雷萌源

中鐵二十一局集團軌道交通工程有限公司 山東 濟南 250000

引言

蘭州市軌道交通 1 號線省政府車站基坑規(guī)模和深度較大，工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件復(fù)雜，開挖深度達30m，為蘭州市首次開挖如此深度基坑。開挖地層中存在著第三系富水紅砂巖，紅砂巖本身為相對不透水層，其強度在未風(fēng)化。未遇水狀態(tài)下強度較高，風(fēng)化、遇水后迅速崩解，成散落狀或泥狀。基坑開挖至紅砂巖地層時，出現(xiàn)了形似蘑菇狀的滲水現(xiàn)象。隨著開挖深度的增加，冒水量增多、股數(shù)增多，充分表明紅砂巖中含有豐富的裂隙水。如不對紅砂巖裂隙水和坑內(nèi)積水進行處理則會使坑內(nèi)紅砂巖一直處于泥化狀態(tài)，開挖施工困難、地基承載力不足，底板難以澆筑。本文以蘭州地鐵1 號線省政府車站深基坑為例，提出該地層地下水處理真空降水技術(shù)，為同類型車站深基坑的設(shè)計和施工提供經(jīng)驗。

1 工程概況

省政府站：省政府站為蘭州市城市軌道交通1號線一期工程的中間站，本站位于城關(guān)區(qū)張掖路與酒泉路十字東南象限地塊內(nèi)。車站主體長度為170.75m，標(biāo)準(zhǔn)段寬22.90m，總高27.47m，結(jié)構(gòu)底板埋深約30.0m，采用明挖法施工。車站起點里程YDK24+943.027～YDK25+013.877計70.85米為地下四層結(jié)構(gòu)，基坑寬度23.5m，基坑深度30.0m；車站里程YDK25+013.877～YDK25+113.787計99.91m與在建中央商務(wù)區(qū)結(jié)合，該區(qū)域車站基坑位于在建中央商務(wù)區(qū)大基坑負10.5m深度位置，基坑寬度24.1m，從負10.5m算起基坑深度18.46m；該車站因特殊原因，采用“先隧后站”方式，基坑開挖過程中伴隨降水、拆除盾構(gòu)管片，難度加大。

2 工程水文地質(zhì)概況

現(xiàn)場進行了實地勘察，勘查后發(fā)現(xiàn)表層均為第四系新黃土，且全部為人工填充的土層。下部則主要是粉砂巖和第三系的砂巖，礦物成分則主要是石英和部分云母，所以整體上該區(qū)域的地層穩(wěn)定性較差，如果遇水則容易垮塌或者陷落。但是在沒有外界強力作用時，整體強度尚可。施工時會對周圍產(chǎn)生擾動，因此要注意做好安全防護工作。

勘查區(qū)的地下水位為1514-1516m之間，該區(qū)域均為潛水，主要在砂巖、雜填土層賦存，最主要的含水層在卵石層，該層的通透性強所以不容易存留大量的水分，加之潛水主要受外界降雨與河流補給，所以該區(qū)域地下水的季節(jié)性變化明顯。地下水會因人工開采和排泄等方式逐漸消退，年平均水位變化不大，所以相對穩(wěn)定且無復(fù)雜的水文地質(zhì)條件。

根據(jù)場地水文地質(zhì)條件，結(jié)合西關(guān)什字車站水文地質(zhì)勘察成果（本區(qū)間場地地層結(jié)構(gòu)相似），降水設(shè)計綜合滲透系數(shù)按K=22.0m/d，影響半徑R＝200.0m。（根據(jù)鴻運金茂抽水試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果：建議水文地質(zhì)參數(shù)如下：K＝44.8 m/d，R＝42m）。

3 輕型井點降水設(shè)計

（1）地面段上部卵石層采用集水明排的方法對卵石層地下水進行明排處理。進入強風(fēng)化砂巖層后，車站范圍內(nèi)全部采用真空井點進行逐層分級降水，最終確保地下水位低于基底標(biāo)高1.0m以上。

（2）車站基坑砂巖層面支撐施工及土方開挖過程中，進行分塊分層分級真空井點降水，在基坑開挖至底面并施作基底墊層前設(shè)置最后一級真空井點進行持續(xù)降水，直至站廳層施工完成后方可停止抽水， 避免基底砂巖高度軟化及地下水上漲淹沒底板，保證基地承載力及底板順利施工。分級降水時間根據(jù)實際降水效果、土方開挖速度、支撐施工及結(jié)構(gòu)抗浮施工需求時間進行確定。

（3）為保證導(dǎo)墻施工，在導(dǎo)墻兩側(cè)4.0m范圍內(nèi)設(shè)置真空井點持續(xù)抽水，排間距3.0m，共設(shè)置8排，車站內(nèi)管片上部真空井點采用橫向均勻布置，排間距3.0m，管片下部位置布置真空井點應(yīng)避開管片，待管片拆除后可采用均勻布置。

花樣跳繩的形式較為多樣，教師可以根據(jù)小學(xué)生的運動能力為其開展合適的跳繩活動。單人跳的形式主要包括將跳繩進行左右甩、開合跳、交叉跳以及雙腳交替等。不同的跳法在難度以及運動量方面也存在一定的差異，教師可以帶領(lǐng)學(xué)生從簡單的動作開始練習(xí)，逐漸融入難度較大的動作，從而使學(xué)生接受到循序漸進的過程。

（4）每套集水總管長10.0m，總管管徑為φ63mm的PP-R管，井點管長5.0m，管徑為φ25mm的PE-RT管，井點管管壁梅花狀布置出水眼，孔眼直徑8-10mm，間距30-50mm（或孔隙率大于15%），管壁外包纏兩層濾網(wǎng)，濾網(wǎng)采用60目尼龍絲網(wǎng)包纏固定，每套井點管10根，濾管長3.0m，井點管的間距為1.0m，最后一級降水管底應(yīng)嵌入在底板下4.0m以上，井點間距為3.0m(屆時可根據(jù)現(xiàn)場實際出水情況進行適當(dāng)調(diào)整參數(shù)），連接軟管一般采用PVC或橡膠管與真空泵連接。

4 輕型井點降水施工工藝

4.1 真空井點降水

施工流程： 放線定位——鋪設(shè)總管——沖孔——安裝井點管——上部填粘土密封——用彎聯(lián)管將井點管與總管接通——安裝集水箱——開動水泵抽水——測量觀測井中地下水位變化。

定位：根據(jù)現(xiàn)場實際情況，在基坑內(nèi)采用分排布置方法實施降水。根據(jù)基坑開挖寬度，確定井點管的布置位置。施工時先放線開挖線，沿開挖線開挖寬、深0.5～1.0m的溝槽，以便沖孔時多余水的排放。

成孔：采用水沖法進行成孔，成孔孔徑不小于80mm，成孔達到設(shè)計孔深后，應(yīng)加大泵量、沖洗鉆孔、稀釋泥漿，返清水3min～5min后，方可向孔內(nèi)安放井點管。

置管：成孔后放后直徑25mm的PE-RT抽水管，水管長5.0m，管徑25mm，支管管壁，入土深度為4.5m，外露0.5，梅花狀布置出水跟，孔眼直徑8-10mm，間距30-50cm（或孔隙率大于15%），管壁外包纏兩層60目尼龍絲網(wǎng)，每套總管長度為10-20.0m，總管上布置井點管10-20根，慮管長3.0m，井點支管的間距為1.0m。

封口：井點管放入在檢查滿足設(shè)計長度后，井點管上部空隙用水沖法進行封孔以防井點管漏氣。

安裝：井點管和總管用三通熱融連接，兩端用鐵絲扎緊，總管和機組連接。排水管排放口設(shè)沉淀池，通過二級泵站提抽將水抽出坑外。

抽水：所有的抽水管道及配件安裝完成后，進行抽水試驗，主要是接通電源后利用真空泵進行抽水，抽水后檢查是否存在漏氣或者是堵塞的情況，如果能正常排水則保持真空狀態(tài)加壓，確認整個系統(tǒng)密閉性完好后繼續(xù)抽水，如果出現(xiàn)異常則關(guān)閉設(shè)備后檢查異常部位，修復(fù)后重新實驗，直至試驗成功。通常情況下持續(xù)抽水一周即可形成穩(wěn)定的區(qū)域型降水漏斗。

由于真空泵為垂直吸程，所抽出的地下水無法直接排入地面，需在坑內(nèi)就近位置設(shè)置二級集水池（二級泵站，1*1.5*1.5m鋼板水箱），將水匯入集水池，在集水池內(nèi)放置潛水泵，將水輸送至地面排水管網(wǎng)，根據(jù)現(xiàn)場情況設(shè)置二級集水池，每組集水池內(nèi)放置2臺功率為5.5KW的潛水泵，直至真空降水全部停止2日后，方可停止抽水，要將二級集水池內(nèi)水全部輸送至地面后方可停泵。

降水運行：真空泵運行過程時應(yīng)定時檢查各井管出水的含砂量≤0.5‰，當(dāng)發(fā)現(xiàn)含砂量異常時，及時修復(fù)漏砂井點管。

井點拆除：采用分級降水的井點，待上一級井點降水達到設(shè)計深度后，立即組織土方開挖或砼支撐施工，井點管為軟質(zhì)采暖管，無法進行循環(huán)使用，開挖過程中將井點管直接挖除報廢，最后一級降水井點，待車站站廳層施工完成或區(qū)間結(jié)構(gòu)施工完成并進行土方回填后，方可停止抽水系統(tǒng)，對預(yù)留孔洞進行專業(yè)防水、防滲處理。

5 降水效果

車站坑中坑位置開挖至-10.50m時，根據(jù)土方開挖要求及各工序施工進度，采用分塊分層的方法呈U形狀布置真空井點（每塊長度、寬度均為20.0m)，對砂巖層裂隙水進行疏干，直至開挖至基底標(biāo)高，根據(jù)站內(nèi)支撐及土方開挖次序，共設(shè)置7級真空井點進行降水。井點排間距3.0m，列間距1.5m，井點管間距1.0m，每層降水周期5天、開挖深度為3米。通過實際降水效果良好，基底梳干、無擾動。

圖1 .降水前狀況圖

圖2 .降水后效果

6 結(jié)論

1)第三系紅砂巖屬于相對不透水層，但其含有豐富的裂隙水，甚至形成流沙通道。紅砂巖膠結(jié)程度弱，易崩解，遇水迅速軟化，受開挖擾動及水作用極易泥化成砂糊狀，因此，基坑開挖施工中必須處理降水問題。

2)紅砂巖中豐富的裂隙水及施工擾動會對整個車站的結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)產(chǎn)生較大的影響，所以施工過程中要持續(xù)的進行排水作業(yè)，形成穩(wěn)定的區(qū)域降水漏斗，從而降低周邊巖層的含水量，進而疏干巖層后進行混凝土澆筑，提高基礎(chǔ)工程的穩(wěn)定性。

3)紅砂巖地層深基坑開挖，采用多種方式綜合治理，“圍護采用地連墻圍護結(jié)構(gòu)，坑外管井降水、坑內(nèi)集水明排、輕型井點降水”等綜合處理方案，可以成功解決該地區(qū)深大基坑地下水問題。