地铁车站深基坑开挖的降水施工技术

马军陈俊卫

首先，深基坑开挖施工方法相对较多，主要为放坡挖土方法、盆式挖土方法等。同时在施工地质环境差异性相对较大的影响下，施工人员在实际施工期间应结合实际地质环境、施工深度、施工场地附近建筑分布情况等对深基坑开挖施工方法进行明确。在对其方法进行选择前，工作人员应对相应的施工参数进行明确，对分层开挖施工深度等参数进行了解与掌握。选择完善的深基坑开挖施工方法，可使其与施工设计方案具有较强的统一性，进一步提高施工质量。在深基坑开挖前，施工人员还应对进行相应的排水施工，使井点降水满足相关需求，在开挖深度达到施工设计标准时，应在第一时间对底板与垫层进行浇筑施工。在深基坑开挖期间，施工人员应提高对相关控制点的重视程度与保护力度，树立相应的保护标示，防止在实际施工期间施工设备与其发生碰撞对支护工程以及工程梁等造影响。其次，为了防止浅层地表中的各种地下工程对深基坑施工效率产生影响，在实际施工前，施工人员应在施工位置实行挖方施工，在挖方施工深度为1.5米左右时，在真正进行深基坑施工。这种方法可较高降低支护施工高度，从而减少施工成本。同时地下水对支护施工也有较为严重的影响。施工区域地下水含量相对较大时，会引发管涌、渗漏等安全问题，因此在深基坑开挖期间应提高对排水设备规划的重视程度，并结合施工地下水实际情况制定完善的解决方案，提高深基坑支护施工安全性与稳定性。在地下水流向对施工进程造成影响时，施工人员应提点对地下水位进行控制。在地下水位高于深基坑底部时，可对截水以及降水方法进行使用。在深基坑施工位置为陡坡时，挖方施工应与支护施工同时进行。

2概况

某地铁车站外包长度200.6m，标准段宽度19.7m，结构型式为地下二层双跨箱型框架结构，11m岛式站台中间站，底板埋深为17.14m～19.05m。

主体结构场地内揭露的地下水属第四系空隙性潜水，主要赋存与上更新统冲洪积粉质黏土、砂及中更新统湖积层粉质粘土、砂层中。粉质黏土层透水性弱，砂层透水性好，富水性强。

钻孔及民井内量测的地下水稳定水位埋深15.90～16.80m，水位高差0.89m，水位年变幅最大为2.69m。潜水补给主要为大气降水和灌溉的入渗补给，主要流向WN36度方向。

3井点降水设计方案

3.1降水井点布置

降水应至少在基坑开挖前二十天开始进行，并确保降水效果。根据地质及地下水文情况，基坑采用管井井点法降水，降水井沿基坑周边均匀闭合布置。降水井与围护桩之间的净间距取为1.90m。降水井间距为13.71～21.01m（多为15.00m），布置30口降水井，另外在场地中部布置2口观测井，成井参数砼降水井。观测井可作为首降井使用。

成井施工结束后，在疏干深井内及时下入潜水泵、铺设排水管道、电缆线等，电缆与管道系统在设置时应注意避免在抽水过程中不被挖土机、吊车等碾压、碰撞损坏，因此，现场要在这些设备上进行标识。抽水与排水系统安装完毕，即可开始试抽水。

3.2施工顺序

成孔机械进出场、定位、埋设护孔管、钻进清孔、无砂管、填滤料、止水、

洗井。

4降水保证措施

本工程基坑降水特点是水位降深不大，周边环境主要为城市主干道。根据这些特点，对降水引起的地面不均匀沉降的原因进行分析，认为降水造成地面沉降的原因来自两个方面：①水位下降引起地面附加应力增加导致土体压缩变形；②降水井反滤层失效导致地层颗粒流失过大，出现地面沉降。

（1）水位下降导致的地面沉降

①沉降计算分析：

处于地下水位之下的土体，当地下水被疏干时，浮力消失，所消失的浮力转化为自重应力，其自重应力增加值相当于浮力消失值，并可视等同于原始状态下土体附加应力增加值。土体在附加应力作用下产生压缩变形的公式如下：

式中，S为最终沉降量（cm）；为压缩系数（MPa-1）；为孔隙比；为附加应力（MPa）；H为压缩层厚度（cm）。

从公式中可以得出，沉降量与附加应力成正比，附加应力与水位下降深度有关。因此，可分阶段进行抽水，控制水位降落曲线，使之平缓下降，减小不均匀沉降。

②防止降水不利影响的措施：

减缓降水速度，保证均匀出水，减少地下水对含水层的潜能作用。

严格控制降水阶段，延长降水时间，使水位降落速度减缓，减小因降水引起的不均匀沉降。除此之外施工工程中需加强对周边建构筑物及管线的沉降位移观测，及时发现异常。如有异常，须立即停止降水并通知设计单位。

降水井应连续运转，尽量避免间歇和反复抽水，以减少再降水期间引起的地面沉降。

降水井反滤失效导致的地层土颗粒的流失

采用管井法的井点降水，如果降水井反滤层效果不理想，将会使地层土颗粒随降水水流流动而流失，随着降水的时间延长，有可能导致地面沉降。

在黄土层中的降水，因土颗粒的流失导致的地面沉降很少。采取以下措施对此类影响加以有效控制：

①控制降水井施工时的滤料质量，提高滤料的过滤作用；

②在抽水时，注意观测水中的含泥砂量，大于1/10000时应停止抽水，查找原因。

5异常水处理措施

5.1降水动态观测

降水井施工完毕，抽水开始后，按照设计及规范要求频率进行地下水位监控量测。

对监测记录应及时整理，分析水位下降趋势，预测开挖工作面的地下水位，并根据水位变化情况调整开泵地段和开泵数量，在保证工作面无水作业的同时，减少地下水资源无谓排放。

根据观测记录，及时分析降水过程中不正常状况及产生原因，提出调整及补充措施，确保达到设计降水深度。

5.2降水过程中特殊情况的应急处理

无论在降水施工期间还是在降排水维护阶段，都有可能发生局部少量涌水，需采取一些有针对性的处理措施，才能保证土建结构施工在无水条件下进行。在采取应急处理措施之前，应作出详细的应急处理施工方案，并经监理工程师核准后再进行实施。

6基坑降水引起地面变形的解决方法

（1）有效利用基坑外围的监测点，对坑外的水位变化和沉降量进行实时监测，若监测过程中发现沉降量达到或者接近报警值，要及时采取相应措施。（2）在抽水的过程中要对水位的降深情况进行及时观测，按照现场的实际情况对潜水和承压水的水位进行合理控制，尽量在满足基坑开挖要求的前提下，减小水位的降低幅度，从而控制降水对周边环境产生的影响。（3）对坑外地下水的水位进行实时监测，若监测过程中发现任何问题，均可采取紧急处理措施，对抽水井和抽水流量进行调整和控制，从而对降水运行和挖掘施工进行指导。（4）对基坑挖掘过程中产生的水位资料和降水时的水位资料进行及时总结和整理，关于位移监测的资料必须及时有效，并结合施工的实际情况对资料和数据上出现的异常进行讨论分析，若有必要可以绘制与之相关的图表，从而对降水运行起到指导作用。

7结束语

综合地质及水文情况，深基坑开挖前必须做好地质及管线调查工作，严格按照施工方案施作，保障基坑开挖安全。

参考文献

[1]江刚.深基坑施工过程的三维数值分析[J].贵州工业大学学报(自然科学版),2008(01).