地铁车站深基坑综合降水施工实例

地铁车站深基坑综合降水施工实例摘要：基坑施工过程中降水方法较多，实际工作中由于受地质条件，施工环境等各方面影响，采用单一方法既解决不了实际问题，又费时费力费钱。

因此，将多种防水降水方法综合利用，不仅能消除地下水对基坑的威胁，而且还能取得较好的经济效益。

关健词：地铁车站深基坑综合降水一工程概况及降水要求某城市地铁2号线一车站全长467.3m，车站宽度19.1m（标准段），站台宽10.4m，最大宽24.5m（车站端头井处），底板埋深15.96m（中心里程处），顶板覆土3.0m。

车站主体为地下二层双跨闭合箱型框架结构，采用明挖顺筑法施工。

周边主要建筑物有河南电视台8号演播厅、帝豪汽车展厅、雷诺汽车展厅、丰田汽车展厅，以上建筑物位于基坑深度3倍范围内，对于基坑的设计施工有一定的影响，施工时需要进行详细的监测。

本站施工范围内的管线16条，另有横穿车站的一条电力线和两条污水管线不能迁改，需进行悬吊保护。

要求将坑内水位降至开挖基坑底板以下0.5m，保证无水开挖。

二工程地质和水文地质情况1、工程地质车站地貌类型为流水地貌，地貌类型属黄河冲洪积平原，场地起伏不大，地势较平缓。

地面高程88.115～88.565m。

地层由上至下分别为：(1）层杂填土（Q4ml），层厚0.8～8.5m。

(2-1）层：褐黄色粉土（Q4al），层厚0.89～13.90m。

(2-2）层：灰黄色～黄褐色粉砂（Q4al），层厚1.6～5.4m。

(2-3）层黄褐色细砂（Q4al），层厚0.8～12.7m。

(2-4）层褐黄色粉质粘土（Q4al），，层厚0.5～9.9m。

(3-1）层褐灰色粉土（Q4al＋l），层厚0.6～8.7m。

(3-2）层：灰黑色粉质粘土（Q4al＋l），层厚0.6～6.7m。

(4-1）层褐灰色粉土（Q4al），层厚0.6～6.8m。

(4-2）层褐灰色粉砂（Q4al），层厚0.5～14.3m。

(4-3）层灰黄色细砂（Q4al），层厚0.7～19.1m。

(4-4）层黄灰色～灰色中砂（Q4al），层厚1.8～14.6m。

(4-5）层浅灰色粉土（Q4al），层厚1.5～9.1m。

(4-6）层黄褐色粉质粘土（Q4al），层厚1.1～9.0m。

2、水文地质本区浅层含水层以粉土、砂层为主，属松散岩类孔隙水，地下水类型为潜水，直接接受大气降水补给，受季节性影响明显，水量较丰富，埋深1.0～4.0m。

根据资料，车站区域地下水水位年变幅为2.0m，判定本场地3～5年最高水位高程为85.0m，目前本区地下水受城市开采影响，地下水位变化受人为控制，车站地下水位高程80.56～89.93m，平均84.40m，地下常水位在3.5m左右，地下水位高。

三降水方案选择深基坑围护结构主要有地下连续墙、钻孔灌注桩+止水围幕、咬合桩、SMW 桩及土钉墙等，考虑该车站地质条件、施工环境及经济技术等因素，选用钻孔灌注桩+止水围幕的围护结构方案。

为满足施工安全、基坑稳定和地面沉降要求，该车站采取坑内降水、坑外止水措施，保证所有降水井均将水位降至基坑底0.5m 以下。

止水方案：○1对正常施工部位，于钻孔灌注桩外设置咬合深层水泥搅拌桩，形成止水围幕；○2在悬吊管线部位，由于部分管线不能移动，无法施作搅拌桩，故采用高压旋喷桩止水；○3对因外界环境因素引起的止水围幕施工冷缝处，亦采用高压旋喷桩。

降水方案：基坑降水常用的方法有明沟排水和井点降水两种。

井点降水方法有轻型井点、管井、电渗井点、喷射井点、深井井点等。

根据本车站地质条件、施工环境、水位降深要求等因素，采用深井管井降水为主（基坑开挖施工前）、集水井明排为辅（基坑开挖施工期间）的综合降水方法。

四 降水设计1 计算基坑总排水量车站总长度为470米，标准段宽约19.1m ，主体基坑深度约为16.2米。

基坑底以上土层自上而下为：杂填土<1>，粉土<2-1>、细砂<2-3>、粉质粘土<2-4>、粉土<4-1>，细砂<4-3>，中砂<4-4>,粉土<4-5>，粉质粘土<4-6>。

基坑开挖深度16m ，处于潜水含水层。

根据国家标准《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》（GB50307-1999）中表8.5.8-2，地下水流向切穿含水层的条形基础计算公式，估算基坑涌水量：2B lg lg )2(366.1S)S (2H L --+-=R S S H k R k Q式中 ：L —基坑长度（m ），L=466.4m ；B —基坑宽度（m ），B=18.7m ；Q —基坑出水量（m3/d ）；k —渗透系数（m/d ）；H —静止水位至含水层底板的距离（m ）；R —影响半径（m ）S —设计水位降深，设为底板标高下1.0m ，S=13.0m 。

根据规范中有关公式，结合勘察场地的实际边界条件，按拟建车站基坑开挖形状，预计基坑涌水量详见下表1：表1 基坑涌水量预测表注：1）本站主体基坑尺寸，依据设计提交的钻孔布置平面图图解，附属结构未予考虑；2）渗透系数取值考虑了基坑降水实际情况（基坑周围打帷幕桩）为基底涌水，而基底地层为中细砂。

3）影响半径根据抽水试验得出。

3 单井出水量计算根据施工经验和现场的施工机具，管井外径D=500mm，漏管长度取6m。

1）单井最大允许出水量计算3102kDlq⨯=式中：D——管井外径；L——漏管长度，l=6m；k——渗透系数，k=15m/d。

计算得q=754m3/d2）抽水试验得出的单井出水量根据抽水试验，出水量在120~360 m3/d之间，得出q=240 m3/d，小于允许单井出水量，因此取q=240m3/d。

4 井点数量的确定n=1.1*Q/q式中： n——管井数量，口；Q——基坑涌水量，23231m3/d；q——管井单井出水量，240m3/d；所需管井数量：n=1.1*Q/q= 96口布井时根据场地条件，为方便基坑开挖，在距基坑两侧围护桩2m布置两排。

5 井点间距的计算井点间距按下式计算：l an =其中：a—井点布设间距；l—基坑长度，取463.7m；n—布设点数，基坑内两排布设，取48；通过计算得井间距为：10m，含水层分布不均处采用了不等距布置，如图1所示。

图1 车站基基坑降水井布置平面图（局部）6 井点管埋设深度井点管的埋深主要取决于的基坑的开挖深度、降水区域内地下水水力坡度、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、过滤管和沉砂管的长度等，井点管埋设深度可按以下公式计算：Hw＞Hw1+Hw2+Hw3+Hw4+Hw5+Hw6式中：Hw——降水井深度(m)；Hw1——基坑深度，取16.2m；Hw2——降水水位距离基坑底要求的深度，取1.0m；Hw3——Hw3=iro;i为降水区域内水力坡度，取1/10，ro为降水井排间距的1/2(m)；Hw4——降水期间的地下水位变幅（m），取1.0m；Hw5——降水井过滤器工作长度，取6m；Hw6——沉砂管长度（m），取1.0m；计算得井点管的埋设深度为：（16.2+1.0+（0.1*5）+1.0+6+1.0）=26.0m。

7 抽水设备的选择根据单井每天出水量（240 m3/d）及各种水泵的流量，扬程等参数，选择每小时10～20m3流量，扬程35～40m的水泵做为降水井的抽水设备，抽水设备每井一套，另外预留总数量的10%计10套备用。

抽水泵配备减压启动箱和水位调节自动开关。

当抽水泵由于某种原因发生缺相、过载、欠压、堵转时，减压启动箱能及时切断电源，有效避免电动机的损坏，可有效确保和延长水泵的使用寿命。

水位调节自动开关能根据井内水位变化及时开启或闭合水泵电路，保证降水效果。

五降水施工1 三轴搅拌桩施工三轴搅拌桩在钻孔桩施工后，土方开挖前施工。

搅拌机在下沉过程和提升过程中注入水泥浆液，同时严格控制下沉和提升速度。

（1）水泥搅拌桩施工顺序每根桩的施工顺序为：桩位测量放样→桩机就位→喷浆搅拌钻进至设计深度→喷浆搅拌提升至桩顶停浆面→提钻及冲洗→桩机移位进行下一组桩施工。

（2）施工机具及材料采用JB160步履式三轴桩机施工，水泥使用32.5号普通硅酸盐水泥。

掺入量和水灰比是搅拌桩施工确保工程质量和顺利施工的重要指标。

水泥浆的具体掺入量及水灰比应通过现场实验，本工程选定的水灰比为1.5。

（3）搅拌桩施工方法1）、测量放线根据坐标基准点，按设计以及外放量放出桩位，设临时控制桩，填好技术复核单，提请监理验收。

2）、搅拌机就位钻机定位前使用挖机开挖1400mm（宽）×2500mm（深）（宽、深可根据现场实际情况适当调整）沟槽作为导沟，确保为桩位提供导向装置。

在沟槽外侧测量定位控制桩根据桩位标志进行桩机定位，定位后桩机应平稳、平正，第一次施工时用全站仪器校准桩机垂直度，后续正常施工时用铅垂检查其垂直度。

3）、搅拌及注浆三轴搅拌机从地面开始边钻边注入浆液，到桩底后开始提升注浆。

严格控制下沉和提升速度，在桩底部分重复搅拌注浆，并作好原始记录。

搅拌机下沉时喷浆量控制在每幅桩总浆量的70%左右，提升时喷浆量控制在30%左右。

水泥掺入量和水灰比量是搅拌桩施工确保工程质量和顺利施工的重要指标,水泥掺入比20%（质量比），水泥浆的水灰比不大于2.0。

4）、成桩待水泥搅拌桩达到一定硬化时间后，将沟槽回填压实。

5）、检测搅拌桩施工完成后，按设计要求的项目进行检测，确保施工质量符合设计和规范要求。

2 高压旋喷桩施工旋喷桩是利用高压泵将水泥浆液通过钻杆端头的特制喷头，以高速水平喷入土体，借助液体的冲击力切削土层，同时钻杆一面以一定的速度（20r/min）旋转，一面低速（15～30cm/min）徐徐提升，使土体与水泥浆充分搅拌混合凝固，形成具有一定强度（0.5～8.0MPa）的圆柱固结体（即旋喷桩），从而使深基坑侧壁得到加固并达到止水效果。

（1）施工机具及材料主要机具设备包括：高压泵、钻机、浆液搅拌器等；辅助设备包括操纵控制系统、高压管路系统、材料储存系统以及各种管材、阀门接头安全设施等。

水泥应采用32.5 强度等级普通硅酸盐水泥，水灰比为1：25。

为消除离析，一般再加入水泥用量3%的陶土、0.9‰的碱。

浆液宜在旋喷前1h 以内配制，使用时滤去硬块、砂石等，以免堵塞管路和喷嘴。

浆液配比为水∶水泥∶陶土∶碱=1.25∶1∶0.03∶0.0009（2）施工工艺旋喷桩可根据工程情况和机具条件采用单管法、二重管法和三重管法三种，本站采用的为三重管法。

工艺流程为：（1）先用振动打桩机将带有活动桩靴的套管打入土中，然后将套管拔出一段，拔出地面高度大于拟旋喷的高度，然后拆除上段套管；（2）安放钻机和慢速卷扬机，用以旋转和提升旋喷管；（3）将旋喷管通过钻机盘插入孔内；（4）接通高压管、水泥浆管、空压管，开动高压泵、空压机和旋转钻机进行旋喷。