地铁车站深基坑工程基坑外降水技术

地铁车站深基坑工程基坑外降水技术
摘要：沈阳地区地层透水性强，地下水丰富，主要受大气降水，地下水渗流补给。

以沈阳地铁6号线车站明挖基坑施
工为背景，分析车站的深基坑围护结构设计及降水设计。

结
果表明:通过采取合理降水管控及桩间注浆等措施，可保障基坑开挖稳定。

深基坑及周边环境实时沉降监测结果表明:在基坑降水过程中，支护结构及周边沉降都可得到很好管控。

关键词：沈阳地铁;底层透水性强;基坑外降水；
引言
目前，大多数深基坑工程开挖施工均建立在降水的基础上，以保证基坑在干燥、安全的环境中施工。

通过降水，可降低
开挖土体含水量，提高土体抗剪切强度，为深基坑开挖提供
便利。

但在深基坑施工中，基坑底部常受到承压水影响，必
要时需进行基坑承压水降水设计。

由于各区域的地质及水文
条件不同，承压水降水设计理念存在差异，不同的方案在实
际使用时也有一定差异。

本文以沈阳地铁6号线鸭绿江北街站基坑工程为例，分析降水方案对基坑围护结构水平、竖向位移及周边环境沉降变
形。

根据监测及数据分析得出，在富水地层条件下，坑外降水方案对深基坑开挖及周边环境都能起到良好的管控效果。

一、工程概况
鸭绿江北街站位于沈阳市皇姑区鸭绿江北街-森宏鑫建材交易市场南侧，中心里程为YK10+258.191,采用半盖挖法。

（一）工程地质情况
根据勘察资料，该场地地基土主要由人工填土、粘性土、砂类土、碎石土以及泥砾地层组成。

其围护结构采用钻孔灌注桩加内支撑形式，围护桩有效长度均在30m以上。

（二）工程水文情况
场地见有两层地下水，第一层为上层滞水，主要赋存于表层杂填土内，现场测得地下稳定水位埋深为1.60-3.20m。

主要受大气降水、地下水渗流补给。

第二层为承压水，主要赋存于⑤-2粉细砂、⑤-3中粗砂地层中，现场测得地下初见水位埋深约为32.0-41.0m。

现场测得地下稳定水位埋深约为27.0m。

地下稳定水位水头标高为30.0m。

主要受地下水径流补给，根据地区建筑勘察经验，估计年水位变化幅度在
1.0～
2.0m。

车站范围内地面标高为57.04～59.16m，据调查北侧南小
河河道水位汛期水位为57.8～58.2m，高出车站最低点地面
约0.8～1.2m，汛期积水约2万立方水。

（三）基坑支护结构设计
本车站采用1道混凝土支撑+3道钢支撑+1道换撑。

第一道钢筋砼支撑截面为800*650mm，冠梁截面为
1000*800mm，支撑水平方向间距为6m；挡土墙厚200mm，防
撞墙300mm，高度按照设计地面为1930mm～2730mm；钢支撑
均采用φ800mm，t=20mm钢管支撑（基坑明挖段为φ609mm，t=16mm），钢支撑水平方向间距按3m布置。

二、基坑降水及排水设计方案
（一）降水井效率设计
对于围护结构的明挖施工，需及时疏干开挖范围内土层的含水量，保证基坑开挖过程中土体的干燥。

因此，开挖前需
要在基坑内设置若干疏干井，基坑外设置若干降水井。

根据一般降水施工及基坑开挖情况，结合本工程地质特征，同时考虑施工、技术、经济条件，在浅层疏干降水时，按照
有效抽水面积计算。

本次降水工程疏干降水井单井有效抽水
面积a井取300m2。

坑内降水井数量按下式确定：
n = A / a
井
式中：n—井数(口)；
A—基坑需疏干面积(m2)；
a井—单井有效疏干面积 (m2)。

本工程降水井数量布置情况如下表：
表2-1 降水井设计表
（二）降、排水设计
本站基坑底为粉质黏土，地下水丰富、需降水量大。

坑外设置降水井，降水井标准间距15m，共设置63口，安装
10m³/h潜水泵。

基坑内设置疏干井，共设置30口，安装
10m³/h潜水泵；基坑四周设置排水盲沟，规格为300×300mm，每40m设置一处集水井1000×1000×1000安装污水泵。

采取有组织排水，排水管线主要型号采用φ325mm钢管，各井位只管连接主管统一对外进行排放。

（三）降水井构造与设计
1.降水井井径600mm，疏干井井径600mm，管井采用
φ400无砂水泥管。

2.降水井长度26m，上部4m采用水泥井壁管，下部22m
采用φ400无砂水泥管，并外部缠绕60目纱布，外部采用
3-7mm滤料填满，滤水管下口封死；疏干井采用无砂水泥管，外部缠绕60目纱布，采用水洗豆石滤料填满，纱布重叠部分不小于30%。

3.滤水管底部采用φ16@200钢筋封底，钢筋下部采用竹
片及两层60目纱网封底；设置长度为1.00m的沉淀层，防止井内沉砂堵塞而影响进水，沉淀层采用3-7mm粒料填底。

三、基坑降水的主要技术管控措施
（一）主体围护结构处的桩间注浆止水
在基坑内部施工过程中降水，对于围护结构的密闭性要求较高。

在基坑开挖过程中，为防止主体围护结构的渗水、桩
间土流失，需提高主体围护结构桩间止水效果。

在基坑开挖前，对鸭绿江主体围护结构存在渗漏风险的桩间，采用
WSS(无收缩后退式注浆)注浆进行注浆止水，注浆范围自基底下10m到地面下5m。

（二）潜水残留水处理
由于受潜水含水层底板梯度的影响，在局部粘性土层或潜水含水层底板处会出现渗水线，这部分水若处理不好将带出底层中大量细颗粒物质，导致围护结构背后地面沉降，桩间土严重流失，影响基坑开挖施工。

出现这种情况时，为了防止坑壁塌方，应放慢速度，及时在坑壁设计盲管导流，并在槽边挖盲沟集水，再将集水排走。

导流管采用长0.5m的
φ25mm塑料管，做成花管并缠绕80目尼龙纱网。

盲沟贴坑壁挖，宽300mm，深度300mm，并在盲沟中填φ4-6mm砾石。

（三）现场管控
1.土方开挖:土方开挖过程中，严格执行“开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖”的要求。

2.桩间处探挖：通过现场严格管控土方开挖过程中桩间处的探挖，在每层土方开挖前先对钻孔灌注处进行探挖，查看桩间处土体含水率是否正常，保证桩间处未出现渗漏。

3.强化降水井管理：基坑施工过程中，对降水井进行全天候倒班制监测管理，强化管理人员对于降水井重要性意识观
念，确保降水过程中降水井的正常使用。

在现场设置备用库房，保证降水设施出现问题后能够及时进行更换。

4.降水技术管控：降水过程中，要对管线、建筑物、地下钻孔灌注等进行监控量测，严格控制沉降速率及累计沉降量。

降水过程中应严格参照下列原则进行管控：按照降水范围宜
小不宜大、时间宜短不宜长、深度宜浅不宜深的原则进行降水：尽量减少开挖时长，缩短降水周期，减少对周围环境的
影响；随挖随降，按需降水;设置智能监测系统，实时跟踪
管控；在周边敏感建筑物附近进行场地协调，布设应急回灌井，防止出现地面沉降等不良影响。

（四）沉降变形情况
深层降水引起的地面沉降包括瞬时沉降、固结沉降、土体流变引起的次固结沉降三部分。

由于次固结沉降作用时间较长，在计算中主要考虑主固结沉降，并按照分层总和法进行
计算管控。

相关计算公式参阅文献[7-8]。

根据监测项目控制值要求，各监测项目控制值如表3所示。

表3地铁车站基坑施工监测项目控制值
注 : f 为轴力设计控制值 ; L g 为差异沉降两点间距离 ; L 为倾斜监测
点两点间距离长度 ; H为建构筑物高度。

根据实际检测情况来看，自2022年10月鸭绿江北街站基坑开挖以来，至2023年3月见底，基坑外侧最大总沉降为13.74mm，主体围护结构桩顶竖向位移为5.6mm，管线沉降为6.85mm；由于设计的合理和管控到位，该站的整体围护结构
变形情况及降水引起的外部周边环境影响较小。

四、结论
（一）车站基坑施工中，对于降水井的管控至关重要，直接影响到基坑开挖的成败。

（二）本工程根据地质条件、优先采用技术工艺成熟、施工效率高、成本较低的管井、大口井降水方法。

在降水过程
中可以发现土体空隙中的自由水一般在30天内基本被抽出，前期土体渗流通道未形成，抽出量小，后期因地下水径流影
响形成渗流通道，抽水量大，水头基本保持稳定。

降水井抽
水可明显看出底层水补给量很大，必须使疏干井的影响半径
足够，并保持一定的抽水速度，来保证整个基坑底板的稳定。

参考文献
[1]王峥．地铁车站基坑降水设计分析[J]．中国标准化，2019
(8):99．
[2]李琼．地铁施工监测及其款据库研究[M]．武汉:华中科技大学出版社，2011．
[3]华南理工大学．地基及基础[M]．北京:中国建筑工业出版社，1988.。