贺彬
【摘 要】随着城市地铁建设的提速，各大城市特别是一些经济发达的沿江沿海地区大兴地铁建设。地铁基坑工程特别是软土地基高承压水地区的施工，因受地下承压水的影响，若在对地下水处置不当时，即会发生车站涌水导致基坑破坏、盾构机被淹的事故。本文结合武汉汉口地区典型的长江一级阶地地层，提出了施工处理方案及应要严格把控的要点。
一、前言
随着城市地铁建设的提速，各大城市甚至三、四线城市地区有多条地铁线开工，而这些城市也大多位于沿江沿海地区。武汉作为中部主要城市之一，自然不甘落其后，近年来大兴地铁建设。地铁车站的施工产生了众多形态的深大基坑，这些基坑的开挖施工，使原有的基坑周围的水、土应力平衡受到破坏，土体发生变形，变形达到一定程度就会危及到地下管线、道路地面建筑物的安全，严重时给工程建设带来无法估量的损失和影响。特别是软土地基中的基坑工程经常会受到地下水的影响，对地下水处置不当就会导致工程事故的发生。南京地铁曾二次发生车站涌水导致基坑破坏、盾构机被淹的事故。
武汉汉口地区广泛分布着长江一级阶地，地基承载力差，且地下水位高，地铁深基坑施工、盾构始发、到达安全风险大。由我单位承建施工的武汉地铁二号线王家墩东站具有上述特性的典型代表。通过对王家墩地铁车站建设过程中地下水的处理进行总结，希望对于后续施工具有指导作用。
二、车站工程水文地质特点
特点1：地处长江一级阶地，地层为典型的二元结构
一级阶地汉口分布最广，主要分布在张公堤以南，沿长江向东北延伸至滠口，向西至舵落口以西。金色雅园站南端～中山公园段，属长江冲积一级阶地，地势呈北高南低，坡降较缓，地面高程20.43～22.14m。长江一级阶地主要由第四系全新统河流相及部分河湖相冲洪积及冲湖积物构成。上部为杂填土、粘性土、淤泥质土，下部为夹化层、砂及砂砾石层，具有典型的二元结构，深度在50m左右为基岩；地表层一般分布有填土。
特点2：承压水头高，季节性强，年变化大
武汉地区长江、汉江两岸Ⅰ级阶地第四系砂（卵石）土层孔隙承压水储量丰富，含水层顶板为上部粘性土，底板为基岩，含水层厚度14～45m，一般为30m，整个含水层由上到下颗粒逐渐变粗，透水性由弱变强。
承压水与长江、汉江地表水具有密切的水力联系，水位随季节变化较大，根据区域水文资料，汉口一级阶地承压水头最高标高约20.0米左右，年变幅3～4米。
特点3：地铁站点的基本特点
车站开挖深度一般在17～26之间，基坑开挖后，破坏了承压水上部作为隔水层的3-1粘性土层，承压水的危害性会显现。此外，武汉地区汛期长江水位常大于25m，长江水位高于地铁基坑地面，考虑江水与基坑承压水的补给作用，承压水的危害性更大。
三、施工简介及处理措施
（1）关于车站加固处理
该站南端盾构井开挖到地面以下约14.5ｍ深处时，出现淤泥质粉质黏土，含水量高，扰动情况下土体强度显剧降低，无法继续开挖。经讨论决定对坑内土体进行三轴搅拌桩高压旋喷加固设计，土体加固完成后，开始了第二次土方开挖，顺利开挖到底，并顺利完成基坑封底。
对于长江一节阶地内的深基坑，如开挖范围内存在淤泥质粘土，基坑开挖前除实施必须的基坑降水外，有必要对淤泥质粘土进行预加固，方能确保开挖的顺利实施。
（2）关于南端基底涌水的处理
基坑开挖期间，南盾构井西南角的二号降水井突然出现抽水带沙情况，现场被迫停止抽水，加之其它个别降水井损坏不能正常抽水，造成地下水位回升，降水井管壁周边出现了向基坑内带砂涌水的问题，并逐渐加大。为了保证基坑安全，及时对基坑进行了回填反压，稳定了基坑漏水出沙隐患。
该案例说明：汉口地区地铁车站深基坑开挖前，必须认真讨论降水方案，确保降水的实施效果。降水井的布置位置必须结合详勘报告提供的地层条件，深入分析，科学设计，避免随意设置降水井位置，否则可能出现一方面因基坑内水压较大而突涌，另一方面基坑外降水却无水的现象。
（3）地连墙成槽塌孔处理
车站开台地连墙施工时，在施工第一幅地连墙在成槽6m时，发现有小面积的塌孔现象，虽及时提高了泥浆比重，在11m时仍出现了大面积的塌孔，已经无法继续下挖成槽，最后回填。
对此我们及时进行研究，分析原因为：
A、由于降水井数量不够，承压水位处于连续墙施工平台处，高压水头没有被消减，造成成槽困难。
B、该地层地质条件从上自下分别为淤泥质土、粉质粘土、粉土粉砂层，透水性极高，成槽若穿透粘土层，继续下挖就会出现塌孔现象。
基于上述原因，决定加快降水井施工进度，将深基坑开挖时准备的11口降水井，提前投入使用，在完成其中5口井并正常抽水，此时水位已经降到施工平台以下2.6m，再次开始成槽，已经不存在塌孔了。
该案例说明：连续墙成槽若穿越承压水层，槽内液面高度必须高于承压水水位1m左右，否则可能因承压水水位较高，导致承压水上涌，进而造成槽壁塌孔。此时，需加大降水力度，降低地下水位。
四、结论与建议
1、基坑降水和地基加固相辅相成，降水必不可少
对于汉口地区高地下承压水，无论是基坑开挖，还是盾构机进出洞，降水必不可少，且降水必须降到工作面以下，以防止突水、涌水等事故的发生。同时，对于基坑内大量分布淤泥质粘土的地层，必须进行预加固处理，可大大提高基坑开挖的安全系数，避免基坑出现涌水、涌砂的风险。
对基底软弱地段进行三轴搅拌桩高压旋喷加固的区段，与之前未进行加固开挖出来的基面比较，经过加固处理开挖出来的基面强度高，无积水和涌水，施工安全质量得到可靠的保障。
2、降水井布置采用“坑内为主、坑外为辅”的原则
虽然从施工角度来说，基坑内降水井多会影响开挖和结构施工，可能给施工带来不便，但坑内降水可以减少降水井的数量，有利于降低对环境的影响，降低造价。通过这几个站点的施工经验，我们采用了坑内降水与坑外降水相结合，坚持“坑内为主、坑外为辅”的原则，既达到了降水效果，又减少了降水对周边构筑物的影响程度。
3、充分利用承压水的季节性特点
季节和降水对长江水位效果影响明显。汉口地区地下承压水与长江、汉江有水利联系，水压高且补给快，为降低降水施工难度，控制周边沉降，要充分利用承压水的季节性特点，尽量选择在长江枯水期进行盾构始发及接收或土方开挖等地下施工作业。
4、严格把关降水方案审查
汉口地区地铁深基坑施工的降水是必须做的一个非常重要的工作，因此降水方案必须要有业主参加，并经过专家评审委员会评审。选择的降水施工单位必须具有相应的资质，并且在武汉地区有较丰富的降水实战经验；同时对降水井的施工，要从施工设备、人员技术控制水平、成孔质量、井型设计、材料质量（井管质量和滤料、滤网质量）、成井质量、出水验收、出水量控制、备用电源等方面，进行全过程控制。
5、高度重视地质勘察工作
工程地质勘察工作是设计和施工的基础，如果在地质勘察工作中稍有疏忽，将会对后续的设计和施工造成很大的影响。车站原地勘报告上没有发现瓦斯气体，但在基坑开挖时时，发现瓦斯气体，造成涌水涌砂加剧。设计单位重新针对瓦斯气体进行设计，施工单位又根据设计对瓦斯采取提前排放措施。因此要加强地质勘察工作，并要求我们的技术人员编制施工组织设计、组织施工过程中，要认真研究地质报告，充分发挥地质报告对施工的指导作用。
论文作者:贺彬
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年3月总第208期
论文发表时间:2016/6/13
标签：基坑论文; 长江论文; 汉口论文; 地铁论文; 盾构论文; 武汉论文; 车站论文; 《工程建设标准化》2016年3月总第208期论文;