簡靖桃

1 工程概況

沈陽地鐵二號線沈陽北站位于鐵路沈陽北站前廣場,全長155.6 m,基坑深24 m,為地下3層車站,其中118.5 m為明挖基坑,37.1 m為“PBA”工法暗挖基坑,根據(jù)施工安排,首先施工明挖段,在明挖段結(jié)構(gòu)施工完成后再開挖暗挖段的基坑?；拥孜挥谏奥咽瘜?地下水初始水位在地面以下9.0 m,地下含水砂層埋深約40 m?；硬捎忙?1 000@1 200鉆孔灌注樁圍護,采取坑外井點降水。2008年10月開始施工基坑圍護樁,2009年1月開挖明挖段基坑,3月施工車站結(jié)構(gòu),暗挖段基坑計劃在2010年2月進行開挖,本次主要研究明挖段的基坑降水。工程所處地貌為高漫灘及古河道,基坑穿越雜填土層、砂層、中粗砂層、礫砂層、砂卵石層,砂層中富含地下潛水,滲透系數(shù)為150 m/d,基坑涌水量大。采取切實可行、安全有效的降水方案是本工程基坑施工的關(guān)鍵。

2 降水設(shè)計

2.1 基坑涌水量計算

計算基坑總排水量:

其中,k為潛水滲透系數(shù),取 150 m/d;a為基坑長度,取155.6 m;b為基坑寬度,取27 m;r為引用半徑,r=0.29(a+b)=52.95 m;H為潛水含水層厚度,為含水層底板埋深-水位埋深9 m,取31.0 m;s為最大水位降深,為基坑底埋深+1 m-水位埋深9 m,取16.0 m;R為降水影響半徑,2 182.11 m。

2.2 設(shè)計原則

1)30 d內(nèi)水位降到基坑底。2)能夠長時間保持水位在基坑底位置。3)有應(yīng)對個別水泵損壞的應(yīng)急措施。4)降水井沿基坑外側(cè)四周布置。降水井施工、運行不得影響路面交通,減少對施工和周邊環(huán)境的影響。5)降水施工運行必須考慮對地表沉降、對地下管線及周邊建筑物的影響。

2.3 方案確定

采用井點降水有兩種方案,方案一是大間距深井配備大抽水量水泵,方案二是小間距淺井配備小抽水量水泵,各有優(yōu)缺點。

兩種方案性能、經(jīng)濟比較分別見表1,表2。

表1 降水方案性能比較

表2 降水方案經(jīng)濟比較

方案一井的間距大,數(shù)量少,方便布置、施工和運行管理,經(jīng)濟,所以采用方案一。

井的數(shù)量是按照基坑前期涌水量計算的,在水位降到設(shè)計深度后涌水量會有比較大的變化,在維持水位時擬關(guān)閉125 m3/h泵,只運行80 m3/h泵即可。

2.4 設(shè)計參數(shù)

1)井深35 m。2)井距 15 m。3)井徑0.80 m,無砂濾水管管徑0.426 m,鋼筋籠濾水管管徑0.4 m。4)水泵80 m3/h和125 m3/h間隔配置。5)行車道路上采用鋼筋籠竹片井管,場地內(nèi)采用無砂井管。

2.5 施工要求

井點采用反循環(huán)法鉆進成孔,其孔徑為800 mm。成孔深度要大于設(shè)計井深,預(yù)留一定的沉淀量。下放井管前需要對成孔泥漿進行置換,降低泥漿的稠度,防止稠漿封閉孔壁和管壁影響滲水效果。對井管底用木板封堵,在管壁外側(cè)包裹密目濾網(wǎng)并用鐵絲固定。井管分節(jié)下放,井管之間連接緊密、固接,并保持井管整體垂直,方便下一步水泵的安裝。在井管四周填充粒徑3 mm～15 mm的碎石濾料層,濾料要沿井管四周均勻投放,孔口3.0 m范圍用黏土封填并夯實。

濾料回填完成后要立即洗井,即抽去井內(nèi)泥漿,直至抽出的井水清凈無砂為止。井口根據(jù)所處的環(huán)境施作井蓋,滿足行車或安全防護的需要。排水管和電纜布線在施工降水井時一并考慮,同時施工,水泵要在抽水之前安裝完成,降水井結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。

3 降水效果

沈陽北站自2009年1月開始基坑降水,25口井全部開啟,前12天水位下降達到0.66 m/d,隨著水位的降低,影響范圍的擴大,水位下降速度越來越慢。2009年3月水位降到基坑底,保持水位在基坑底以下1.0 m,一直持續(xù)到10月結(jié)構(gòu)封頂。降水井出水情況良好,運行平穩(wěn),順利完成基坑降水任務(wù)。

4 比較分析

沈陽地鐵一號線張士站基坑長180.5 m,寬18.5 m,深17.0 m。采用明挖法施工,基坑圍護結(jié)構(gòu)采用φ 1 000@1 200鉆孔灌注樁和鋼管支撐圍護,采取坑外井點降水。張士站地質(zhì)情況與沈陽北站類似,都處于高富水砂層,主要的不同之處在于張士站基坑底板位置有一層4.0 m厚的黏土隔水層,受其影響,黏土層上方潛水難以被完全疏干,形成層間滯水。如果降水井的間距較大,則無法降低兩井之間滯水水頭,滯水將會流入基坑,造成基坑涌水,達不到降水的效果。所以張士站降水選擇了方案二,通過增加井的數(shù)量縮短井間距,降低滯水的厚度,達到疏干層間滯水的目的。沈陽北站由于沒有黏土層的影響,透水砂層深度遠大于基坑深度,為選擇較為經(jīng)濟的大井距降水方案提供了地質(zhì)條件。

5 結(jié)語

沈陽地鐵張士站和沈陽北站均位于沈陽市區(qū),相距13.0 km,地層條件基本相同,但張士站基坑底部存在一道黏土隔水層,沈陽北站適用的降水方案在張士站就不適用。

通過對沈陽地鐵一號線張士站和二號線沈陽北站深基坑降水的分析總結(jié),在高富水的砂層中采取坑外井點降水方案是可行的,井距和泵型的選擇應(yīng)根據(jù)地質(zhì)的土層情況來決定,在沒有黏土隔水層的影響下,選用大間距的深井方案更為經(jīng)濟,在周邊環(huán)境復(fù)雜、施工降水井不方便的地段適用性更強。當(dāng)然,降水時間長短也是降水方案比選的重要因素。

[1] GB 50299-1999,地下鐵道工程施工及驗收規(guī)范(2003版)[S].

[2] JGJ 120-99,建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程[S].

[3] 遼寧地質(zhì)工程勘察施工集團公司.沈陽地鐵一號線工程降水專題研究報告[R].