富水粉砂地层基坑集水井快速施工方法

陈朝阳，王冰，徐泽，赵鹏程，范曙光，王乃龙

（1、中铁四局集团第二工程有限公司，江苏 苏州 215131；2、无锡地铁集团有限公司，江苏 无锡 214000）

1 工程概况

无锡地铁3号线11标长江路站共有5个附属基坑，基坑内设置有集水井坑中坑和电梯井坑中坑结构，全站共有12个坑中坑。原设计中7个坑中坑无坑底加固措施，5个采用三轴搅拌桩半边加固，设计加固体空桩水泥掺量不小于7%，实桩深约6m水泥掺量不小于14%。

以设计有半边三轴搅拌桩的坑中坑为例：主体结构底板厚度0.6m，坑中高边开挖深度3.1m，矮边开挖深度1.5m，开挖尺寸2.7×3.2m，结构壁厚0.6m。

1.1 地质情况

根据长江路站附属地质资料，主基坑的土层自上而下分别为①1层杂填土、①3层淤泥质填土、③1层黏土、③2层粉质黏土夹砂质粉土、④1层黏质粉土、④2层砂质粉土夹粉砂。坑中坑位置位于④2层砂质粉土夹粉砂地层中。

1.2 水文情况

根据地下水赋存条件，本场地地下水类型主要为松散岩类孔隙水，具体包括：全新统潜水层（二）、全新统微承压水（三）1、上更新统承压水（三）2。

1.2.1 新统潜水含水层（二）

潜水含水层（二）主要由表土层（①1层杂填土和①3层淤泥质填土）组成，该层土厚度0.5～4.6m，平均2.26m。该层地下水补给来源主要为大气降水及周围京航大运河的水体补给。局部（例如在较深的老河道处）与下部的微承压水（三）1具水力联系。

1.2.2 全新统微承压含水层（三）1

该含水层由③2层粉质黏土夹黏质粉土、④1层黏质粉土和④2层粉砂夹砂质粉土组成。该含水层在本标段全线分布，富水性一般。其补给来源主要为上部潜水的垂直入渗及周围河（湖）水网的侧向补给、邻区的侧向补给。其排泄方式主要以向周围河（湖）水网的侧向迳流或对深层地下水的越流为主。故该含水层对基坑施工影响较大。

1.2.3 上更新统承压水（三）2

该含水层主要由⑦2层黏质粉土组成。该含水层局部分布，水量一般。其补给来源主要为侧向径流补给，其排泄方式主要为侧向径流及对深层地下水的越流补给为主。该含水层对车站主体基坑端头井下沉段有一定影响，需增设承压水降水井兼做观测井，施工时按需降水。

开挖之前，我部已根据设计要求，完成围护结构施工，并提前20d进行预降水，并通过实测水位标高，在确保满足设计“开挖前水位降至底板下1m”的要求下，使水头降至坑中坑底标高下1m，再进行开挖。

2 施工要点

在进行基坑开挖过程中，严格按照“分层、分步、对称、平衡、限时”5要点。基坑见底后，仔细检查围护结构不出现渗漏水情况。

在集水井开挖过程中，所有的坑中坑均出现了管涌、返砂现象，坑中坑开挖约0.5～0.8m左右时深，周围砂层便逐渐向内涌动，导致侧壁无法成型、深度也无法顺利向下开挖至基底标高，如果用挖机快速、强行下挖，基坑的边由于砂层向下坍塌，会导致每个边比设计扩大1.5m左右，坑底最多能够成型10min左右就会逐渐向上淤实、隆起，导致标高不足、尺寸超挖等结果。而此时检查所有的降水井内的水头高度均还在坑底向下至少1m，无其它异常。

第一个坑中坑（即1号出入口集水坑）出现涌砂后，立即启动应急预案，调配了松木桩、袋装水泥、钢板、钢筋、棉被、土工布、堵漏王、水泵等应急物资。先后使用了坑底水泥土拌合加固、插打木桩、塞棉被、插钢板等方式，通过不断摸索、改进，共计历时8d才最终处理完毕。

项目部通过对该坑中坑施工进行总结，最终形成了“先进行坑底加水泥搅拌回填固化反压，然后在侧边进行插打止水钢板，形成封闭结构，再将钢筋笼整体吊装入槽”的方式，使后续每个坑中坑的处理时间缩短到了1.5d左右。

具体方法如下：

①提前集水井钢筋笼在地面按设计尺寸整体绑扎，并在底板与集水坑侧壁拼缝处焊接止水钢板，为防止钢筋笼吊装变形，还需要将钢筋笼各拉钩位置与纵横向主筋都焊接，并在钢筋笼内预先放置芯模，并用定位筋限定牢固，防止移位；

②开挖之前准备好棉被、快速水泥、钢板、电焊机等各项应急物资，防水卷材工人和材料等开挖各工序准备就绪；

③用挖机迅速进行坑中坑开挖，挖至基坑开始无法成型时（一般约为0.8～1m），继续快速下挖至1.5m左右，倒入2t快速水泥，并视侧壁回淤情况回填部分弃土，用挖机下挖翻拌，翻拌深度至少比坑底再低0.3m，使总深度达1.8m。拌匀后用抓斗下压密实基坑四周；

④此时向下吊运3块（若有一个边有坑壁加固则只需2块）厚2cm、每边长度比设计大20cm、深度1.8m钢板做外侧模以及钢筋若干，由于基坑内空间有限，此工序约需要30～40min，快速水泥可以形成一定的强度。待钢板准备就位后，沿设计尺寸外扩20cm位置向下插打钢板，并在基坑内侧贴着钢板边缘向下插打2m长φ28的钢筋。用人工锤击辅以挖机拍打来向下插打钢板、钢筋，并用人工辅助开挖坑内多余的淤土。待开挖至设计位置后，用焊机将钢板彼此相连。

①快速进行防水卷材铺设。

②钢筋笼吊装就位。

③快速进行集水井底板混凝土浇筑，浇筑时在芯模上要放置压重块，防止芯模上浮。

3 结语

通过采取以上方法，后续出入口每个坑中坑的处理时间缩短到了1.5d左右，较1号出入口节省了约5d的时间，有效减少了基坑涌水涌砂暴露的时间，降低了风险。随后本方法同样运用于该类地层条件下的风井下翻梁施工，取得了成功。并且后续相邻标段施工也遇到了此类问题，并借鉴了此方法，均取得了成功。