厚度达7 m，渗透系数在0.04 m/d，可视为不透水的底板，排水施工中，只有大气降水的少量补给。

2.3 降水井施工

首先测放井位，埋设护筒，井位采用上人工挖探至原状土；泥浆池采用围护桩施工，钻机就位正循环施工，准备完毕并调试，开始钻孔作业，控制好泥浆指标，降低洗井难度，确保降水效果，井径误差控制小于20 mm，垂直度≤1 %。

清孔换浆，无砂滤管下入前注入清水，清孔置换泥浆，沉渣指标小于200 mm，泥浆比例控制在1.05～1.10，测定孔深确保达到设计高程。采用吊车放置无砂混凝土滤水管，首节井管管底采用混凝土托垫封堵，水泥粘接托垫与井管，8#铁丝绑扎接口，采用4根竹片连接，采用200目尼龙网进行裹缚无砂滤管管身，12#铅丝捆绑，确保降水效果，垂直缓慢吊放井管。

清空完毕采用砾料填充，井管放置设计高程，抽出钢丝绳，管井居中校核行固定，立即进行砾料填入，砾料设计指标为5 mm干净砾料，含泥量（含石粉）要求≤3%，均匀下料，保持井管垂直，防止倾斜，投入滤料不得低于设计的95%，含水层顶板上3～5 m采用黏土回填，密实回填，封孔不少于2 m。

洗井采用空压机自上而下分段进行，钢管洗井禁止软管洗井，所有洗井装备设计采用同心式或并列式，填入砾8 h内一次性完成洗井，水泵缓慢放入，禁止一次性放入井底，避免破坏井管出现涌砂。

安装水泵试抽，置于井底1.0 m以上安装潜水泵，单井单控电路，为了确保施工安全，设置漏电保护系统和水位继电制动装置，连续抽水中途避免间断。施工中如果含砂量过大，可将水泵上提继续施工，如果含砂量较大，则应该重新洗井。

2.4 对周边环境的监测

基坑排水施工，整个施工过程随时注意观察施工监测，记录并分析施工中监测变化曲线，实时掌握围护结构及周边环境的动态变化，随时观测变形范围及发展或收敛方向，出现异常情况及时处治，消除施工隐患，确保工程施工安全和质量，对基坑周边的环境进行有效的保护。

2.5 降水井的后期处理

施工降水的结构属于临时设施辅助工程，在降水工程施工完毕后及时拆除。切断供抽水用电源，拆除井下水泵、电缆。对坑外降水井用中粗砂回填沉实，近地表部分按原地貌恢复。基坑中心降水井结合后期水位观测情况在结构施工后，用微膨胀混凝土回填，上方采用钢扪板封堵，然后用防水砂浆填实，路面暗埋排水管线、电缆的后期处理：当工程施工完毕，按原路面结构恢复路面，市政排水管、电缆回复施工，局部采取加强措施。

3 结论

本文以地铁某车站基坑降水为例，以地连墙+止水帷幕技术，采用地连墙、三轴搅拌桩止水施工，有效地降低地下水位，防止基坑坡面和基底的渗水，提升边坡和坑底的稳定性，提高土体固节程度，减少土中空隙水压力，增加地基土抗剪强度，确保地下工程施工中结构的抗浮稳定性，证实了粉质黏土地层采用地连墙+止水帷幕技术处理基坑降水的可靠性。

［1］尹锢源.滨海城市共同沟建设中基坑降水施工分析［J］.地下水，2019，41（5）：232-235.

［2］陈海涛，王君，管基海，等.既有地铁车站改扩建关键施工技术［J］.施工技术，2019，48（3）：683-687.

［3］郭小帅，石守亮，何建锋，等.地铁车站基坑降水方案实例［J］.资源环境与工程，2019，33（3）：377-379.

［4］任伟，王松，王龙.弱透水地层条件下基坑降水试验研究分析［J］.现代隧道技术，2019（4）：188-191.

［5］黄河勘测规划设计研究院有限公司.郑州机场至许昌市域铁路工程（郑州段）双鹤湖北站岩土工程勘察报告［R］.郑州：黄河勘测规划设计研究院有限公司，2017.

［6］中华人民共和国住房和城乡建设部.JCJ 120—2012建筑基坑支护技术规程［S］.北京：中国建筑工业出版社，2012.

［7］李斌.既有地铁工程扩建改造技术研究［D］.天津：天津大学，2015.

U231.3

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.01.053

2095－6835（2020）01－0133－02

〔编辑：张思楠〕