韩振亚
中铁二十五局集团第五工程有限公司
摘要：车站场地地下水主要赋存于第四系粘性土及砂土层中，其中粘性土具弱透水性，砂土层属强透水层。车站位于地下水位以下，明挖基坑深度达30m，各土层在地下水的作用下，基坑侧壁容易坍塌，加剧基坑的不稳定性，直接影响地下工程的施工。针对本工程基坑上层为弱透水性粘性土、下层为强渗透性砂土、控制沉降的特点，采用明排、管井等综合降水方法，实践证明此方法是经济、有效的。
关键词：地铁车站；深基坑降水；明排降水
长春地铁1号线一期工程卫星广场站位于人民大街与卫星路交叉路口处，卫星广场及其周围，为换乘车站，南北走向，轻轨3号线东西向从此地下穿过，车站主体共设5个出入口、3个紧急疏散口、换乘通道1座。车站主体总长178.6m，标准段净宽20.3m，车站主体为地下三层框架结构，采用明挖法施工，围护结构采用钻孔灌注桩结合钢支撑的形式。车站顶板埋深约为3.0m～4.0m；底板埋深约为27.0m～31.0m。
基坑开挖作为整个工程施工的关键工序，其能否成功降水成为确保基坑安全、顺利开挖的前提之一。
1.工程地质概况
场区地层由第四系全新统人工填土层、第四系中更新统冲洪积粘性土和砂土层、白垩纪泥岩层组成。现场勘察过程中，于钻探过程中发现三层地下水：（1）层表层孔隙性潜水水位埋藏较浅，勘测期间地下水埋深3.50～4.00m，主要赋存于第四系粘性土地层中，含水层水平、垂直向渗透性差异较小；（2）浅层承压水以第②5层粘土为相对隔水顶板，第③1层全风化泥岩为相对隔水底板，含水层为第②6层中砂；（3）层岩石裂隙水含水层岩性为全风化粉细砂岩。根据岩土工程勘察报告补充：根据地区经验及抽水试验，各土层渗透系数及地质情况见下表：
2.降水方案设计及计算
根据勘察报告、站点结构施工顺序、现场施工场地条件、地下管线情况、现场构筑物影响等多方面因素的分析，适合本场地的降水方案是管井井点降水。本工程降水方案采取以疏干第（1）层潜水，降低（2）层承压水为目的，在基坑四周布置抽水井形成封闭降水，控制基坑中央水位深度，达到降低地下水位的要求。根据车站施工流程，降水方案施工顺序如下：将车站主体基坑开挖作为一期降水，车站出入口及换乘通道作为二期降水，降水时需同时借车站主体一期降水部分降水井。
根据上述分析及车站结构施工顺序，对卫星广场站主体的基坑排水量进行计算：
[原始条件]：依据标准：《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）
为了计算方便，将本区间的基本地质情况如下概化：车站基坑南部端头、标准段、北部端头开挖深度分别为26m、25～28m、29m，附属结构出入口和换乘通道开挖深度为10～29。
将该段按长178.6米，宽26米的块状基坑考虑，设降水井间距6米，在沿人民大街方向的车站基坑外侧3m布井：
（1）潜水完整井：K=0.45m/d，H=29m，S=29m，R潜=209m，r0=51.62m，计算得潜水涌水量：Q潜=652.7m3/d
（2）按承压水完整井：k=0.64m/d，M=5m，S=2m，R=16m，计算得承压水涌水量：Q承=341m3/d
总排水量为Q=Q潜+Q承=993m3
（3）降水井干扰单井出水量q=15.5m3/d
（4）单井出水能力计算，设单位过滤器长度时单井出水能力为q0，降水井直径为600mm，过滤器直径为400mm，计算得q0=60 m3/d.m，则所需过滤器总长度为：L=Q/q0=16m.当降水井干扰单井出水量为q=15m3/d时，其单位过滤器工作长度为l=0.2m。
（5）根据车站总平面图，确定基坑周长约为420米，按6米间距布井，计算井数为：n=70（口），当单井出水量为15.5m3/d时，疏降系统总涌水量为1085m3/d，大于基坑总排水量，安全系数比值为1.1，符合设计要求。
3.降水井布置参数及施工
车站主体降水井沿南北向延伸布置，间距6m，一期降水井共设置70眼。出入口及换乘通道作为二期降水，间距6m，二期布设248眼，共计318眼。
由于粘土地层接触面不易形成降水漏斗，水力坡度较平缓，为把粉质粘土、粘土层水进行疏干，在车站主体外围降水井中间增加疏干井。疏干井间距为20m。
管井施工工艺如下：
施工准备→施工放样→钻机就位→钻进→成孔→管井安装→投滤料→洗井→安放水泵→抽水
（1）放井位
定井位应由专业测量人员进行，井位应设置显著标志，必要时采用钢钎打入地面下300mm，并灌入石灰粉。
（2）成孔
管井采用反循环钻机成孔，地层自造浆护壁。井径不小于550mm，井孔应保持圆正垂直，孔深与设计井深误差小于500mm。
（3）换浆
井管下入前应注入清水置换泥浆，并用水泵或捞砂管抽出沉渣，使井内泥浆密度保持在1.05～1.10g/cm3。
（4）吊放井管
井管采用外径Φ380mm的无砂砼管，每节管长800mm，壁厚40mm，孔隙率＞20%。为防止井管压碎，下端下2.0m长水泥死管作为沉砂管，沉砂管坐落于井托上，沉砂管以上无砂管井管作为过滤管段，在15m左右加两节水泥死管，接近孔口2m再用水泥死管。井管上端高出自然地面0.50m，加盖井盖。
（5）填滤料
井管吊装就位后，及时填充滤料，含水层段滤料为3-7mm的碎石，用锹将碎石沿井管四周均匀填料，防止架空，保证填料不少于设计填料量的95%。
（6）洗井
成井后，用污水泵反复进行恢复性抽洗，抽洗次数不得少于6次。洗井应在成井4-8小时内进行，洗井后可进行试验性抽水，确定单井出水量及水位降低能否满足设计要求。
（7）水泵安装
潜水泵用绝缘材料绳吊放。采用QY6-48/3-1.5型或QJ6-40/3-1.1型潜水电泵，扬程40~48m，流量6m3/h，电机功率1.1~1.5KW。安装并接通电源，铺设电缆和电闸箱，做到单井单控电源，并安装时间水位继电自动抽水装置和漏电保护系统。
（8）抽降
联网抽降后应连续抽水，不应中途间断，水泵、井管维修应逐一进行。
4.坑底明排
（1）当地下水位降深较浅，且坑壁稳定的情况下，可采用坑底周边设截渗水沟，并配合集水井抽水或集水坑明排。
（2）排水沟尺寸根据坑底渗水量确定。一般情况下，沟宽0.2~0.4m，沟深0.2~0.3m左右。坑角设一集水坑，集水坑深度，以大于淹没抽水泵进水阀高度为宜。在有流砂或流土的地层中，集水坑可放钢筋笼，钢筋笼外裹纱网，周边和井底填砾料。
（3）坑底明排常用的抽水设备有：离心泵、潜水泵和污水泵，总排水能力（）应达到以下要求：
≥
式中：——基坑总涌水量（m3/d）。
（4）基坑范围内局部加深，如电梯井、集水坑等，其加深部位可单独设集水井。
5.体会
（1）对于基坑潜水含水层，采用深井降水措施，对坑内浅层土体进行疏干降水，较好的保证了基坑降水效果，满足开挖要求。
（2）管井施工工序简单，机械设备对施工场地要求不高，造价低，适合各种地质条件，施工工期较易控制，对地下水位的控制比较灵活。
（3）基坑开挖前，应选择在典型地层打多口试验管井试抽，进一步调整管井的施工参数和布置，使之可靠、低成本地达到降水效果。
（4）管井的潜水泵运行期间，必须配备可靠的发电机组（采用双回路电源），切实保证抽水作业不中断。
论文作者:韩振亚
论文发表刊物:《基层建设》2015年3期供稿
论文发表时间:2015/9/2
标签：基坑论文; 管井论文; 车站论文; 含水层论文; 主体论文; 粘性论文; 砂土论文; 《基层建设》2015年3期供稿论文;