地铁车站基坑降水施工技术

董 红

（中国水利水电第八工程局有限公司，长沙 410000）

0 引言

某地铁车站采用明挖顺筑法施工，为地下两层岛式站台车站，属于换乘车站，采用双柱三跨箱型框架结构，总体长度为235.42 m，标准段宽度为23.5 m，总体高度为14.99 m。该车站地貌属黄河冲洪积平原的阶地地貌，地势平坦宽广，场地较平整，无明显坍塌、滑坡、泥石流等地质灾害。该车站基坑开挖深度在20 m以上，具有较高的地下水位，所以降水就成为了该基坑施工最主要的内容之一。

水文地质情况如下。

（1）该车站区域并没有地表水流过，而地下水属于潜水类型，主要依存在粉土、粉砂以及黏土层当中。该区域稳定水位埋深在21.5～23.1 m 范围内，地下水常年在1～1.5 m范围内变化。

（2）从相应勘察资料可知，该区域地下水主要通过降水入渗、地表水下神、地下水侧向径流等方式进行补给，水力坡度约0.5‰，径流条件相对较差。地下水主要通过蒸发以及径流等方式进行排泄。

（3）从勘察资料可知，该区域地下水对于混凝土结构具有一定的腐蚀性，若是钢筋处在干湿交替情况下具有弱腐蚀性，处在长期浸泡的情况下具有微腐蚀性。

通过勘察结果可知，该车站的换乘节点位置地下水位位于地下三层板之上2 m位置，所以为了有效解决地下水对于车站施工造成的影响，确保地铁车站基坑稳定性，保证地铁工程的有效建设，需要对车站基坑降水施工技术进行分析研究。

1 地铁车站基坑降水施工技术分析

1.1 降水方式的设定

该地铁车站的基坑工程主要位于粉质黏土以及松散类型的地层当中，为了确保基坑稳定性，需在开挖前进行降水。从现阶段来看，基坑开挖降水的方式较多，例如深井点降水、明排降水、轻型井点降水等等。从案例工程情况来看，由于其降水时间较为集中并且水位相对较深，所以明排降水以及轻型井点降水的方式并不合适，无法满足基坑开挖、基础干施工的要求，所以要采取深井点降水的方式，能够避免基坑发生突涌的问题，能够保证基坑开挖以及封底时的安全性，降低对周围环境的影响[1]。

1.2 降水设计情况

（1）基坑涌水量的设计

一般情况下基坑涌水量可以按照下式进行计算：

式中：Q为基坑总涌水量，m3/d；L为基坑长度，该案例为31.85 m；B为基坑的宽度，该案例为23.04 m；K为渗透系数，该案例为2.12 m/d；H 为抗浮水位到含水层底板的距离，该案例为24.5 m；h为动水位到含水层底板的距离，该案例为17.56 m；S 为基坑水位降深，该案例为6.94 m；R为降水影响半径，该案例为100.03 m。

按照上述相应参数通过上式对于基坑涌水量计算能够得到该基坑总涌水量为799.53 m3/d。

（2）井点管埋设深度计算

在进行井点管埋设深度计算时，需要充分参照该区域的具体指标来进行，包括：地下水水力坡度、降水后水面距离基坑底部的高度、降水期间地下水位变化幅度、过滤管的长度等等，可以参照下式进行深度计算：

式中：h 为井点外露高度，该案例为0.3 m；i 为降水范围内水力坡度，该案例为0.5‰；L 为井点管到基坑边缘距离，该案例为6 m；Z 为降水过程中地下水降水情况，该案例为4 m；Y 为井管埋设面到基坑底的距离，该案例为24 m。

按照上述相应参数通过上式对于井点管埋设深度计算能够得到该基坑埋设深度为30 m。

（3）单井最大允许出水量计算

可以参照如下公式计算单井最大允许出水量：

通过上式对于单井最大允许出水量计算能够得到q=215.68 m3/d。

（4）井点数量以及布设

可以参照如下公式计算井点数量：

式中：n 为井点数量；Q 为基坑涌水量，该案例为799.53 m3/d；q 为管井单井出水量，该案例为215.68 m3/d。

通过上式能够计算所需井点数量为4。在井点布设时需要参照场地具体条件、抽水影响因素等来进行。该降水井到基坑边缘和边坡距离设定为6 m，不同井距离设定为12 m。

（5）抽水装置选择

水泵是降水井最主要的抽水设备，选定水泵时要按照单井出水量（215 m3/d）和流量以及扬程等来确定，该案例选定水泵流量为12.5 m3，扬程为40 m。为了确保抽水的有效性，每井设置1套抽水设备，同时要留有2套进行备用。

为了确保抽水泵能够持续稳定运行，要为其配备减压启动箱以及水位调节开关。一旦抽水泵出现过载、堵转等故障时，通过减压启动箱可以及时将电源切断，能够防止电动机发生损坏，可以延长电动机的使用寿命。另外，水位调节开关能够按照井内部水位情况开启或者关闭水泵电路，能够确保良好的降水效果[2]。

1.3 降水管井施工以及降水情况分析

1.3.1 降水井管构造以及降水设施

为了能够有效降水，需要在每口降水井设置深井泵，确保其能够连续抽水。

（1）深井泵。该基坑工程主要采用扬程为40 m的潜水泵，每口井都要设置潜水泵，同时要配备有胶管或者铸铁管用于吸水。为了能够对流量进行有效调节，需要在井口安装阀门，并且将其通过夹板进行固定。

图1 井管构造示意图

（2）井管。井管构造如图1所示，主要采用PVC波纹管，通过胶带对于不同管的连接位置进行密封，同时利用铅丝将其扎紧。在PVC 波纹管不同波纹之间通过10号钻头进行钻孔，一般相隔100 mm打一孔，之后将160目的尼龙网均匀缠在滤管之上并且将其绑牢，同时要在井管外部填充5#～10#的砾石，确保其填充到地面。

（3）集水井以及排水明沟。要将所抽出的地下水排入到集水井当中，之后再利用排水明沟将其排入到周边下水道中。

（4）排水管道。降水井的排水管道主要采取的是DN50的PVC管道，为了能够明确总抽水量，要在管道上部装设流量计，以此来为基坑开挖时间作为参考。

1.3.2 降水井施工工艺

（1）根据本基坑的具体情况，该案例采取的是正循环钻机和配套设备设施成孔施工。要委派专门人员对进料进行监督，要严格控制井壁管、过滤管、回填砂以及黏土等材料质量。之后进行护孔管的埋设，一定要保证其垂直性。然后实施钻进清孔，为了确保钻进深度，在钻进之前一定要测量好钻具的长度。在钻进过程中需要对每一层进行准确记录，一定要保证降水含水层的准确层位以及岩性。

（2）要参照设计井深的情况预先进行井管的排列以及组合，之后通过吊车进行下管，一定要确保井口标高的统一性。要确保井管能够平稳进入到孔中，为了确保井管的垂直性、避免其斜靠到井壁上，在井管外部要填筑一定厚度的填砾，同时在滤水管上下各设置两组扶正器，确保环状填砾间隙厚度在150 mm以上。

（3）填砾料。在进行填砾料之前需要在井管内部下钻杆知道距离孔底0.3～0.5 m范围，之后为了避免杂物落入到井内，需要对井管口进行密封，之后参照井管构造在其中填入砾料，在填筑的同时也要测量填砾料的高度。一般情况下滤料要大于滤网孔径，要确保砾石滤料满足级配要求，并且控制其杂质含量小于或等于3%，将其回填到地面之下1.5 m位置。

（4）洗井。为了能够确保洗井的有效性，务必要通过“活塞+空压机”的方式进行洗井，一直到井内部出现清水为止，确保井底部沉砂小于或等于20 cm。

1.3.3 降水运行

（1）在完成基坑围护结构并且桩体砼符合设计强度之后可以进行抽水，以便降低水体深度，为后续的基坑开挖打好基础；

（2）在降水运行时一定要加强相应水位的观测，要实时了解承压含水层水头的变化情况；

（3）在降水井水头下降到设计标准规范时，就需要对抽水量进行调控，以便控制水头下降幅度，防止由于降水造成的地面沉降；

（4）在降水运行过程中需要委派专人进行24 h看守，一定要对各项质量进行准确记录[3]。

1.3.4 降水井的质量检测

需要参照《建筑与市政降水工程技术规范》、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》、《地下铁道工程施工及验收规范》等标准对于降水井质量进行检测，具体的检验标准和内容如表1所示。

表1 管井施工质量检验标准

1.4 降水井封井处理

对于基坑内部降水井来说，若是停水之后发生水位回升的问题，会对基坑的安全造成较大影响，所以在完成降水之后需要通过相应措施实施封井处理。

（1）首先要在施工底板砼之前的井口处设置ϕ650 mm×3 mm 的钢护筒，要控制钢护筒高度超出底板顶面100 mm左右。为了确保封井的效果，通过地板防水板将钢护筒底部包裹严实，同时要在防水板周围以及底板中心钢管上缠绕橡胶止水条，利用其遇水膨胀的性质能够对钢管和砼接缝进行密封，防止地下水从此处露出，在车站完成施工之后需要停止水泵运行，之后再进行封井。

（2）在封井过程中需要在井内部浇筑微膨胀混凝土，一定要确保所用混凝土强度超出底板强度一个等级以上。另外，在距离筒口150 mm 位置焊接4 mm 厚度的钢板，在两者焊满之后要将超出板面的护筒切除掉，其他部位要采用同样的混凝土实施浇筑并捣实，具体如图2所示。

图2 车站底板降水井封井示意图

（3）在基坑内部布井过程中，要尽可能避免和底板梁、钢筋密集位置相重叠，若是无法避开的情况下，底板钢筋穿过井口时采用绕行的方式。若绕行有困难时，切断后在四周加设构造钢筋进行加强处理[4]。

1.5 对于基坑残留水的有效处理

在降水施工过程中，基坑内部潜水层周边容易留有一定量水滞留，为了有效排除这些积水，可以在基坑内部以及周边挖出排水沟，通过这些设置将积水引入到集水坑排走[5]。

1.6 降水辅助措施

1.6.1 降水监测措施

（1）降水监测的内容。要采取相应措施对于基坑降水情况进行监测，具体内容包括：降水时地下水位变化情况；降水时单井出水以及含砂量情况；基坑周围地面沉降情况；基坑周围给水、污水管管线的沉降情况等。

（2）水位观测孔以及沉降观测点设置。一般情况下在车站两端头井分别设置2个水位观测孔，此孔的直径控制在50～70 mm，确保井深达到最大下降水位之下2～3 m左右。

（3）监测频率。抽水过程中水位没有达到设计深度之前，一般要按照3 次/天的频次进行单井出水量的观测；在水位满足设计降水深度之后就可以调整为1 次/天。对于雨季阶段来说，一般控制监测频率为2～3次/天。

1.6.2 备用电源措施

为了保证降水期间抽水持续作业，防止长时间停电造成水位回升，影响地下结构施工，降水施工期间考虑备用200 kW发电机[6]。

2 结束语

轨道交通已经成为了我国缓解交通压力、方便人们出行最重要的措施之一，近些年在我国很多城市都开始了地铁建设。地铁车站是地铁建设中的重要组成部分，地铁车站建设过程中最重要的内容之一就是基坑施工，基坑施工过程中常常会遭遇较高水位，影响基坑的稳定性。本文主要以某地铁车站为例介绍了地铁车站基坑降水施工技术方面的内容，能够对地铁车站基坑降水施工提供一定参考和帮助，对于提升车站基坑稳定性具有现实意义。