馬法強*

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半蓋挖車站降水施工技術(shù)研究

馬法強*

（中咨工程建設(shè)監(jiān)理有限公司西安分公司，陜西西安，710000）

深基坑的降水工程涉及了巖土工程的多個領(lǐng)域，地域性特征明顯，相似的工程經(jīng)驗對相關(guān)工程施工來說頗具參考價值。本文結(jié)合采用半蓋挖法施工的西安地鐵五號線黃雁村車站深基坑降水的工程實踐，探討半蓋挖車站基坑的降水施工技術(shù)。本文研究成果可為類似的車站基坑降水方案實施提供參考。

半蓋挖；地鐵車站；基坑；降水；施工

引言

地鐵車站多位于城市中心區(qū)地下較深位置，設(shè)計和施工過程中都必須要充分考慮地下水對于地下巖土體和車站結(jié)構(gòu)的影響。故在地鐵車站深基坑開挖過程中，為了減少坑內(nèi)土體隆起和圍護結(jié)構(gòu)側(cè)向位移，需要采取合理的降排水措施?；咏邓四軌蛴行Ы档涂觾?nèi)水位，加固基坑內(nèi)和坑底下土體，提高坑內(nèi)土體抗力，減少坑底和圍護結(jié)構(gòu)的變形量之外，還能有效減少坑內(nèi)被開挖土體的含水量，進而疏干地下土層，減少開挖過程中土體縱向滑移的風險，便于土方開挖、外運以及坑內(nèi)施工等作業(yè)[1]。本文主要通過西安地鐵五號線黃雁村站的半蓋挖基坑的降水施工實例，介紹半蓋挖車站降水施工的管井施工工藝，為同類型工程項目提供方案參考。

1 工程概況

本工程依托西安地鐵五號線黃雁村車站進行降水方案討論，車站位于友誼西路與含光路十字路口東側(cè)，沿友誼西路東西向布置（如圖1）。車站南側(cè)為華豪麗晶高層住宅小區(qū)。友誼西路和含光路是西安城區(qū)內(nèi)的主要交通干線，地面交通流量較大。黃雁村站為地下兩層島式車站，主體基坑長253.1米，標準段寬21.2米，深約為18.11～19.28米。車站采用半幅蓋挖順作法施工，基坑圍護結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁，基坑內(nèi)設(shè)鋼管支撐，車站主體為現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱形框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)外設(shè)置外包防水層。本站共設(shè)5個出入口、3組風亭，除過街通道部分采用暗挖法施工外，均采用明挖法施工。

圖1 西安地鐵五號線黃雁村車站與周邊環(huán)境效果圖

本車站地形總體較為平坦，車站周邊建筑物密集。地層內(nèi)連續(xù)分布有素填土、新黃土、古土壤和粉質(zhì)粘土等土層，局部有中砂層以透鏡體形式出現(xiàn)在粉質(zhì)粘土層當中。本站場地地下水屬潛水類型，穩(wěn)定水位埋深9.30m~11.00m，無明顯隔水層，含水層無明顯承壓性。本地區(qū)第四系孔隙潛水含水層厚度約50~80m，地下水位年變化幅度約為1.00m~2.00m。地下水補給主要有區(qū)外徑流補給，大氣降水及局部管道滲漏等，排泄方式主要為徑流排泄、人工開采、潛水越流排泄及蒸發(fā)消耗等。

2 半蓋挖基坑降水施工方案

根據(jù)巖土勘察報告及降水設(shè)計，結(jié)合西安地鐵和附近基坑降水工程經(jīng)驗，本工程基坑降水采用基坑外管井降水法。黃雁村站降水井分兩期圍擋施工，一期圍擋面積為5440m2，北側(cè)預(yù)留三個機動車道和一個非機動車道，南側(cè)預(yù)留三個機動車道和一個非機動車道；二期圍擋面積為6756m2，北側(cè)預(yù)留雙向六個機動車道和兩個非機動車道.一期圍擋施工北側(cè)18口降水井、5口基坑內(nèi)觀測孔，二期圍擋施工南側(cè)18口降水井，降水井距離坑邊不小于2.5m，井間距14.0~19.5m。降水施工在圍護樁施工完成后即開始進行。施工前將水位降低至基坑底1.0m以下，在結(jié)構(gòu)封閉施工之前，一直保持降水至底板以下，直至頂板結(jié)構(gòu)施工完畢并回填后方可停止降水。

施工中通過監(jiān)測工作，進行必要的抽水試驗，定時檢測降深、出水量，驗證降水效果，以便選擇優(yōu)化有關(guān)參數(shù)和降水設(shè)計方案，從而滿足基坑開挖作業(yè)的需要。

降水井設(shè)計孔徑800mm，井徑400mm，抽水井采用流量為30-40m3/小時，揚程不小于50m的潛水泵。井管采用水泥井管（無砂礪石混凝土濾水管及礫砂混凝土隔水管），內(nèi)徑500mm，外徑600mm；井管采用竹片鐵絲綁扎固定，外包100目尼龍網(wǎng)，管外濾料采用3~5mm天然礫石，填礫厚度不小于10mm。每口井配備一臺深井潛水泵，選用設(shè)備型號為150JC/K50，功率為15KW。各井抽出的地下水經(jīng)排水總管匯入排水口工作井再排入城市下水道中。

3 半蓋挖基坑降水施工技術(shù)

3.1 降水井施工工藝

降水井施工工藝流程見下圖2：

圖2 降水井施工工藝流程

3.2 施工方法

3.2.1 施放井位

水井井位施放時必須詳細調(diào)查核實場區(qū)地下管線分布情況，采用洛陽鏟打設(shè)探孔的方法，探孔深度不小于8m，確認地下無各種管線后方可施工。

為避開各種障礙物，降水井間距可作局部調(diào)整，降水井中心距結(jié)構(gòu)外皮≥2.5m，且降水井總量不得減少。

3.2.2 降水井成孔

（1）圍擋及開孔

測量井位放樣完成后，人工破除現(xiàn)有路面，位于車站圍擋內(nèi)的可以利用車站主體結(jié)構(gòu)圍擋，占用現(xiàn)有交通路面的利用彩鋼板進行圍擋，圍擋角點設(shè)置反光錐，警示燈，警示旗幟，確保安全施工。

（2）成孔

為確保降水效果，減小洗井難度，成孔工藝優(yōu)先考慮鍋錐鉆機、清水成孔工藝，鉆孔深度宜大于降水井設(shè)計深度0.3～0.5m。

當遇到砂層較厚時，優(yōu)先考慮旋挖鉆機成孔工藝，并提高井內(nèi)水頭差，始終保持井內(nèi)水位高于地下靜水位3～5m。采用泥漿護壁時，應(yīng)在鉆進到孔低后清除孔低沉渣并立即置入井管、注入清水，當泥漿比重不大于1.05時，方可投入濾料。井身應(yīng)保持圓正垂直。

（3）下管

采用托盤式下管法。井管采用無砂砼濾水管，在預(yù)制井底盤上放置井管，濾水管遇到砂層往下全部包裹不少于1層60目尼龍網(wǎng)，緩緩下放，當管口與井口相差200mm時，接上節(jié)井管，接頭處用尼龍網(wǎng)裹嚴，以免擠入泥砂淤塞井管，豎向用3～4條30mm寬、長2～3m的竹條用2道鉛絲固定井管。為防止上下節(jié)錯位，在下管前將井管依井方向立直。吊放井管要垂直，為防止雨污水、泥砂或異物落入井中，井管要高出地面不小于200mm，并加蓋或捆綁防水雨布臨時保護。

（4）填濾料

井管下入后立即填入濾料。濾料應(yīng)具有一定的磨圓度，濾料含泥量（包括含石粉）≤3%，粒徑3～5mm天然礫石。

填礫料采用靜水填料法，不得用裝載機或手推車直接填料，可用鐵鍬填料，以防不均勻或沖擊井壁，填料沿井管外四周均勻填入，宜保持連續(xù)。要避免填料速度過快或不均造成濾管偏移及濾料在孔內(nèi)架橋現(xiàn)象，洗井后濾料下沉及時補充濾料，要求實際填料量不小于95%理論計算量。

封孔可采用粘土回填不少于2m，位于路面降水井離地面2m范圍內(nèi)砌筑24磚墻，封口用成品井蓋。

（5）洗井

采用重力式洗井法。洗井采用污水泵，井管安放結(jié)束后，將備好的污水泵安放至井底，然后不間斷開始抽取孔內(nèi)的泥漿水，隨著孔內(nèi)泥漿水位的降低，四周含水層中的水通過濾料及濾水管滲流至降水井內(nèi)，在水滲流工程中，不斷沖刷孔壁，以保證含水層孔壁良好的透水性。隨著抽水工作的進行，水逐漸由混變清。洗井過程中應(yīng)同時觀測水位及出水量變化情況。

如若采用旋挖鉆成井，成井后，借助空壓機清除孔內(nèi)泥漿，至井內(nèi)完全出清水為止，再用污水泵反復(fù)進行恢復(fù)性抽洗，直至水清砂凈。

1.2.1 不同在制品解吸濕特性試驗 試驗環(huán)境溫濕度的選擇要綜合考慮在制品的特性和卷煙生產(chǎn)環(huán)境溫濕度的要求，各種在制品環(huán)境溫濕度的試驗方案如下，溫度設(shè)定：25℃，濕度設(shè)定：40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%。 選擇一種在制品，按照其溫濕度設(shè)定要求，首先選擇溫度，濕度設(shè)定從最高到最低，然后從最低到最高，測量并記錄其在不同濕度條件下的平衡含水率，平衡時間72 h。

洗井后可進行試驗性抽水，確定單井出水量及水位降低能否滿足設(shè)計要求。開始抽降時逐一啟動水泵。逐一檢查排水管道是否暢通，有無滲漏現(xiàn)象，如接頭處或排水管滲漏返工或維修。

（6）管線鋪設(shè)

沿基坑四周布設(shè)Φ159mm鋼管集水管，東西兩側(cè)分別設(shè)置兩個出水口與市政雨水管線連接，鋼管需暗埋處開寬300mm、深500mm溝槽，砼回填。單井用Φ50聚氯乙烯管與集水管上Φ40鋼管連接，在連接處安裝Φ40逆向閥及截止閥各一個，當降水井設(shè)置在道路上時，將排水管管線埋入地面以下。

（7）水泵安裝

潛水泵及泵管安裝吊放，置于距井底以上1.0～1.5m處。安裝并接通電源，做到單井單控電路，并檢查保護系統(tǒng)。

（8）井蓋安裝

降水井管線及水泵安裝完畢后即開始安裝井蓋，井蓋用承重為50T的水泥預(yù)制，輔座要座在路基上，并在輔座下打鋼筋砼墊層，井蓋做好后，用鋼板蓋三天，周圍放置警示墩確保安全。

（9）抽水

①基坑開挖前，提前15～20天開始抽水。正式抽水時，先啟動遠離周邊建構(gòu)筑物抽水泵，由遠及近開啟抽水泵。抽水停止順序為先關(guān)閉靠近周邊建構(gòu)筑物抽水泵，由近及遠停止抽水泵運行。

②抽水含砂量控制：為防止因抽地下水帶出地層細顆粒物質(zhì)造成地面沉降，抽出的水含砂量必須保證，若含砂量過大，可將水泵上提，如含砂量仍然較大，需重新洗井。

③首次（洗井后抽水前）含砂量檢測合格后，在抽水期間定期進行含砂量檢測，異常情況下應(yīng)根據(jù)情況加密檢測次數(shù)。

④開始抽水時，因出水量大，為防止排水管網(wǎng)排水能力不足，可以間隔的逐一啟動水泵。抽水開始后，逐一檢查單井出水量、出水含砂量。連網(wǎng)統(tǒng)一抽降后連續(xù)抽水，不應(yīng)中途間斷，需要維修更換水泵時，逐一進行。

3.3 觀測井施工

觀測孔可采用工程鉆機成孔。成孔直徑150mm,孔深30m。成孔后下入φ50-110mmPVC管，測管入水段打眼纏網(wǎng)并投入3～8mm的礫石。有條件時采用微型泵抽水洗孔。

3.4 降水井拆除與回填

降水井的停抽需征得設(shè)計單位同意，以保證施工期間地下結(jié)構(gòu)的抗浮要求及抗突涌要求為前提，井點完全廢除應(yīng)在頂板覆土后。

黃雁村站封井先從靠近建筑物的降水井進行封井。封井前提出潛水泵和拆除電纜和排水管，封井前和封井后24小時對所封降水井相鄰井位提前連續(xù)抽水，待水位達到降水設(shè)計面后進行封井，封堵完成后再調(diào)整相鄰降水井抽水量，使地下水回升，檢査封堵結(jié)果。

①施工工序：圍擋→提泵→測井深→回填石屑或濾料→回填級配碎石→澆筑瀝青混凝土→養(yǎng)護。

②每口井回填前需測量井深，了解井身是否完整，井內(nèi)有無卡堵或落物，如有卡堵需通井，如有落物，必要時要打澇。

③回填石屑或濾料時要人工均勻填入，防止蓬堵現(xiàn)象發(fā)生，如發(fā)生蓬堵，要用人工振搗或用水沖落。

④為保證井孔回填密實，回填石屑或濾料3天后方可鋪瀝青混凝土，瀝青混凝土要與路面基本平齊，井周圈無沉陷。

⑤暗埋排水管、電纜其挖出之后，按原市政道路標準分層回填夯實到規(guī)定的高度后鋪瀝青混凝土。

4 結(jié)束語

半蓋挖地鐵車站能有效緩解地面交通壓力，但在地鐵地下工程中，地下水處理是一個非常復(fù)雜的過程。由于地下水的不確定性和地質(zhì)及施工環(huán)境的復(fù)雜性，深基坑工程存在著極大的風險。據(jù)統(tǒng)計，大多數(shù)基坑事故的發(fā)生都是由于地下水處理措施采取不當而引起的。由于地下水風險涉及巖土工程多個專業(yè)領(lǐng)域，所以應(yīng)在地下水與相關(guān)專業(yè)上做到細致的理論分析，結(jié)合場地自身的地質(zhì)條件和施工條件，合理選擇相應(yīng)的降水工藝，加強對施工環(huán)節(jié)的控制，提升施工質(zhì)量，做好充足的應(yīng)急方案。

[1] 劉國彬, 王衛(wèi)東. 基坑工程手冊[M]. 中國建筑工業(yè)出版社, 2009.

[2] 萬寶康. 地鐵深基坑降水施工技術(shù)分析[J]. 科技風, 2014, (24): 150-150.

[3] 蘇燁, 史小銳. 深基坑降水施工技術(shù)的管理研究[J]. 施工技術(shù), 2012, (s2): 63-64.

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[5] 伍錦湛. 大型地鐵站深基坑降水施工技術(shù)研究[J]. 中國科技信息, 2008, 27(3): 116-116.

Research on Precipitation Construction Technology of Half Cover Excavation Station

MA Faqiang*

(Xi'an branch of China Consulting Engineering Supervision Co., Ltd., Shaanxi Xi'an, 710000, China)

the precipitation engineering of deep foundation pit is involved in many fields of geotechnical engineering, and its regional characteristics are obvious. Similar engineering experience is of great reference value to the construction of related engineering. In this paper, the precipitation construction of the deep foundation pit of the Xi'an metro line five, Huang Yant village station, which is constructed by the semi cover excavation method, is used to discuss the precipitation construction technology for the foundation pit of the half cover excavation station. The research results in this paper can provide reference for similar station foundation pit dewatering scheme.

half cover excavation; subway station; foundation pit; precipitation; construction

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2018.01.040

U231+.4

A

1672-9129(2018)01-0103-03

馬法強. 半蓋挖車站降水施工技術(shù)研究[J]. 數(shù)碼設(shè)計, 2018, 7(1): 103-104.

MA Faqiang. Research on Precipitation Construction Technology of Half Cover Excavation Station[J]. Peak Data Science, 2018, 7(1): 103-104.

2017-12-20；

2018-01-22。

馬法強（1980-），男，本科，監(jiān)理工程師，研究方向：土木工程E-mail:2155437993.qq.com