復(fù)雜條件下繁華市區(qū)深大基坑施工降水

高曉剛，江 益，李建成，李國軍

(1.中鐵三局集團有限公司，山西太原030000；2.西南交通大學(xué)交通隧道工程教育部重點實驗室，四川成都 610031)

復(fù)雜條件下繁華市區(qū)深大基坑施工降水

高曉剛*1，江 益2，李建成1，李國軍1

(1.中鐵三局集團有限公司，山西太原030000；2.西南交通大學(xué)交通隧道工程教育部重點實驗室，四川成都 610031)

結(jié)合東莞地鐵會展中線站的深基坑施工降水技術(shù)，介紹了在復(fù)雜的水文和地質(zhì)條件下的深大基坑施工降水的技術(shù)特點，介紹了基坑分塊的方式、降水井的計算、降水井的分布、管井降水井構(gòu)造設(shè)計和降水井施工等5個方面。本工程可為國內(nèi)同類工程的設(shè)計和施工有提供參考。

深基坑；施工降水；降水井

近年來我國城市建設(shè)的發(fā)展，帶動了地下工程的迅猛發(fā)展。地鐵車站、高層建筑、市政工程等重大工程的開工建設(shè)產(chǎn)生了形態(tài)各異的深、大基坑[1-3]?；拥拈_挖使周圍的應(yīng)力平衡破壞，土體產(chǎn)生變形，繼而危及周圍構(gòu)筑物及管線的安全，嚴重時可能造成基坑的垮塌。在我國的長三角、珠三角等地下水位較高的地區(qū)，地下水會給基坑的開挖造成諸多不利的影響，在開挖過程中可能出現(xiàn)流砂、突涌和管涌等不良水文地質(zhì)情況。因此在這種情況下，應(yīng)選擇合適的降低地下水位的方法對基坑進行降水。通?？刹捎眉髋拧⑤p型井點及多級輕型井點、噴射井點、電滲井點、管井、砂（礫）滲井等方式進行基坑的降水作業(yè)[4]。

1 工程概況

1.1 工程簡介

本文所依托的工程為在建中東莞地鐵R2線與R1線的換乘站——會展中心站[5]。車站位于東莞中心城區(qū)東莞大道與鴻福路交叉路口，建設(shè)規(guī)模大，其中R2線車站沿東莞大道南北向布置，外包尺寸為651.8m× 24m×14.18m，覆土厚度3.99～5.20m；R1線車站沿鴻福路呈東西向布置，外包尺寸為304.66m×32.4m× 21.85m，覆土厚度4.321～5.272m。車站平面圖如圖1所示。采用地下連續(xù)墻圍護，明挖順作施工。建設(shè)區(qū)域道路交通網(wǎng)發(fā)達，路面交通量大，周邊建筑物繁密，地下管線分布密集，基坑修建風(fēng)險較高，施工控制要求嚴。會展中心站平面布置圖如圖1所示。

R1線基坑長度為307.11m，平均寬度為23.45m，平均挖方深度為25.5m，地下水位平均埋深為4.3m，地下水位以下為粉質(zhì)粘土、硬塑狀殘積土、全風(fēng)化層、中等風(fēng)化層。計算滲透系數(shù)采用地下水位以下到基坑開挖底板之間各巖土層厚度加權(quán)調(diào)和平均值K=0.85m/d。

R2線基坑長度為620m，平均寬度為24.9m，平均挖方深度為18.2m，地下水位平均埋深為4.3m，地下水位以下為粉質(zhì)粘土、細砂、硬塑狀殘積土、全風(fēng)化層、中等風(fēng)化層。其中1#～24#區(qū)間內(nèi)的計算滲透系數(shù)取為K=1.34m/d。29#～77#區(qū)間內(nèi)的計算滲透系數(shù)取為K= 0.96m/d。

1.2 降水方案

結(jié)合本站基坑深度較大、長度和寬度均較大，場地水文地質(zhì)復(fù)雜等情況，選擇兼具維護結(jié)構(gòu)和止水帷幕的地下連續(xù)墻和結(jié)構(gòu)簡單、降水較深、排水量大的管井降水方案，并以管井降水為主，排水溝明排為輔。

2 降水井計算

2.1 分塊降水方案

會展中心站根據(jù)基坑的形式，沿R1線方向基坑較深，沿R2線方向基坑較長，因此采用分塊方法對基坑涌水進行計算，根據(jù)實際布置，會展中心站基坑降水共分為6個基坑，每個基坑全部采用封閉施工，采用高壓旋噴樁或中隔墻進行分割，R1線分為3個基坑（1#～11#軸，基坑長度為81.7m，11#～16#軸，基坑長度為49.1m，16#～28#軸，基坑長度為171.86m）、R2線分為3個基坑（1#～24#，基坑長度為189.4m，29#～48#,基坑長度為157.8m，48#～77#，基坑長度為269.8m）。

圖1 會展中心站布置圖

2.2 降水方案計算

根據(jù)《地下鐵道、輕軌交通巖土勘察規(guī)范》[6]規(guī)定和相關(guān)的水文地質(zhì)資料，本站基坑涌水量采用條形基坑潛水計算公式進行估算，如下式所示：

式中：Q——基坑出水量，m3/d；

K——滲透系數(shù)，m/d；

H——含水層厚度，m；

S——設(shè)計水位降深，m；

R——影響半徑，m；

L——條形基坑長度，m；

B——條形基坑寬度，m。

降水井計算表如表1所示。

表1 降水井計算表

根據(jù)計算會展中心站主體結(jié)構(gòu)基坑內(nèi)共布置121口管井降水井。綜合考慮可將降水井布置為間距約15m，“品”字形分布。降水井距圍護結(jié)構(gòu)5m，井深26～32m,濾水層厚度為0.2m。施工中根據(jù)水文地質(zhì)情況可在地下水補給方向或圍護樁滲漏水嚴重的地方根據(jù)現(xiàn)場實際情況加密布置降水井，每次降水深度為開挖標高以下2m。

主體結(jié)構(gòu)內(nèi)的降水井分布，以R1線為例，如圖2所示。

3 管井降水井施工工藝

3.1 管井降水井構(gòu)造設(shè)計

降水井井管直徑0.6m，孔徑1.0m。當微風(fēng)化巖侵入結(jié)構(gòu)底板深度時，降水井深入微風(fēng)化層以下3.0m；微風(fēng)化埋深較深處，降水井伸入基坑底7.0m。降水井深25～32m，濾水層厚度為0.2m。濾水層采用5～25mm碎石過濾層。井管為?600mm、壁厚5mm鋼管，在最低端5m范圍內(nèi)打10mm×100mm眼，間距50mm× 150mm。管外包裹3層60目尼龍布，用12#鉛絲間隔0.5m扎緊。管底采用6mm鋼板封底。降水井構(gòu)造示意圖如圖3所示。

圖2 1#～11#軸降水井分布

圖3 降水井構(gòu)造示意圖

3.2 降水井施工

本工程降水井深度25～32m左右，底層要進入中、微風(fēng)化混合片麻巖，因此所有管井采用沖擊鉆機正循環(huán)成孔。

（1）鉆機就位。用水平尺校正鉆機底座水平，并用鐵絲把鉆機固定在枕木上。

（2）成孔。用沖擊鉆機正循環(huán)成孔，鉆孔到設(shè)計深度后，注入新鮮泥漿置換全井孔內(nèi)泥漿，砂石泵抽出沉碴并測定孔深。替漿過程中，安排好泥漿及渣土的清運工作。

（3）井管制作。降水井井管采用?600mm鋼管外包濾網(wǎng)材料制成。鋼管6m長一節(jié)，現(xiàn)場拼接，接頭滿焊。在地表下1m后，按照1.5m的間距在鋼管上開孔，同時在最底端7m范圍內(nèi)全部開孔，孔距10mm× 100mm眼，間距50mm×150mm。管外包裹3層60目尼龍布，用12#鉛絲間隔0.5m扎緊。管底采用6mm鋼板封底。

（4）下井管。井管吊放采用汽車吊整體吊裝。鋼管上口焊接2個吊耳，在井管下放到井孔后換繩到2個吊耳重新提起，將井管準確定位到孔位中心后再下放。為保證井管安裝位置準確，井管下放時應(yīng)充分吊直，2人于孔口扶住井管緩慢下放，避免碰撞井壁，下放完成后使井管口高出地面不少于20cm。

（5）填濾料。井管下入后立即在井管及井壁之間填入濾料，濾料為粒徑5～25mm的碎石?；靥顣r，濾料沿井管外四周均勻填入，并保持連續(xù)，避免填料速度過快或不均造成井管偏移及濾料在孔內(nèi)架橋現(xiàn)象。

（6）洗井。洗井工作應(yīng)在填濾料后立即進行，以防井壁泥質(zhì)硬化，造成洗井困難。采用深井泵抽水洗井，直至抽出的井水清潔無污濁。洗井過程中應(yīng)觀測水位及出水量變化情況。洗井時若出現(xiàn)井水中含有濾料，應(yīng)停止洗井，檢查原因并進行處理。

4 結(jié)束語在深大基坑開挖過程中，降水是重要的一個環(huán)節(jié)。從目前基坑降水和開挖的施工效果看，施工質(zhì)量較好，基本未出現(xiàn)大的工程質(zhì)量問題。通過本工程實踐，可以得出在工程施工過程中應(yīng)針對特殊條件，采取合理可靠的降水施工技術(shù)方案，可以確?；娱_挖和周圍構(gòu)筑物的在施工期間的安全。本工程所采用的施工降水技術(shù)可以為類似工程提供工程經(jīng)驗。

[1]王益群.上海軌道交通7號線工程車站基坑降水技術(shù)應(yīng)用[J].中國市政工程，2007(4):77-79.

[2] 唐恩寬，龔正軍.深基坑綜合降排水技術(shù)[J].建筑技術(shù)，2010(3):226-228.

[3]林向武.大型基坑綜合降排水技術(shù)[J].福建建材，2011(7):60-61.

[4]姚天強,石振華.基坑降水手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2006.

[5] 于天生.十字換乘站地下連續(xù)墻施工技術(shù)[J].工程與建設(shè)，2014(2):251-253.

[6]GB50307-1999地下鐵道、輕軌交通巖土工程勘察規(guī)范[S].中華人民共和國建設(shè)部，2000.

TU46

B

1004-5716(2015)09-0178-04

2014-09-17

高曉剛（1979-），男（漢族），江蘇連云港人，工程師，現(xiàn)從事市政公用工程工作。