无止水帷幕基坑降水技术探讨

无止水帷幕基坑降水技术探讨
发表时间：2019-01-09T10:32:55.880Z 来源：《防护工程》2018年第30期作者：宁振国[导读] 结合西安地铁一号线半坡车站工程实例，介绍了湿陷性黄土地区地铁车站深基坑坑外降水措施以及设计系数的合理选择，保证地车车站深基坑开挖过程中不会出现中桩间坍塌状况以及作业的无水性，并以此来实现整个基坑开挖施工阶段的安全，为类似工程提供参考宁振国
中铁二十局第五工程有限公司云南昆明 650200 摘要：结合西安地铁一号线半坡车站工程实例，介绍了湿陷性黄土地区地铁车站深基坑坑外降水措施以及设计系数的合理选择，保证地车车站深基坑开挖过程中不会出现中桩间坍塌状况以及作业的无水性，并以此来实现整个基坑开挖施工阶段的安全，为类似工程提供参考。

关键词：湿陷性黄土；地铁车站；坑外降水
1.工程概况
西安处于湿陷性黄土地区。

本站以位于动力东路、纺建路、纺北路、长乐东路及坊西街交叉口转盘中部的半坡站为例，地形总体平坦，地面高程在412.14～417.96m之间，站区地貌单元属浐灞河二级阶地，本站呈东西向，属于明挖地下三层车站，站台为岛式站台，结构为双柱三跨箱型结构。

设计中心里程为YDK30+031.000，车站总长134.8m，标准段宽22.0m，扩大段宽26.2m，车站基坑最大开挖深度为27.4m，基坑安全等级为一级。

车站主体基坑围护结构采用Ф1200mm@1600mm钻孔灌注桩，基坑内设四道支撑。

车站主体采用明挖顺做施工，局部施工则使用盖挖顺方法。

2.区域水文地质概述
地铁站土质分层（自上而下）分别是杂填土、素填土、新黄土、粉质黏土、粗砂、卵石土等。

场地地下水水位埋深介于13.60～19.50m，地下水高程介于397.03～401.60m之间。

地下水位年变化幅度约1.50～2.00m。

该车站区域内历史最高水位为400.00m，设计中抗浮水位及抗渗水位分别为404.00m和 402.00m。

该区域的地下书主要分布地层为新黄土、粗砂及卵石土层，在粉质黏土区，其存在连续分布的弱含水层。

地下水补给来源：外径流补给、降水及局部水管渗漏；地下水排泄方式：人工开采、蒸发剂潜水越流。

3.降水方案设计及确定
要想实现对于明挖深基坑降水技术的应用，其中首要的一项工作就是对讲述方案进行设计及确定。

在这一过程中，应首先对区域内地下水头的各个参数进行计算，然后根据计算结果进行对比分析，进行降水方案设计及确定工作。

经过专家论证后，结合半坡地铁站水文地质情况，决定采用基坑外神水管井降水方案。

3.1降水井基本参数
降水井直径选取600mm，井管内径400mm，rw=0.2米，含水层厚度选取22.7米。

根据西安市地铁一号线半坡站《岩土工程勘查报告》中的建议值，含水层渗透系数K选取8.86m/d。

3.2降水井深度
图1 井管结构图
4.降水井施工技术及应用
一般来说，现阶段降水井施工工艺主要以钻井为主，在钻井过程中较为常用的设备为旋转钻机、回旋钻机及锅锥钻机。

结合先前西安市深水管井施工经验，本次施工选择锅锥工艺进行降水施工，具体工艺流程如图2。

图2 降水井施工工艺流程图
4.1井位施放技术
在进行井位施放过程中，现场施工人员应对施工区域内的地下管线分布情况进行详细的核查，在核查过程中，对于无法确定的管线分布区域宜采用人工挖探孔工艺进行处理，待确定地下无管线分布后，应用锅锥工艺进行施工。

在实际的施工过程中，可以通过局部调整降水井间距的方式来有效的避开施工过程中的障碍，并以此来保证施工的高效进行。

需要注意的是，在施工过程中，应保证降水井中心与围护结构之间的距离以及降水井总数量不可减少。

4.2 降水井成孔技术
半坡地铁站深基坑降水管井成孔施工工艺主要为锅锥钻机成孔。

标准要求：将水管井井径误差为±20mm，垂直度误差为≤0.1%，深度
应符合设计深度。

4.3 下管及替浆工艺
在降水管下管施工阶段，现场施工人员应使用替浆工艺将全井孔内泥浆置换为清水，待替浆完成后进行下管操作。

4.4 降水井管选择及施工
半坡地铁站井管为无砂混凝土滤水管，其主要被放置于预制混凝土管协之上，下放过程中应缓慢下放，待管口与井口距离为200mm 时，进行节井管连接，并使用尼龙网将接头处裹严，并在其竖向使用铁丝和竹条进行固定，以此来防止上下错位。

需要注意的是，在进行井管下管过程中，应保证井管的垂直，并将其保持在井孔中心。

此外，井管还应最少高出地面200mm，并加盖防水雨布进行临时保护。

4.5 滤料填充工艺
待井管下入完成后，应及时进行滤料填充。

滤料应以天然圆砾为主，并保证其符合标准规范要求。

在填充过程中，应保证滤料填充的连续性及均匀性，并对填料速度进行合理的控制。

4.6洗井工艺
洗井操作发生在下管、填料完成之后。

在洗井工艺应用过程中，应使用潜水泵反复抽洗至水清砂净，并在洗井过程中密切观察水位及水量的变化情况。

4.7排水管路
排水管路宜采用直径为300mm的PVC管，将其布置在基坑四周，并使用50mm的白塑料管或者胶皮管将水泵引至地面排水管道。

需要注意的是，在进行排水管路施工时，排水管径口大小应结合现场实际进行确定。

5.地铁深基坑降水作业概述
5.1 潜水泵及泵管安装技术概述
一般来说，在进行降水作业时，潜水泵及泵管宜安装在距离境地1.5-2.0m之处。

在开展降水过程中，应首先对单井的出数量及出水含沙量进行一一检查；然后根据现场土体渗透性及基坑周围环境，对降水速度及降水量进行严格的控制。

为了保证降水不对周边环境造成非常严重的影响，因此，在实际的降水技术应用过程中，应将深基坑降水与深基坑开挖进行密切配合。

在降水方法方面，宜选用分段、集中及匀速的方法进行降水操作，对于主体结构的深基坑而言，其主要采用分层降水法。

待结构施工完毕后，应立即停止降水，并及时进行回填。

5.2 做好抽水含砂量控制工作
对于地铁车站明挖深基坑浇水技术而言，标准规范对其抽水含砂量的要求为：粗砂＜1/50000；中砂＜1/20000，细砂＜1/10000。

通过对抽水含沙量进行控制，可以有效的防治由于抽地下水而导致地面沉降这类不良事件的发生。

当深基坑内含砂量较大时，则可以通过上提水泵的方式进行抽水含砂量控制，如果含砂量依然较大，则需要重新进行洗井操作。

6. 降水辅助技术及环境保护策略
6.1做好降水过程中的相关监测工作
为了保证深基坑降水技术应用过程中不会对区域内地质及水文环境造成严重的影响，应保证降水作业的均匀性、连续性，严禁应用突击降水方式。

因此，在实际的降水技术应用过程中，应做好相应的监测工作。

首先是应做好对于降水过程中降水作业进行监测，以此来保证保证降水作业的均匀性、连续性；其次，应做好周边建筑物及环境的监测工作，保证地面一定范围的安全，在进行周边环境监测时，应对场区地下水动态变化进行实时监测，必要时应采取相应的处理措施。

6.2降水辅助措施概述
在进行深基坑降水监测时，要想真正发挥出其检测的积极作用，不仅要采取相应的监测措施，还应采取相应的辅助措施来防止由于外界因素影响导致基坑变形问题的出现。

在实际的辅助措施应用过程中，在基坑开挖极端，应在基坑周边30m范围内设置相应的沉降观测点，并在基坑内设置水平位移观测点。

在实际的监测过程中，当地面沉降或者变形或者水平位移超过警戒值时，应及时的对施工参数进行调整。

基坑降水期间周边地表沉降情况详见图3。

图3 基坑周边地表沉降曲线图
7.结束语
对于西安地区的地质地貌及水文特征而言，相比于其他地区的降水工程，其存在着较大的特殊性，不仅地质因素决定了该地区地铁车站明挖深基坑降水难度较大，而且要将水位降至27m以下，在该地区也鲜有成功案例，因此，必须引起足够的重视。

（1）在进行降水方案设计及确定讲故事，应对区域内部的工程地质特征及水位地质条件进行严密的勘查，结合基坑形状及实际的经济技术实力选择合适的降水方案。

（2）一般来说，降水技术具有专业性及地域性较强这一特点，因此，具有类似的工程经验就显得尤为重要。

以西安半坡地铁站为例，应选择由本地区经验丰富的设计单位的降水设计方案，并选择专业的施工队伍进行施工，以此来趋避由于降水工程本身或者降水不到位给后续施工带来的风险。

（3）做好降水效果的监测工作，结合现场实际，及时的对方案进行优化调整，并采取相应的措施，实现早日降水，以此为后续施工提供良好的保证
（4）就施工现场湿陷性黄土地区而言，对于深度不大且宽度小于20m的基坑，宜采用基坑外深井管技术进行降水；对于深度不大但宽度大于20m的基坑，则宜采用内外结合深井管降水。

参考文献：
[1]江正荣．地基与基础施工手册．北京：中国建筑工业出版社，l999.
[2]张永波，孙新忠．基坑降水工程．北京：地震出版社，2001.
[3]龚晓南．深基坑工程设计施工手册．北京：中国建筑工业出版社，1998.
[4]建筑施工手册（第四版）编写组. 建筑施工手册（第四版）.北京：中国建筑工业出版社，2003.。