摘要：在城市地铁车站的建设中，合理的基坑降水方案是确保基坑顺利实施并保证周边环境安全的一个重要的基础。本文对目前地铁车站若干种基坑降水类型及其应用条件进行了论述，并通过工程实例阐述了地层条件及地下水赋存状况对降水方式选择和布置的影响。
关键词：地铁车站；基坑；降水；设计
引言
城市建设速度不断加快，使得地铁工程项目的规模和数量日益增加。为方便人们出行，许多地铁经常会建设在高层建筑附近，深基坑项目的任务量和施工难度大大增加。深基坑具有开挖范围广、深度大、周围环境复杂等特点。在这种条件下，新建基坑工程施工对既有地铁结构和轨道具有重大影响。因此，既要确保新建基坑稳定，又要控制由于基坑施工引起的附近地层移动，保证临近建筑物、市政工程及地铁结构的安全和正常运营，紧邻既有地铁车站基坑降水及开挖施工的技术分析显得尤为重要。
1工程水文地质情况
沈阳地铁10号线向工街站位于冲洪积扇中部，沉积的地层颗粒粗，分布连续，局部地段上覆粘性土层。本站范围内的地下水赋存于圆砾、砾砂等土层中，按埋藏条件划分，属第四系孔隙潜水。勘察期间地下水稳定水位埋深为8.4～9.3m，标高32.73～32.80m，含水层厚度约23.8m。
地下水主要补给来源为浑河侧向补给及大气降水垂直入渗补给。主要排泄方式为径流排泄和地下水的人工开采。地下水流向总的方向是由东向西。但由于受人工开采地下水的影响，局部地下水流向会有所变化。场地地下水径流条件良好，除⑦-0-0泥砾外，含水层渗透性强，渗透系数K一般在30～100m/d之间，水力坡度 1.0‰～2.0‰。
2地铁车站的基坑降水类型
2.1 无隔水帷幕，降水井在含水层中
此种类型的基坑降水工程系沈阳本地常用工法。由于隔水层底板很深，降水井施工至隔水层底板难度很大，水源补给尚不强烈，故不施做隔水帷幕，降水井在含水层之中，进行疏干降水。基坑外的地下水位受影响，对周围环境存在影响。但是根据当地工程经验，此工法适用于沈阳的地层。
2.2降水蓄水层的水幕隔离（降水井在坑内）
这种类型的基坑降水工程是由于降水帷幕插入降水含水层的隔水地板之中很深，并相应地堵塞了基坑内外含水层之间的水力连接。如果降水目的的含水层是封闭含水层，则降水先减少，然后排干；如果是潜水含水层，则为直接疏干降水。基坑外的地下水位不受影响，降水效果非常明显，对周围环境的影响小。
2.3隔水帷幕底位于承压含水层隔水顶板中（降水井在坑外）
该方法是为了在一定程度上降低基坑开挖面以下承压含水层的水位，防止基坑底板隆起或泛滥，并满足基坑开挖安全的需要，是一种典型的减压降水。隔水帷幕位于含水层上方，不将基坑内外的封闭含水层隔开，基坑内外的降水作用基本相同。为了基坑内施工方便，可以在基坑外设置水井。该降水的影响较大，但降落漏斗平缓，抽水地面均匀沉降。
2.4隔水帷幕底位于承压水含水层中（降水井在坑内）
该类型是由于水幕深入降水含水层，基坑内外的部分水力连接被切断。因此无论是在基坑内外设置降水井，都必须阻断基坑内外含水层中的地下水流动。在设计时，需要用三维渗流计算来分析计算酸碱。对于含水层厚度大和周围环境复杂的地区，通常采用这种方法来控制地下水位。在基坑内降水时，基坑内外常常存在较大的水位差异。
3降水方案设计
3.1地下水流对施工影响分析
根据调查报告，在勘探深度内测量了一层地下水：孔隙潜水。根据明挖车站、明挖区间、车站出入口及风亭设计，各部位结构均位于地下水位以下，均受到地下水的影响。
3.2设计原则
本工程降水设计原则如下：（1）车站、区间采用坑外降水；车站降水井设置在围护桩外2～3m，采用环状井点布置；针对地铁深基坑降水施工的施工风险，以沈阳地铁9号线皇姑屯站为例进行分析。采取合适的深基坑降水技术及应急措施以降低其风险隐患。地铁车站基坑降水工程可能会导致地面沉降、管道沉降、建筑物沉降等工程风险，提前为降水工程提供辅助措施和补救措施，对于地铁车站深基坑施工的效率和安全性非常重要。（2）在开挖前15d进行预脱水，降水深度减少到挖掘面以下1m处，以确保挖掘土方时没有清水。（3）降水过程伴随着地下结构的施工过程，完成露天开挖段的施工。（4）在降水施工期间保证井组的运行，禁止单井作业。
4基坑降水设计须考虑的因素
4.1场地条件和建筑材料
基坑设计中的场地条件主要有周边建筑物以及地下设施，挤式抽水和排水管道和供电条件，都限制了基坑降水设计的制定。相关的开挖面积由场地施工数据和施工要求决定。以上条件和数据都决定了基坑降水的设计方案。
4.2地质条件
基坑降水设计还要参照开挖地中的地质结构和埋藏条件等。其中土壤的渗透系数决定了土壤形成的条件和土壤的结构因素等，因此基于不同的土层条件和不同的渗透系数。降水方案的选择要在实际的系数结算上加以设计。并且因为渗透系数的构成原因很复杂，所以应对现场进行抽水试验，以确定相关设计。
5降水管井施工
5.1施工工艺流程
降水管井施工工艺流程图如图1所示。
图 1降水管井施工工艺流程
5.2成井施工
（1）定井位根据井图，确定了降水方案给出的地下管线分布图和甲方给出的坐标控制点，确定了降水井的井位。（2）埋设护筒为了防止循环水流在钻井过程中坍塌孔的回填，必须在钻井之前埋设钢套管。套管的外径为1.0m，深度取决于地面的具体情况。（3）钻机就位、调整主要是控制钻机绳索的垂直度（小于1％）和钻机的平整度，由千斤顶调平。在钻孔之前，仔细检查钻机组件和钢丝绳是否存在安全隐患。（4）钻孔钻机到位后，检查钢丝绳一次，使垂直交叉中心和桩中心居中，偏差符合规格要求（不超过5cm），然后开始冲击。在钻井的同时，应进行相关的地质验证，并编写钻井记录，以反映现场的实际土层变化。钻井记录每2h记录一次，特别是在土层发生显着变化的情况下。（5）终孔检测在钻孔中通过孔检测器检查孔，并且孔检测器通常由钢筋笼制成，并且外径尺寸设计要等于孔径，长度设计为等于孔径的4～6倍。（6）下管降水井井管采用钢筋焊接钢筋笼，钢筋间绑扎竹片，同时管外包缠两层100目尼龙纱网，滤水管长度范围内包缠钢丝网。（7）填滤料含水层的过滤材料应具有一定的圆度，过滤材料（包括石粉）的泥浆含量≤3％，过滤材料为3～15mm的鹅卵石。（8）洗井在井形成井后，应更换和清洁井筒的泥浆和沉积物以及井筒孔隙中的堵塞物和含水层的孔隙。降水井施工完成后，继续对降水井进行抽水并检测水中的含砂量，直到水中的含砂量符合要求方能投入使用。（9）下泵在降下泵之前，检查泵的通风孔、排水孔、排油孔和电缆接头密封是否松动。
6降水工程的辅助措施和补救措施
由于市区内存在废弃的地下建筑物，可能形成局部积水。水量不明，往往导致基坑墙不稳定，底部地层受到干扰。为了有效防止这种局部异常水对项目造成损失，应采取以下措施：（1）当遇到地下不明结构时，要分析结构的性质，查明它是否含水。（2）在确定地下结构的含水量时，应首先查明是否有补给源，打破供应源，然后抽出水。（3）当需要在基坑中进行上述工作时，应事先准备临时支持设施和应急排水设施。
结语
降水施工技术和土方开挖技术是地铁工程施工建设的重中之重，任何一个细微的环节控制不当，都会引发严重的质量问题。该工程段地铁站土建工程竣工验收工作已结束，其围护结构、主体结构受到各方好评。施工降水引起的地面沉降和建筑物、管线沉降符合地铁安全施工要求，并顺利实现封顶，表明基坑降水设计是成功的，为后续地铁车站深基坑施工降水提供了借鉴。
参考文献：
［1］王浩．临近地铁站深基坑工程安全评估分析［J］．水利与建筑工程学报，2017，15（2）：188－193．
［2］郭彪，周虎东，张弘，等．紧邻地铁车站深基坑双排桩支护结构变形性状研究［J］．西部探矿工程，2016，28（4）：17－20．
论文作者:陈晓哲
论文发表刊物:《基层建设》2019年第16期
论文发表时间:2019/8/26
标签：基坑论文; 含水层论文; 地铁论文; 地下水论文; 车站论文; 条件论文; 结构论文; 《基层建设》2019年第16期论文;