浅析地铁车站深基坑降排水施工技术

周晨浩 胡 阳 季 妍 胡月远 黄亚楠

金陵科技学院建筑工程学院 江苏南京 211169

随着时代的快速发展，轨道交通凭借自身安全、便捷、节能等突出特点，在国内得到了迅速发展。同时，地铁工程建设规模也在逐步增加。地铁车站作为交通枢纽，是构成地铁建设的重要组成部分。在地铁车站施工过程中，开展地下水控制工作是重中之重。通过降水可以为深基坑施工提供一个干燥的作业环境，并且在一定程度上提升地基稳定性和安全系数，从而防止了在实际施工过程中出现流砂、管涌等不良现象。孙明祥[1]通过对比分析福州某两座地铁车站的深基坑降水设计，揭示了通过合理降水管控有助于提高深基坑施工的稳定性。宋园园、申振华[2]结合工程实例，介绍了西安某地铁车站深基坑降水工程施工方法，并揭示了降水施工要素。刘振军[3]以兖州南站某地铁车站深基坑降水工程为例，在总结降水施工经验的基础上，开展对富水地层深基坑降水工程的技术研究。地铁深基坑降水效果会直接影响到整个地铁工程的施工质量和施工周期，因而深基坑降水工作在施工过程中发挥着重要的作用。以上研究多对特定工程的深基坑降水关键技术进行分析，针对深基坑降排水施工一般性规律的介绍相对较少。本文对地铁车站深基坑降排水施工技术入手，从降水环境概况、降水施工技术、降水施工流程等方面进行阐述，对于初识地铁车站深基坑降排水施工有一定的现实意义。

1 深基坑降排水施工环境概况

1.1 工程地质情况

工程地质情况评价可以为深基坑降排水施工的选址、设计等提供地质依据。同时，结合地质情况查清降排水施工过程中是否存在不良地质因素影响，进行及时有效的调整，进而保证区域内各项地质情况满足施工要求，避免因地质条件不适宜而造成的工程损失。深基坑降排水工程应根据工程地质勘察结果，掌握下列基本工程地质条件[4-5]：

(1)工程开挖深度范围内岩土层分布规律。

(2)根据地质成因、颗粒级配等分类依据，划分土的类型。

(3)区域内各类土体密度、含水率、土粒比重等性质评价指标。

(4)区域内各类岩石地质名称、地质年代、颜色、矿物组成、风化程度、岩石质量指标RQD等的评价描述。

(5)岩体结构面、结构体、岩层厚度和结构类型的描述。

(6)区域内各类岩石的岩石坚硬程度、岩体完整程度和岩体基本质量等级的划分。

1.2 工程水文条件

通过工程水文条件，可以确定深基坑降排水影响深度及范围内各地层分布条件，进而分析出降排水过程中可能存在的难点。在此基础上，合理选择深基坑降排水方法，最终有效解决地下水对车站施工的影响问题。深基坑降排水工程应根据实际勘测结果与区域性水文资料，掌握下列基本工程水文条件[4-5]：

(1)地下水的类型和赋存状态。

(2)主要含水层和隔水层的分布规律。

(3)地下水的补给、径流、排泄条件。

(4)地下水渗流状态、腐蚀性评价、地下水位变化趋势及其主要影响因素。

(5)通过抽水试验等现场试验掌握地层水位、渗透系数等水文地质参数。

2 深基坑降排水设计方案

2.1 深基坑降排水需考虑的因素[6]

2.1.1 工程降水方式选择

工程技术人员应合理分析已有工程地质条件和工程水文情况，在施工安全的前提下，深入优化降排水施工质量，并从环境保护角度出发，尽可能减少因降排水施工而引起对环境的不良影响。最终结合施工技术可行性、成本等因素选择出最合理的降排水施工方式。

2.1.2 工程施工环境影响[7]

在深基坑降排水施工过程中，应明确站点区域地下管线、支护结构的位置分布，防止因降水引起对深基坑周边建筑物、市政措施等的损坏。同时应考虑对交通环境的影响，尽可能减少因降水设备造成对地面空间的过多占用。

2.1.3 工程施工事故预防

深基坑降排水会造成土体因失水而导致其物理力学性质不可避免地发生变化，引起一系列周围建筑物、市政公共设施等沉降、开裂、不能正常使用的工程问题。因而为保障深基坑降排水工程的顺利进行，需要提前做好预防工作，采取合理有效的措施。

2.2 深基坑降排水方法

结合现有深基坑降排水施工经验，常用的降排水方法有井点降水法、集水明排法和截水法三种[8]。根据实际工程需要，可以采用单一降水方法，也可以采用多种降水方法相结合的形式，进而利于制订科学合理的深基坑降排水方案。

2.2.1 井点降水法

井点降水法是在深基坑开挖前，在其四周等间距敷设一定数量的降水井，降水井可单独敷设，也可以通过井点连接共同降水。地下水汇入降水井，然后通过抽水设备将地下水抽出。井点降水法设备简单且适用范围广，井点降水法常采用的井点类型有：轻型井点、管井井点、深井井点等[9]。

2.2.2 集水明排法

集水明排法是在深基坑两侧或四周设置排水沟，并按一定间距设置集水井，地下水通过排水沟汇入集水井，然后通过水泵将水抽走。集水明排法施工成本低，适用于粗粒土层和渗水量小的黏土层，且通常要和其他降水方法结合使用[10]。

2.2.3 截水法

截水法是在深基坑四周设置特定的地下阻挡支护体系，常用的阻挡体系有：地下连续墙、混凝土搅拌桩等。截水法对周围建筑物及地下设施影响较小，故常用于建筑物密集、地下管线复杂的深基坑施工环境。

3 深基坑降排水技术施工工艺

在深基坑降排水工程中，应针对不同的施工环境合理选择降水、排水和截水措施。综合现有深基坑降排水经验，井点降水法凭借机具简单、适用性广等优点被广泛应用于各项深基坑降排水工程中。以井点降水法为例，浅述深基坑降排水降水施工工艺。

3.1 成井施工

在深基坑井点降水施工技术应用过程中，一般可总结成以下步骤[11-12]。

(1)定位成孔：在明确地下管线及地下建筑物的分布后，工程技术人员按降水设计方案布置井点坐标。搭建相应泥浆池，调整钻机位置，控制泥浆指标，并按规范完成钻孔作业。

(2)清孔换浆：当钻孔深度满足设计高度时，往钻孔中注入清水。在清理钻孔内部杂物的同时，降低孔内泥浆密度，控制泥浆比例在1.05～1.10及沉渣指标符合设计要求。

(3)井管埋设：测量孔深无误后，进行井管埋设。埋设的井管底部密闭且管身连接牢靠，采用吊车垂直下放至指定位置，并校核井管使之居中。

(4)滤料回填：井管埋设好后，马上开展回填滤料工作。保持井管垂直的同时，沿井管四壁均匀密实回填，动态检测以保证滤料的回填高度。

(5)洗井：在滤料回填8h内用空压机洗井，按要求自上而下分段进行，直到井内部出现清水为止。

(6)试抽：在距井底1.0m以上安装水泵进行试抽，安装前需对水泵工作状态进行检查，安装过程中要谨慎，防止磕碰，确保设备安全。当试抽结果满足设计要求时，降水井才能投入使用。

成井施工流程图

3.2 降水运行

在降水井施工完成后，依次进行单井试抽[13]。通过试抽测定降水井流量和水位变化，当测定结果满足设计要求时，降水井方可投入使用。在降水运行过程中，降水施工应早于基坑开挖15～20d，工程技术人员应根据井内水位变化灵活调整抽水间隔，同时完成详尽的数据记录工作。并安排专人通过观测井对地下水位进行动态监测，实时掌握周边环境的变化，防止因抽水量过大而引起地面沉降等工程问题。

3.3 降水井的后期处理

作为辅助工程的降水结构在降水施工完成之后应及时封井，在断电情况下完成对潜水泵、井下电缆的拆除。用中粗砂、微膨胀混凝土对坑外降水井、坑内降水井进行密实回填，并用钢扪板对坑内降水井的上方进行封堵[14-15]。对深基坑外部进行场地平整恢复，在深基坑内部合理敷设排水管线和电力系统，坑内特殊区域应做好警示防护措施。

结语

地铁在缓解城市交通压力、方便人们出行方面发挥了很大的作用。在地面交通日益饱和的情况下，就需要加强对地铁工程的建设，而地铁车站深基坑降排水在整个工程建设中十分重要。就车站深基坑降排水施工技术入手，得出以下一般规律：

(1)应精准掌握降水区域内水文环境和工程地质条件，规避不良地质因素带来的影响。

(2)在已有降水技术的基础上进行多元因素分析，充分考虑技术可行性、环境影响性和风险存在性，进而设计出科学有效的深基坑降排水方案。

(3)在降水施工过程中加强工序控制，严格遵守设计要求完成布井、监测地下水位、封井等工作，并做好翔实的数据记录，进而保证降排水施工质量。