地铁车站深基坑开挖降水及岩溶预处理

马彦驰

中铁二十二局集团轨道工程有限公司（100040）

0 前言

地铁工程是一个城市建设的重点工程，其建设质量和里程数是衡量一个城市发展水平的重要评价指标。地铁建设工程中，面临的一个重要问题就是车站深基坑的设计、施工及监测等。一般，将开挖深度超过5 m 的基坑列为深基坑的范畴。基坑随着开挖深度的增加，对降水及岩溶预处理技术提出了更高的要求。据文献记载，我国已经取得了数万平米超大型深基坑及深度30 m 的深基坑的设计与施工的成功经验[1]。

地铁车站一般都位于人流量和建筑物密集的城市中心地带。在深基坑开挖过程中，由于存在大量的市政管线分布及道路载荷，加之部分城市地质特征属于饱水土质，这些都给基坑开挖带来了一定的困难。如何克服以上困难，作好基坑开挖过程中的降水及岩溶预处理，具有重要的工程指导意义。

1 工程项目概况

广东珠三角城际轨道广佛环线广州南站至白云机场GFHD-02 标工程为金融城站（不含）～设计终点 （含）（里程范围上行线DSK20+005-DSK46+746.6/下行线 DXK46+721.6），正线全长 26.591 km。GFHD-02 标二工区全长2.193 km，包含DSK42+167～587 明挖隧道、DSK42+587～849 太和车站、DSK42+849～DSK43+670 明挖隧道及 DSK43+830～DSK44+360 明挖隧道土建工程。

其中太和车站为地下两层车站，里程范围DSK42+587～849，车站中心里程 DSK42+710，车站总长度262 m，站台有效长度210 m。太和车站采用明挖顺做法施工，基坑宽度为47.5～72.9 m，基坑底埋深20～28 m，为大跨度明挖深基坑工程，基坑围护结构为地下连续墙+3 道混凝土支撑形式，地下连续墙厚度为1 000 mm，采用工字型钢接头。车站范围内的线路纵坡及各层板的坡度为2‰。

隧道总长度共计1 771 m，含站前明挖隧道DSK42+167～587 段，长度为 420 m，基坑宽度 18.92～13.33 m，深度21.428～18.35 m；含站后明挖隧道两段（分别为DSK42+849～DSK43+670，长度为821 m；DSK43+830～DSK44+360，长度为 530 m），基坑宽为13.1～19 m，深为 10.88～19.5 m；含单洞双线带隔离矿山法隧道 DSK43+670～830 段，长度为 160 m。DSK42+587～+849 太和车站，长度为 262 m。2018年8 月-2018年 12 月期间，对太和车站 DSK42+587～+849 段进行地质勘查，勘查资料揭示该区域共有溶洞土32 个 (全线溶洞土共计117 个，其中最大7 500 m3，最小 2.96 m3) 。

2 地铁车站深基坑开挖降水措施

2.1 降水措施

根据本工程围护结构支护特点及土方开挖方案，本工程采用基坑内管井降水技术。

根据水文地质条件，对地表水、地表径流以及在雨季施工时，可利用场地周边新建排水沟、基坑周围截水沟，采用明排方法做好基坑外的排水、截水工作。

根据现场地质条件及施工条件，结合类似工程经验，本工区拟采用基坑内管井降水方案，降水深度为透水层或基坑最深处以下1.5 m。基坑内基岩层则采用基坑内设置积水井与排水沟疏排水，纵向设置积水井沿两侧坑壁交叉布置，间距为30～50 m。排水沟沿基坑壁走向布置，对于基坑坑底汇水、侧壁渗水、降雨雨水等统一引入积水井内，采用潜水排污泵就近抽排至基坑外排水沟，最终汇入市政排水管网。

2.2 降水井设计

文章中，依据条形基坑潜水完整井预测模型预测站前明挖区间、车站、站后明挖区间的涌水量。条形基坑潜水完整井预测模型可以用公式（1）表示为：

式中：Q表示涌水量（m3/d）；k表示渗透系数（m/d）；L表示条形基坑长度 （m）；B表示条形基坑宽度（m）；H表示静止水位至含水层底板的距离（m）；R表示影响半径表示设计水位降深（m）。

表1 涌水量预测参数取值及计算结果

预测站前明挖区间、车站、站后明挖区间涌水量时，公式（1）中各参数取值及预测结果见表1。

根据以上计算出的涌水量，降水井拟采用直径600 mm 管井，并按照“钻进成孔→清孔换浆→下井管→投滤料→洗井→安装潜水泵及管路系统→试抽”等工序对基坑降水进行处理，直到基坑内降水水位降至基坑下1.5 m 时为止。在降水过程中，观测降水抽出的地下水含泥量，发现水质浑浊时，分析原因及时处理，并要求其含砂率不大于1/200 000。

3 地铁车站深基坑岩溶预处理措施

在岩溶预处理时，对明挖结构应遵循岩溶处理、基底处理、围护结构、主体结构、施工期涌水及运营期风险防治方案等方面协调统一考虑的原则；影响工程安全的溶（土）洞均应处理；工程影响范围内的非全填充溶（土）洞均应处理，对于全填充溶（土）洞应根据填充物性质、地基承载力、周边环境等情况确定处理方案；溶（土）洞处理由太和车站小里程向大里程进行施工，单个溶（土）洞处理按照由外向内的原则进行处理[2]。素混凝土填充示意图和太和站3 号溶洞平面示意如图1 所示。

溶（土）洞处理形式及计算原则：溶(土)洞处理分为水泥浆填充、 素混凝土填充后水泥浆嵌缝处理。溶（土）洞填充量估算原则是：勘察报告绘制的溶洞平面面积×溶 （土） 洞范围内钻孔揭示洞高平均值×填充率（空洞为1.2、半填充0.7、全填充0.3）。

图1 素混凝土填充示意图和太和站3 号溶洞平面示意

4 结语

地铁车站深基坑开挖降水及岩溶预处理对于地铁工程的高质量建设具有重要的作用，只有采取合适的处理措施，才能最终确保工程项目的顺利进行和建设质量的达标。因此，文章的方法具有一定的应用价值，可以在类似工程项目中进行推广。