地铁车站高水位基坑降水及排水施工技术分析

聂 婧

（中铁十八局集团有限公司，天津 300222）

0 引言

在地下水位比较高的区域进行深基坑开挖时，由于防水层被切断，在压差的作用下，地下水必然不断地渗入基坑中，若不及时进行降水和排水处理，可能会导致基坑浸水现象的发生，致使施工条件极速变差，地基基础承载力不断下降[1]。同时，在动力水压的作用下，还可能引起管涌、流沙、基坑失稳等问题。如果处理不当，非常容易引发险情，造成更大的损失。因此，为确保施工的安全性，必须切实做好地铁基坑降水和排水措施，解决地下水有助于更好地保证质量和工期[2]。基于此，开展地铁车站基坑降水及排水施工技术的研究就显得尤为必要。

1 工程概述

10号线东湖站为本线自北向南第五座车站，车站北接署前路站，南接滨江东路站。车站位于广州市越秀区东湖路东侧东山湖公园内，与已建6号线及同期12号线3线换乘。车站有效站台中心里程为YCK12+309.900,设计起、终点里程为YCK12+194.900至CK12+397.700。车站为地下五层明挖岛式车站，10、12号线叠线布置，车站全长202.8 m（12号线长257.8 m），标准段宽为54.2 m，车站基坑开挖深度40.2 m。车站共设2个出入口（其中一个借用既有六号线出入口），5个紧急出入口，3组13个风亭。本站与12号线同期施工建设采用岛式叠线设置（负2层12号线，负5层10号线）。东湖站站位如图1所示。

图1 东湖站站位平面示意图

1.1 地表水

本区段水位标高为1～13 m，一般地下水埋深1～3 m。沿线地表水丰富，地下水构成主要由地表水下渗而成。东湖站位于东山湖公园内，站址东侧为东山湖水体，东山湖地表水系如表1所示。

表1 东湖站站址周边主要地表水系

1.2 地下水

东湖站勘察范围内所有钻孔均遇见地下水，线路沿线地下水水位埋藏深浅不一，初见地下水位一般埋深0.40～2.40 m（高程-1.5～7.18 m），稳定地下水一般埋深0.91～3.10 m（高程-2.10～6.35 m）[3]。通过对分层水位观测得出，各透水层地下水水位标高基本相似，个别局部填土中的上层滞水水位偏高。水位年变化幅度为1.0～1.5 m。依据地区以往经验，渗透系数一般为0.5～1.0 m/d（砾岩、含砾砂岩取大值）。基岩裂隙水为承压水，多个含水层间具有一定的水力联系。

2 地铁车站高水位基坑降水及排水施工技术

2.1 降水方案设计

根据地质勘察结果，结合本工程的特性，制定科学合理的降水方案，就案例工程而言，可选择管井降水方案，管井可沿着地铁基坑纵向均匀布置，保证相邻管井之间的间距在20 m左右。边开挖边进行降水排水处理，基坑内侧设降水井，每次降水深度为基坑开挖面以下1.0 m，基坑外侧可根据实际设回灌井，防止水位大幅下降。

东湖站采用管井井点降水，降水井井点设置在基坑内，根据设计图纸及水文地质资料确定降水井布置方案。车站主体结构施工期间应不间断地进行基坑内降水和排水[4]。应保证坑内地下水位始终低于开挖面1 m以下，并持续到车站主体回填完毕，具体情况如表2所示。

表2 东湖站降水施工统计表

为保证施工要求，项目部计划在降水井施工过程中投入以下机械设备：XR360旋挖钻1台；JKL6冲击钻5台；400t履带吊1台，135t履带吊1台；泥浆搅拌机2台；PC200挖掘机1台；AX1-165电焊机10台；泥浆实验设备1套，9 m3空压机2台。

2.2 降水井布置

由于基坑开挖广泛存在混合花岗岩残积土，该土层遇水易崩解，因此采取管井降水法。降水井由直径为1.2 m的旋挖钻成孔，每个降水井间距大约20～30 m，由直径800 mm钢管连接而成，钢管侧边有钢孔，外面包有3层4285.71 μm尼龙布，井内填充物为砾石滤水层，降水井钻过基底4 m，并用6 mm厚钢板封底。降水井沿基坑布置，具体布置示意图如图2所示。

图2 降水井沿基坑布置示意图

2.3 基坑降水井施工流程及方法

基坑降水井施工流程如图3所示。

图3 基坑降水施工工艺流程图

降水井施工具体方法为：指定专人负责进料，工程师对现场进行核查，确保井壁管、过滤管、填砂、黏土等材料的质量。不符合要求禁止开钻。井点管的埋设方法为：通过放线测量确定每个降水井点的位置，管井埋设用泥浆护壁冲击钻成孔，当钻孔深度达到设计深度之后，及时开展清孔作业，将钻孔中渣土全部清理干净，然后下入井管，滤水井管置于孔中心，在井管周围应用粗砂进行填充，井管距离地面不足1 m时，要用黏土回填，可选择分层回填方式，每回填20 cm，压实一次，并进行压实度检测，达到要求后再进行上一层回填。冲洗井管：为保证管井内部清洁无杂物，本工程在井管清洗中选择了空气压缩机进行清洗，可多次清洗，直到清水流出。安装抽水设备：在清洁好的井管中安装潜水泵进行抽水，并将管线连接到规定的水池中[5]。降水井井点大样图如图4所示。

图4 降水井井点大样图

2.4 降水运行

2.4.1 试运行

试运行是降水运行施工技术的核心环节，为保证试运行的效果，需要先对各个井口和地面的标高进行全面系统的测量，确认达到设计标准和要求后，才能进行试运行。尤其是降水井在成井时采用边施工、边抽水的方法，一口井抽完以后施工也随之完成。在基坑开挖之前，把基坑中地下水降到开挖标准面1 m以下，达到这一标准后可先暂停抽水，观察井中的出水量[6]。确认其是否满足降水设计标准，如果达到设计标准，则进行下一道工序施工，如果不达标，则继续抽水。

2.4.2 降水运行措施

降水运行控制措施如表3所示。

表3 降水运行控制措施

2.4.3 防止地面沉降

在降水操作过程中，要防止地面的沉降量超过允许标准值，以保证周围建筑工程地基基础和地下管线施工的安全性。并在基坑外侧布置水位观察井，对地下水水位进行实时监控。

2.4.4 井点管的封孔

基坑井点降水结束后，封闭钻孔时必须有监理工程师旁站，再拆除井点管封孔，并做好记录。所有未安装任何设施的钻孔要用斑脱土与水泥按1：4重量比配成的水泥浆封孔，水泥浆应采用导管输入钻孔底，要求灌注密实。在农田、风景区、公园区域水泥浆的回灌高度将停留在离地面1 m深处，剩余的孔洞选用适当大小的干土块填充击实[7]。

2.5 基坑排水

基坑外也要设置合理的排水沟或者集水井，避免雨季雨水影响围护结构的稳定性，在本工程施工中，设置了宽度为0.3 m的排水沟，集水井每隔20～40 m设置一个，均匀布置在基坑附近，集水井的直径控制在0.8 m左右[8]。

3 防止降水对周围环境产生不良影响的措施

为防止地下水位持续下降对临近地表及建筑物下水土流失造成下沉开裂过大等影响，在施工降水过程中，需采取如下措施：

首先，需对周边建筑物及地表进行沉降观测，依据取得数据，确保施工安全。一旦发现水位观测孔中的水量、水位变化超过标准值，出现局部沉降，迅速终止降水，查清原因，及时采取地下水回灌及注浆止水等措施。其次，围护结构和止水完工后形成的封闭环才具有止水作用，杜绝围护结构施工及降水施工共同进行[9]。最后，随时跟踪监测围护结构的稳定性，利用测斜管对围护结构的桩体水平变形情况进行监测，根据监测数据结果，及时调整方案。

4 结束语

综上所述，本文结合工程实例，分析了地铁车站高水位基坑降水及排水施工技术，在地下水位比较高的区域施工，采用管井井点及基坑外的排水沟和集水井分别进行降排水，其施工技术对地铁车站施工的质量、安全性、稳定性、使用寿命等方面皆有很大影响。结合工程水文地质特性，确定与之相适应的降水、排水施工技术方案，对提升施工的安全性和质量有重要意义。