談軌道交通車站深基坑工程降水施工控制

李貴保

(山西奧通公路工程公司，山西太原 030023)

1 工程概況

車站采用島式雙柱三跨箱形框架結(jié)構(gòu)，地下3層，車站總長(zhǎng)216.95 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬 21.80 m(加寬段 22.4 m)，總高 19.49 m，結(jié)構(gòu)底板埋深22.654 m，頂板覆土3.164 m。有效站臺(tái)長(zhǎng)度140 m，站臺(tái)寬度12.5 m，總建筑面積24 526.00 m2。車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁+φ609鋼支撐支護(hù)。車站圍護(hù)樁為φ800@1 400鉆孔灌注樁(盾構(gòu)洞門處采用φ1 500@1 800)。基坑開(kāi)挖深度標(biāo)準(zhǔn)段為:－19.8 m。端頭井為:－22.8 m。1)地質(zhì)情況。根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，本場(chǎng)地地層主要為人工雜填土層以及卵石層。第四系下更新統(tǒng) Q4，①-1雜填土，該層厚度約0.6 m ～3.5 m，其中原大灘村魚(yú)塘部位，人工回填雜填土厚度為7.3 m～14.2 m。②-6中砂，灰黃色，厚度0.4 m ～2.7 m。②-10卵石，雜色灰白色，層頂埋深0 m～12 m，厚度0 m～11.8 m。③-11卵石，黃綠色青灰色，該層頂板附近有300 mm～600 mm厚的鈣質(zhì)膠結(jié)層，層頂埋深10.5 m～14.2 m。據(jù)區(qū)域資料該層厚度可達(dá)200 m～300 m。2)水文地質(zhì)。根據(jù)勘察結(jié)果顯示，本工程賦存地下水，地下水類型為孔隙型潛水。3)周圍環(huán)境概況。奧體中心站位于催加大灘，東側(cè)大灘村民居、棚柱結(jié)構(gòu)庫(kù)房，西南側(cè)為武警支隊(duì)基地(原為水塘)場(chǎng)地，北側(cè)為蔬菜大棚和耕地，對(duì)工程布置存在一定影響。奧體中心站位于西固區(qū)規(guī)劃深安大橋西側(cè)，沿規(guī)劃道路深安路東西走向跨路口布置。

2 降水參數(shù)計(jì)算

根據(jù)蘭州軌道交通1號(hào)線一期工程試驗(yàn)段迎門灘站降水施工經(jīng)驗(yàn)及降水效果，結(jié)合勘察單位提供的奧體中心站水文地質(zhì)報(bào)告，對(duì)奧體中心站基坑降水進(jìn)行了設(shè)計(jì)。

2.1 試驗(yàn)段迎門灘站降水

蘭州軌道交通1號(hào)線一期工程試驗(yàn)段世迎門灘站在基坑?xùn)|部開(kāi)挖前25 d啟動(dòng)降水設(shè)備，降水井間距8.0 m，降水井深度27.5 m，成井直徑550 mm～600 mm，井管直徑325 mm，降水井內(nèi)安置26 m揚(yáng)程，3 kW潛水泵進(jìn)行抽水，水泵下置深度為－23.0 m，降水初期井內(nèi)水位下降較快，靜水位在－13.0 m，抽水當(dāng)天水位下降至 －16.0 m，降水3 d后水位降至 －17.0 m ～ －18.0 m，降水周期達(dá)到20 d時(shí)，地下水位下降至19.5 m～20.0 m，后續(xù)水位基本保持在20.0 m，無(wú)下降趨勢(shì)，后因基坑開(kāi)挖深度加深，局部降水井將井內(nèi)潛水泵下調(diào)至－25.0 m，水位陸續(xù)下降至21.5 m～22.0 m，據(jù)此判斷該水位能滿足奧體中心站基坑基礎(chǔ)的施工要求。

2.2 奧體中心站地下水情況

本工程地下水位埋深2.76 m～5.32 m，含水層為卵石層，含水層厚度大于200.0 m。為了確?；邮┕ぶ校坏陀诨拥?.0 m以下，水位降深在端頭井約為17 m，標(biāo)準(zhǔn)段約為15.8 m。采用基坑外管井井點(diǎn)降水措施完成該工程降水任務(wù)。根據(jù)前期施工自打井情況，該場(chǎng)地地下靜止水位約－12.5 m。

2.3 降水設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)

依據(jù)場(chǎng)地工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，選定以下參數(shù)作為計(jì)算依據(jù):1)地下水為階地孔隙潛水，引用含水層厚度H0=25.0 m;2)基坑為條狀，長(zhǎng) L'=216.95 m，寬 B=21.8 m;3)水位降深 S=16.3 m;4)含水層滲透系數(shù)K=58 m/d。

2.4 降水井設(shè)計(jì)計(jì)算

1)降水井深度計(jì)算。降水井深度(HW)按下式計(jì)算:HW=HW1+HW2+HW3+HW4+HW5+HW6。場(chǎng)地地面有一定起伏，基坑開(kāi)挖深度由西至東逐漸加深，基坑深度為19.8 m～22.8 m。每節(jié)井管長(zhǎng)度為2.5 m，故降水井深度根據(jù)場(chǎng)地高程及井管長(zhǎng)度計(jì)算綜合確定為2個(gè)深度:30 m，35.0 m。其中，HW為降水井深度，m;HW1為基坑深度，m，取 19.8 m，22.8 m;HW2為降水水位距基坑底的距離，m，取1 m;HW3為iR0，i為水力坡度，在降水井分布范圍內(nèi)宜為1/10～1/15，R0為降水井分布范圍內(nèi)等效半徑或者降水井間排距的1/2，取0.5 m;HW4為降水期間的地下水位變幅，m，取1 m;HW5為降水過(guò)濾器工作長(zhǎng)度，m，取7.5 m(含HW4);HW6為沉砂管長(zhǎng)度，m，取1 m。2)基坑涌水量(Q)。條狀基坑潛水含水層流向基坑的涌水量按下列公式計(jì)算:其中，R為降水影響半徑，R=2S√KH0=1 241.4 m;K為滲透系數(shù)，取58 m/d;L'為基坑長(zhǎng)度，取216.95 m;B為基坑寬度，取21.8 m;S為設(shè)計(jì)水位降深，取S=16.3 m。3)單井最大涌水量(q)。q=120πrsL3。其中，q為單井出水量，m3/d;rs為過(guò)濾器半徑，m，本工程取0.3 m;L為過(guò)濾器進(jìn)水部分長(zhǎng)度，本工程取6 m。根據(jù)計(jì)算單井出水量取值為540 m3。4)井點(diǎn)數(shù)(n)。n=1.1Q/q≈40(眼)。本工程基坑降水井共設(shè)置40口，降水井間距在標(biāo)準(zhǔn)段位15 m，端頭井為10 m～11 m。

2.5 降水井布置

1)降水井井位布置。針對(duì)奧體中心站距黃河近、施工時(shí)處于夏季及蘭州地區(qū)水泵種類等因素綜合考慮，降水井共設(shè)置40眼，距主體結(jié)構(gòu)圍護(hù)樁外緣布設(shè)，降水井中心距圍護(hù)樁外緣3 m，井深為30 m，35 m，車站標(biāo)準(zhǔn)段降水井井深30 m，端頭井降水井井深35 m，降水井間距約為10.0 m～11.0 m。2)降水井結(jié)構(gòu)。降水井直徑設(shè)置為0.8 m，井深 30 m，35 m，井管直徑0.32 m，單根井管長(zhǎng)2.5 m，井管由井底部向上設(shè)置高度12.5 m為濾水管，其余為隔水管?；又苓呍O(shè)置排水明溝。統(tǒng)一排放至市政污水管道內(nèi)。

3 降水施工控制

3.1 工藝流程

測(cè)放井位→埋設(shè)護(hù)筒→鉆機(jī)就位→鉆進(jìn)成孔→清孔換漿→下井管→埋填濾料→洗井→試抽。

3.2 降水運(yùn)行管理

降水井在基坑開(kāi)挖前20 d進(jìn)行降水，抽水設(shè)備的抽水能力和單井的涌水量相匹配，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)行24 h值班制;抽水連續(xù)，值班人員及時(shí)做好各項(xiàng)記錄。

1)降水運(yùn)行保障措施。a.用電保障。施工現(xiàn)場(chǎng)安裝兩路工業(yè)用電，降水運(yùn)行中保證一路工業(yè)用電停電后另一路工業(yè)用電能及時(shí)使用，保證停電10 min內(nèi)能將確保降水井正常運(yùn)轉(zhuǎn)。避免影響降水效果甚至危害基坑安全。b.排水設(shè)施。排水設(shè)施滿足工程降水最大出水量的需求，排水順暢;縮短降水井與排水設(shè)施間距離，減少降水井排水沿程水頭損失，降低抽水設(shè)備揚(yáng)程消耗。2)降水運(yùn)行管理。a.降水井合理布設(shè)排水管道，接入施工現(xiàn)場(chǎng)排水設(shè)施;b.降水供電系統(tǒng)，配備獨(dú)立的電源線;c.所有抽水井在供電電箱插座、抽水泵電纜插頭及排水管上做好對(duì)應(yīng)的標(biāo)示;d.降水工人熟悉水泵開(kāi)啟、電路切換，確保降水連續(xù)進(jìn)行，避免因供電原因造成井底突水;e.降水前各降水井均測(cè)量其井口標(biāo)高、靜止水位;f.正式降水前必須進(jìn)行試運(yùn)行，對(duì)于無(wú)法滿足降水要求的部分進(jìn)行整改;g.降水井成井一口投入降水運(yùn)行一口，在基坑正式開(kāi)挖前20 d抽水，及時(shí)疏干基坑開(kāi)挖范圍內(nèi)土體并降低其水位在當(dāng)前開(kāi)挖面以下1 m;h.做好抽水井流量及觀測(cè)水位觀測(cè)數(shù)據(jù)記錄。

4 施工監(jiān)測(cè)

4.1 信息化施工

對(duì)降水井水位的動(dòng)態(tài)變化及出水含砂量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，作好記錄分析。及時(shí)了解和掌握整個(gè)場(chǎng)地動(dòng)態(tài)變化，發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)響應(yīng)，解決問(wèn)題，確保施工順利進(jìn)行以及基坑的安全穩(wěn)定。

4.2 監(jiān)測(cè)頻次

1)洗井后抽水前含砂量檢測(cè)合格后，在抽水期間間隔時(shí)間不超過(guò)3個(gè)月定期進(jìn)行含砂量檢測(cè)。

2)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行降水水位測(cè)量記錄，每天兩次(早、晚)。

4.3 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

1)排水含砂量監(jiān)測(cè);2)地下水位監(jiān)測(cè)。

5 結(jié)語(yǔ)

破壞的風(fēng)險(xiǎn)，降低支護(hù)結(jié)構(gòu)難度。同時(shí)地表沉降、地下水大量流失等也帶來(lái)了環(huán)境影響。施工中要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，有應(yīng)急處理措施。1)降水施工如滿足不了基礎(chǔ)作業(yè)要求的處理:局部增設(shè)降水井或設(shè)集水井明排。2)基坑降水過(guò)程中可能會(huì)引起周邊建(構(gòu))筑物附加沉降的處理:監(jiān)測(cè)，科學(xué)處理。3)降水井抽水出現(xiàn)間斷、無(wú)法正常運(yùn)行的處理:10臺(tái)備用降水泵，及時(shí)更換。4)降水井抽水因突發(fā)停電導(dǎo)致抽水間斷的處理:配備200 kW的發(fā)電機(jī)組，24 h運(yùn)行。5)降水引起大面積沉降的處理:a.采用小功率水泵，不間斷抽水，監(jiān)控出水含砂量;b.回灌等措施。沉降區(qū)域施工地下水回灌井，回灌方案設(shè)計(jì)據(jù)建筑物沉降確定。

［1］胡詠梅.建筑知識(shí)(學(xué)術(shù)刊)［Z］.2013.