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摘要：城市轨道交通建设在不断发展，地铁基坑安全控制中的一个重要难点就是基坑承压水控制。对深基坑的安全来说，承压水控制发挥着非常重要的作用。在基坑施工过程中，如果承压水形成基坑隆起，流砂和管涌等现象，就会严重影响基坑安全和周边环境，因此基坑开挖过程中对承压水的控制非常重要。笔者根据相关工作经验，主要探析地铁工程中承压水控制的施工技术，供大家参考和借鉴。
关键词：地铁工程；承压水控制；施工技术
前言：
本文以昆明地铁2号线二期工程某车站为例，该车站基坑深度为16.8-18.5米，地下连续墙深度为32.5-35.3米。场地内稳定水位为地表下1.6-2.8米，为混合水位及潜水水位，受含水层层面影响，以局部孔隙承压水为主，具微承压性。粉土、粉砂层受地下水位的影响，易产生塌方、潜蚀、流砂、突涌等不良地质作用。在地铁工程施工前，技术人员要认真研究地质勘察报告并做好前期调查工作，降低降水和基坑开挖对于周边管线及建筑物的影响。同时，井深构造、井点布设与地质土层之间的关系非常密切，会影响降水效果和降水影响范围，因此在施工前明确降水方案并开展抽水实验，验证降压井设计和降水方案的合理性，为地铁工程的承压水控制及基坑安全开挖奠定基础。
1施工监测与承压水控制
因场区地层复杂、含水层分布变化大，实际施工前应对承压含水层进行现场抽水试验，获取含水层的水位、单井抽水量、水文地质参数，确定基坑的减压深度，进一步确定合理的减压降水方案。同时，为监测、检验降水效果和指导降水运行，宜在基坑内布设适量的水位观测井（必要时可将观测井转换为降压井使用）。基坑开挖和降承压水时应加强对基坑位移、地表沉降和周边建（构）筑物的监测。监测数据对降水速率可以起到指导作用，根据监测数据对降承压水的方案进行不断优化调整。监测数据也能体现降承压水造成的沉降和影响，对降压水的降水时间加强控制。在该车站降水阶段，出现了周边地表沉降过大，最终经各方研究决定暂停降压井运行，加强监测，只保留疏干井降水，并保持水位处于开挖面以下一米。笔者认为，最好的处理办法应当根据现场情况在基坑周边布设适当的回灌井，如坑外地表沉降比较大，可进行坑外回灌，在保证基底抗突涌验算承压水水头满足基坑安全，开挖面不会出现隆起的情况下，才可停止降压井运行。在地铁基坑工程中，周边往往存在大量建（构）筑物，降水施工的情况复杂程度比较高。因此，必须注重施工监测，在保证降承压水对周边环境影响处于可控范围内，确保良好的降水效果，才能提升基坑施工的安全性。
2基底抗突涌验算
基坑底板抗突涌稳定性条件：基坑底板至承压含水层顶板间的土压力应大于安全系数下承压水的顶托力。h ? γs ≥ Fs ? γw ? H
其中：h — 基坑底至承压含水层顶板间距离（m）；
γs — 基坑底至承压含水层顶板间的土厚度加权平均重度（kN/m3）；
H —承压含水层顶板以上的承压水头高度（m）；
γw — 水的重度（kN/m3），取10kN/m3；
Fs — 基坑抗突涌安全系数，取1.10。
图1 基底抗突涌验算
根据工程场地工程地质条件与水文地质条件分析，可能引发本工程施工风险的主要（微）承压含水层为粉土、粉砂层。本工程对其进行抗突涌验算。验算含水层初始水位取2.2m（勘察报告混合水位在地表下1.60~2.80m），基坑开挖面下部土层的平均重度γs =Σγi*hi/Σhi。根据地勘资料，分别在南北端头井及标准段取承压水埋深最不利的位置，因本工程中含水层多与粘土层呈交错状分布，且层顶埋深及厚度变化较大，故可通过计算不同开挖深度下含水层层顶的临界埋深确定不同区域的减压降水地层。
3对承压水层的稳定性进行控制
地铁工程施工过程中，周边管线搬迁和道路翻交时间比较紧，次数也非常多，会严重动扰浅层土体，同时在围护结构施工过程中往往会存在渗漏点，粉砂遇到动力水易形成流砂，从而造成基坑漏水，地表沉降等风险。在这种情况下，应根据现场实际情况和土质状况，可选用注浆法或水泥搅拌桩加固土体，控制承压水层的稳定性，以降低流砂和地表沉降风险，进而确保周边管线及建筑物的安全。若基坑周边存在较危险的管线或重大地下构筑物，技术人员可以通过高压旋喷桩加固围护结构，或通过水泥土搅拌桩加固隔离的方式，提升承压水层土体的密实度，切断承压水层的联系，降低基坑施工对该管线或构筑物的影响。
4降压井施工质量控制
井点施工应在围护结构和地基加固完成后施工，同一作业面不能同时安排井点与桩基、地基加固施工作业。目前基坑坑内降承压水的应用非常普遍，当然根据水文地质情况也可将降压井设置于坑外。井管必须采用钢质井管，壁厚应不小于6mm，坑外降压井管壁厚可视周边环境条件适当降低。井管内径不小于250mm，成孔直径不小于650mm。滤管应布置于承压含水层中，且不得高于基坑底面以下2m，井管底部应设置1～2m 沉淀管；滤料应回填至滤管以上2～3m，滤料以上回填粘土球，高度应不小于3m；降压井回填滤料和粘土球时，应采用测绳控制，误差应小于 10cm。在挖土支撑过程中严禁割除降压井井管，并应设置降压井管保护措施。此外，降压井单井完成应单孔验证，记录出水量、动水位和水位回升速度；降压井完成总数一半应中期验证，根据观测井水位判断降水效果，可根据试验结果进一步优化方案；完成全部降压井应进行最终验证，所有观测井水位应达到设计降深，否则应重新进行降水方案设计，分析原因，增补井点，直至水位满足设计要求为止。
5降压井封井
图2 降压井封井示意图
技术人员应根据封井方案施工。当本基坑挖至设计标高后，在基坑底开挖面以上50cm处，在井管外焊一止水钢板，钢板应满焊。将瓜子片填于井内，插入注浆管，然后二次回填瓜子片至虑管顶部，然后灌注混凝土封堵。封井完成后，若井壁周围漏水需凿开井壁周围混凝土重新焊接止水钢板后再一次封堵；若井口漏水需掏出井口下1m左右混凝土，插入滤网包住的引水管，调制混凝土密度再次封堵，特殊情况下可考虑聚胺脂注浆封堵。
6降水应急预案
降压井施工前，技术人员应编制降水应急预案。如果降压井整体和局部运行停止，就会存在基坑突涌的风险，可以通过应急预案最大限度降低风险，保障施工人员的生命安全及基坑安全。为了应对现场断电和停电现象发生，可以在现场配备备用发电机，断电时应在在1小时内转换降压井的电源，确保在基坑开挖过程中降水不得长时间中断。降水井在实际运行中，由于各种原因，可能出现机械损坏的情况，而造成降水工程的中断。为了避免出现这种情况，在进行物资配备时，应适当考虑配备降水备用物资，在现使用物资出现异常时，及时更换备用物资，确保降水运行的顺利进行。组织成立降水应急抢险队伍，对施工过程中降水引发的各种异常及时采取相应的应急抢险措施，相应管理人员、成井队伍、降水物资应在3小时内赶赴现场，确保施工安全。
总结：
综上所述，地铁可以缓解我国大城市的交通压力，但是地铁工程往往施工环境比较复杂。为了保证基坑安全，需要在车站基坑开挖过程中加强对承压水的控制，既要降低承压水水头以满足开挖要求，又要减少对周边环境的影响。本文主要从“施工监测与承压水控制，基底抗突涌验算、对承压水层的稳定性进行控制、降压井施工质量控制、降压井封井和降水应急预案”等方面探析地铁工程中承压水控制的施工技术。希望通过本文的研究对地铁施工中承压水控制施工技术的提高有所帮助。
参考文献：
[1]刘泽辉.复杂地铁工程施工安全控制技术研究[J].黑龙江科技信息，2015，35：261.
[2]张成平，张顶立，王梦恕.复杂地铁工程施工安全控制技术研究[J].中国安全科学学报，2008，08：171-176.
[3]张宗明.地铁工程施工质量控制中防水技术的作用与实践[J].科技创新导报，2012，12：90-91.
[4]丁烈云，周诚.复杂环境下地铁施工安全风险自动识别与预警研究[J].中国工程科学，2012，12：85-93.
[5]朱春雷.杭州地区高承压水对地铁建设的影响及对策[J].铁道工程学报，2014，07：105-109.
论文作者:许朋
论文发表刊物:《基层建设》2016年6期
论文发表时间:2016/7/4
标签：基坑论文; 含水层论文; 地铁论文; 水位论文; 工程论文; 水层论文; 流砂论文; 《基层建设》2016年6期论文;