地铁车站暗挖施工PBA 中地下水处理措施研究

李志鹏

（北京市政路桥管理养护集团有限公司市政工程七处，北京 100144）

1 暗挖工程地下水处理的重要性

一方面，采取有效的治水措施有助于维护工程安全，因为地下水会对围岩稳定性造成影响，尤其会影响到松散破碎围岩和软弱质围岩，同时地下水还会使围岩承载力下降，从而使结构发生变形失稳问题。如果地下水和地表的水体水系相互连通，可能造成隧道结构内大范围受淹，严重破坏结构成品，甚至引起人员伤害问题。在开挖初支期间，会因失水造成围岩失水固结，从而使建筑物以及地表发生沉降现象，同时若失水期间带出有泥沙，很可能引发坍塌等严重安全事故[1]。所以，采取有效的治水措施有助于规避上述危害因素，维护工程安全。

另一方面，采取有效的治水措施有助于保证地下工程质量。此类工程中地下水发育会直接影响初支喷射混凝土的质量，降低隧道结构整体强度。另外，如果中、强风化地层初支没有和基岩紧密贴合，地下积水有可能使隧道结构出现上浮问题。若工程所在地相关地下水具有一定腐蚀性，尤其会腐蚀钢筋、混凝土等物质，地下水渗漏问题会使隧道结构质量下降，甚至使结构受到破坏[2]。所以，有必要在工程建设期间采取有效的治水措施，减少或规避地下水对工程质量的影响。

2 案例概况

北京地铁12 号线远大路站为PBA 工法暗挖双层岛式车站，车站全长304.7 m，站台宽度12 m。车站暗挖段主体结构为两跨拱形直墙结构，结构长304.7 m、结构宽21.3 m（局部25.5 m）、高16.30 m，中心里程处地面标高为51.5 m，覆土约7.75 m。车站底板进入地下水2.327（标准段）～3.527（加宽段）m，车站结构区间内未分布有效隔水层。由于远大路站1 号、2 号、3 号施工竖井设置于车站主体结构正上方，施工方法特殊，难度、风险较大，且车站主体下穿远大路主路以及众多大型市政管线，周边环境十分复杂，变形控制要求高，因此，对该层地下水的处理尤为重要。

3 地铁车站暗挖PBA 施工中地下水处理措施

如远大路站采取管井降水处理措施，面临以下问题：（1）结构入水深度大，地层渗透系数高，且有大量涌水，没有有效隔水层，所以降水施工难度高；（2）地面有诸多限制条件，一些部位难以施作降水井；（3）大降深时具有较大降落漏斗，水量能迅速补给充足，若用大功率潜水泵，会使砂层流失严重。

综合考虑周边环境及结构安全等因素，研究采用以深孔注浆止水为主辅助明水引排的方式作为该车站的治水措施。注浆范围为车站底板以下2.5 m，注浆布置示意图见图1。

3.1 止水施工方法

作业设备采用工程钻机引流钻孔，双重管回抽式注浆，交替压注颗粒型WSS 中AC 浆和溶液型AB 浆。远大路站深孔注浆实施范围是远大路站底板下2.5 m，两个导洞之间进行注浆止水。本止水措施主要通过全段面辐射深孔注浆加固处理，对不同区域的注浆达到所需压力强度，浆液对土体的渗透、挤压和劈裂，沥干和挤走土体中已有水体，使得形成止水帷幕的同时，达到开挖土体稳定无明水和流沙的效果，保证站台层开挖安全顺利进行。

3.2 确定试验段

综合考虑各方因素，将远大路站里程范围为右SSK102+380.75.000～右SSK102+400.75.000 为深孔注浆试验段，注浆范围为底板以下2.5 m，两个导洞之间进行深孔注浆止水加固，底板深孔注浆止水范围如图1 所示。

图1 远大路站车站注浆布置示意图

3.3 分区钻孔和注浆布置

底板试验段期间打孔279 个，孔径为42 mm，孔位间距0.5 m，呈梅花形布置。钻孔时，垂直入射角度钻进，要求孔位偏差为±5 cm，钻孔偏斜率最大允许偏差为0.5%。车站站台层土方在开挖至地下水位线以上0.3 m 时临时封底，封底采用100 mm 厚网喷混凝土，然后将钻机就位，进行垂直及斜向外侧打孔注浆，垂直打孔深度为5.3 m。

为满足工程工期要求，在每个分区当中将中桩当作分割线，划分为A、B 两块。施工中先对其中的A 块展开钻孔注浆作业，将B 块当作通道。在A 块施工结束后，再对B 块开展注浆作业，此时A 块视作通道，直至形成注浆整体，这种施工方法基本不会影响后期土方开挖作业。

对车站进行纵向分段，每段长度为20 m，共分成15 段，相邻段中间设有注浆隔水墙，由此保证每一段都保持独立且完全封闭的空间。

3.4 深孔注浆

3.4.1 孔位布置

由测量人员按要求放出加固区域的孔位线，编号后由专人做孔位预检记录。

3.4.2 成孔

钻机按指定位置就位，调整钻杆的垂直度。第一个孔施工时，要慢速运转，掌握地层对钻机的影响情况，以确定在该地层条件下的钻进参数[3]。密切观察溢水出水情况，出现大量溢水出水时，应立即停钻，分析原因后再进行施工。每钻进一段，检查一段，及时纠偏。

3.4.3 浆液配置

本次配置的浆液为WSS 无收缩溶液型AB 浆，按照技术及相关规范要求，可根据水量大小条件调节浆液凝结时间，目前暂定浆液凝结时间为6 s。

浓度调整原则：先稀后浓，根据进浆量和注浆压力的变化，及时调整浆液浓度，长时间不上压力，进浆量大，则调浓一级，压力上升快，则调稀一级。浆液必须严格按配比调配，搅拌必须有足够的时间以保证A 液、B 液和C 液浓度均匀。

3.4.4 注浆

注浆孔开孔直径不小于42 mm，严格控制注浆压力，同时密切关注注浆量，当压力突然上升或从孔壁、断面砂层溢浆时，应立即停止注浆，查明原因后采取调整注浆参数或移位等措施重新注浆。注浆施工应遵循以下要求：

1）注浆前检查注浆管路及连接件、孔口管、止浆塞等，并进行试压。注浆开始前应检查高压管路连接是否牢固，过程中应控制好注浆压力，防止因压力过大产生事故。

2）注浆施工应经常观察泵压和流量的变化，防止出现工作面漏浆、跑浆及串浆等情况。

喷入管设置完毕后，将端点进行关闭而进行横喷射切换。一般喷射量为30～80 L/min，将喷入材料施加压力，可以实现水平渗透效果。止水加固范围内注浆压力P 值为1 MPa 或该纵向深度的注浆量≥2 m3时，通过控制分段凝固时间来控制纵向不同距离的浆液喷射位置而开始新一轮注浆。回抽钻杆（注浆管）长度控制在0.3～0.5 m 范围内。

3.4.5 注浆施工顺序要求

1）跳孔注浆：跳孔注浆可以有效地逐步实现约束注浆，使浆液逐渐达到挤压密实，促进注浆帷幕的连续性，并且通过逐渐提高注浆压力，利于浆液的扩散和提高浆液结石体的密实性。

2）由下层到上层进行注浆。

3）由外侧到内侧进行注浆，宜将注浆区域围住形成注浆区域的挤密、压实，有效实现约束注浆，提高注浆效果。

3.4.6 回抽一节钻杆

严格控制提升幅度，每步不大于15～20 cm，匀速回抽，注意注浆参数变化。重复注浆步骤3.4.4 和3.4.5，直至该孔注浆达到注浆范围要求。

注浆期间，工程部派技术员进行现场旁站，记录注浆机压力，当注浆压力达到0.8～1.0 MPa 并趋于稳定5 min 以上，即可回抽钻杆20 cm，继续注浆，持续此过程，直至该孔注浆完成。

1）真空泵抽水。开挖土层当中会有部分滞水难以顺利排出，此类水选用真空泵抽水。

2）引排措施。一些积水会渗流至仰拱上，对于此部分水，可专门设置导流管，也可在墙壁下部布设排水沟以及集水坑，结合渗流情况及时抽排。

3）效果检测。在完成注浆作业后，要合理布设水位观测点，由此在注浆后抽出积水后观察地下结构水位变化情况，结合相关信息明确注浆加固效果。在土体开挖施工期间，要结合开挖面含水量情况和坑内抽水井具体抽水量明确实际阻排水效果。

4 结语

综上所述，对于地铁远大路站暗挖施工地下水的处理，综合考虑各方因素，选择采用注浆止水措施为主的措施，通过深孔注浆止水、引排措施、真空抽水相结合的方式，有效控制并有效疏干了作业面的地下水。结合在车站内实施分区注浆及有效的工序衔接，在未对整体工期构成影响的同时，帮助本工程顺利完成了主体结构的施工，值得类似工程借鉴。