袁向東

【摘? 要】深基坑降水是確保工程安全的重要工程技術(shù)措施。論文以成都地鐵4號(hào)線二期南熏大道站基坑降水工程為例，論述了基坑降水方案設(shè)計(jì)方法，得到了基坑涌水量及降水井?dāng)?shù)量。通過南熏大道站基坑降水工程實(shí)踐，效果顯著，可為成都地區(qū)富水砂卵石地層類似工程基坑降水提供技術(shù)參考。

【Abstract】Deep foundation pit dewatering is an important technical measure to ensure engineering safety. Taking the foundation pit dewatering project of Nanxun Dadao station in the second phase of Chengdu Metro Line 4 as an example， this paper discusses the design method of foundation pit dewatering scheme， and obtains the water inflow of foundation pit and the number of dewatering wells. Through the practice of foundation pit dewatering in Nanxun Dadao station， the effect is remarkable， which can provide technical reference for similar projects of foundation pit dewatering in water-rich sandy pebble stratum in Chengdu area.

【關(guān)鍵詞】富水砂卵石地層;基坑降水;設(shè)計(jì);施工

【Keywords】water-rich sandy pebble stratum; foundation pit dewatering; design; construction

【中圖分類號(hào)】U231+.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2021）12-0188-03

1 工程概況

成都地鐵4號(hào)線二期工程西延線主要位于成都市溫江區(qū)與青羊區(qū)，線路全長10.923km，起于溫江大學(xué)城站，出站后沿?？坡?、南熏大道和光華大道，由西向東敷設(shè)至一期工程起點(diǎn)（公平站）。

南熏大道站位于光華大道三段與南江路交叉路口，車站全長186.6m，標(biāo)準(zhǔn)段寬度為19.9m，頂板覆土厚度為2.7～3.2m，底板埋深為16.2～17.8m，為島式車站，雙層雙跨結(jié)構(gòu)。

2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)概況

2.1 地形地貌

南熏大道站地形總體較平坦，房屋分布密集。該車站位于川西成都平原岷江水系Ⅰ級(jí)階地，為侵蝕～堆積地貌，地形平坦、開闊，地面高程538.42～539.96m，絕對高差為1.54m。

2.2 巖土分層及其特征

南熏大道站場地土主要由第四系全新統(tǒng)人工雜填土（Q4ml），第四系全新統(tǒng)沖積（Q4al）粉質(zhì)粘土、卵石土，第四系上更新統(tǒng)冰水沉積、沖積層（Q3fgl+al）砂土、卵石土組成。各層土的構(gòu)成和特征分述如下：

<1-1>人工填土（Q4ml）：黃褐、灰褐等雜色，稍濕，松散～稍密，主要由砂土和卵石組成，卵石含量變化大，局部地段含混凝土碎塊等建筑垃圾。該層土均勻性差，多為欠壓密土，結(jié)構(gòu)疏松，多具強(qiáng)度較低、壓縮性高、受壓易變形的特點(diǎn)。層厚1.0～3.4m。

<2-4-2>砂質(zhì)粉土（Q4al）：灰、灰黃色，松散，稍濕～潮濕，呈粉粒狀、手捻呈粉末狀，呈透鏡體零星分布于地表，厚0.5～1.95m，埋深1.0～2.5m。

<2-6-1>中砂（Q4al）：褐色，潮濕，密實(shí)，由長石、石英等礦物顆粒組成，呈透鏡狀分布于卵石土中，層厚0.5m。

<2-9-1>稍密卵石土（Q4al）：青灰、灰白、灰褐色，稍密，潮濕，漂卵石含量60%～80%，余多為中砂充填，卵石粒徑一般在4～16cm，漂石含量為4%～10%，粒徑一般為20～30cm，石質(zhì)以花崗巖、砂巖為主，磨圓度較好，分選性較差。層厚0.4～4.8m，本層多分布在人工填土層下，埋深1.3～3.4m。

<2-9-2>中密卵石土（Q4al）：雜色，潮濕～飽和，中密，漂卵石含量占65%～80%，卵石粒徑一般在4～15cm，余多為中砂充填，漂石含量5%～12%漂石，石質(zhì)以花崗巖、砂巖等硬質(zhì)巖為主。磨圓度較好，分選性較差。巖石堅(jiān)硬程度分類為堅(jiān)硬巖。層厚1.3～5.5m，埋深4.2～7.7m。

<2-9-3>密實(shí)卵石土（Q4al）：雜色，飽和，密實(shí)，漂卵石含量占75%～85%，其余為中砂充填，卵石粒徑一般在4～15cm，漂石量含5%～18%漂石，局部地段富集，漂石粒徑一般為20～30cm，石質(zhì)以花崗巖、砂巖為主，磨圓度較好，分選性較差。巖石堅(jiān)硬程度分類為較硬巖～堅(jiān)硬巖。該層厚1.5～7.8m，埋深7.0～11.7m。

<3-5-2>中砂（Q3fgl+al）：灰褐、灰黃色，飽和，密實(shí)，由長石、石英等礦物顆粒組成。呈透鏡狀分布，層厚0.4～1.1m。

<3-8-3>密實(shí)卵石土（Q3fgl+al）：青灰、灰黃色，飽和，密實(shí)，漂卵石占80%～90%，卵石粒徑4～15cm，漂石含量為5%～20%，局部地段富集，粒徑多為20～30cm。主要成分為花崗巖、石英砂巖等，磨圓度較好，多呈亞圓形，部分圓形，分選性差。巖石堅(jiān)硬程度分類為堅(jiān)硬巖。埋深13.4～31.4m。

2.3 水文地質(zhì)概況

南熏大道站地下水主要賦存于第四系全新統(tǒng)、上更新統(tǒng)卵石土中，水量豐富，含水層總厚度大于30m，主要為孔隙潛水。車站基坑范圍內(nèi)卵石土層滲透系數(shù)為23～35m/d，為強(qiáng)透水層;砂層滲透系數(shù)為3.5～6m/d，為中等透水層。表層雜填土為弱透水層，地下水含量甚微，對工程影響較小。本車站主體結(jié)構(gòu)基本位于該層砂、卵石土中，受地下水影響大。

南熏大道站地下水總的規(guī)律是水位西北高、東南低，地下水位淺，水位變幅小，隨季節(jié)性變化不明顯。根據(jù)水文地質(zhì)資料，成都地區(qū)豐水期一般出現(xiàn)在每年7～9月份，枯水期多為每年1～3月份。豐水期地下水位埋深一般為2～3m，水位年變化幅度為2～3m。

3 降水工程設(shè)計(jì)

3.1 降水方法選擇

根據(jù)地下水類型（孔隙潛水）、基坑形狀（矩形）、降水深度及含水層構(gòu)造等特點(diǎn)，參照《城市軌道交通巖土工程勘察規(guī)范》（GB 50307—2012） 第10.5.2條規(guī)定，南熏大道站采用管井降水[1]。

3.2 計(jì)算模型及計(jì)算參數(shù)

按照《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ 120—2012）的規(guī)定，南熏大道站按照均質(zhì)含水層潛水非完整井計(jì)算基坑涌水量，計(jì)算模型如圖1所示。

圖1? 基坑涌水量計(jì)算模型

南熏大道站采用明挖法施工，基坑長度L=186.6m，寬度B=19.9m，所有參數(shù)均取最不利值，滲透系數(shù)k取35m/d，含水層厚度H0取30m，設(shè)計(jì)降深Sd=17.8-5+1=13.8m（車站豐水期地下水位埋深一般為5m，基坑開挖平均深度為17.8m，水位降至基底設(shè)計(jì)高程下1m），基坑中心距降水井距離S0=B/2+4=13.95m，水力坡度i取0.1，水位降深Sw=Sd+S0×0.1=15.2m，影響半徑R=2Sw=985m，過濾器進(jìn)水部分長度l=5m。

3.3 降水計(jì)算

①涌水量計(jì)算

式中，Q為基坑涌水量，m3/d;k為滲透系數(shù)，取k=35m/d;hm為含水層厚度與降水后基坑內(nèi)水位高度之和的1/2，取22.53m;H0為含水層厚度，按30m考慮;h為降水后基坑內(nèi)水位高度，取15.06m;R為降水影響半徑，R=2Sw=985m;r0為基坑等效半徑，r0=34.4m;l為過濾器進(jìn)水部分長度，取l=5m;經(jīng)計(jì)算：Q=19622m3/d。

②單井出水量

式中，q0為單井出水量，m3/d;rs為過濾器半徑，取rs=0.15m;l為過濾器進(jìn)水部分長度，取l=5m;k為滲透系數(shù)，取k=35m/d;經(jīng)計(jì)算：q0=925m3/d。

③降水井?dāng)?shù)量

式中，n為降水井?dāng)?shù)量，口;q0為單井出水量，m3/d;Q為基坑涌水量，m3/d;經(jīng)計(jì)算：n=24口。

④確定井深

降水井的深度按《建筑與市政降水工程技術(shù)規(guī)范》（JGJ/T 111—98）公式（6.3.2）計(jì)算：Hw=Hw1+Hw2=Hw3+Hw4+Hw5+Hw6

式中，Hw為降水井深度，m;Hw1為基坑深度m，取17.8m;Hw2為降水水位距設(shè)計(jì)基底開挖要求深度，取1m;Hw3為Hw3=i×r0，i為水力坡度，取0.1;r0為降水井排間距的1/2或基坑等效半徑，取值0.1×1/2×28=1.4m;Hw4為降水期間的地下水位變化幅度，取3m;Hw5為降水井過濾器工作長度，取5m;Hw6為沉砂管長度，取2.5m;經(jīng)計(jì)算：Hw=30.7，取Hw=32.5m。

3.4 降水井布置情況

根據(jù)基坑涌水量和單井流量推算降水井布置情況：南熏大道站布置降水井24口，井深32.5m，盾構(gòu)擴(kuò)大端及車站集水井局部加深部位降水井深35m;井間距17～20m。根據(jù)車站結(jié)構(gòu)及其圍護(hù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，考慮地下結(jié)構(gòu)施工操作空間及盡量避免降水井置于結(jié)構(gòu)中（以免與主體結(jié)構(gòu)施工發(fā)生矛盾）。因此，降水井中心距圍護(hù)結(jié)構(gòu)外邊緣不小于2.5m。

4 降水井施工

4.1 施工工藝流程

降水井施工工藝流程如圖2所示。

4.2 主要施工方法

4.2.1 降水井成孔

降水井采用旋挖鉆機(jī)成孔，成孔孔徑為0.8m。鉆孔過程中每間隔1～2m檢查一次成孔垂直度。成孔后，應(yīng)采用測繩下掛0.5kg重錘球檢查孔深、垂直度，核對無誤后進(jìn)行清孔，將孔底淤泥、沉渣清理干凈，經(jīng)驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行井管的安裝[2]。

4.2.2 井管制安

降水井井管采用內(nèi)徑為30cm的無砂砼管，由沉砂管、濾水管和實(shí)管組成，自井口以下0～3m使用粘土封井，3m以下至井底填充砂礫石濾料。井管下放前，濾管由外至里包裹50目尼龍網(wǎng)、100目尼龍網(wǎng)。井管安裝根據(jù)井管總長度和井管吊裝設(shè)備的起吊高度，分別采用分段制作安裝和整體制作安裝2種方式。當(dāng)采用分段制作安裝時(shí)，需在孔口采用搭接焊連接，當(dāng)?shù)谝还?jié)井管入孔后在孔口部位架立鋼扁擔(dān)，然后起吊第二節(jié)井管與第一節(jié)井管搭接焊連接固定，2節(jié)井管搭接接頭需相互錯(cuò)開50%以上，連接完成后重新補(bǔ)做抱箍及纏繞濾網(wǎng)。井管安裝應(yīng)位于井孔中心，井管下放時(shí)應(yīng)豎直，2名工人在孔口扶住井管緩慢下放，避免碰撞孔井壁，安裝完成井管口應(yīng)高出地面不少于20cm。

4.2.3 濾料填充

井管安裝完成后，將帶噴頭的活塞下放至井內(nèi)，活塞距井底0.5m，然后使用高壓泥漿泵向井內(nèi)注入清水稀釋泥漿，當(dāng)泥漿相對密度達(dá)到1.06～1.08時(shí)，開始人工回填砂礫濾料。砂礫濾料應(yīng)具有一定的磨圓度，濾料含泥量（包括含石粉）≤3%，粒徑5～10mm。為避免濾料下沉過程出現(xiàn)蓬堵架橋現(xiàn)象，回填速度一般為每小時(shí)5～6t，濾料實(shí)際填充量應(yīng)不少于計(jì)算量的95%，距孔頂1.5m范圍內(nèi)用粘土填實(shí)夯平。

4.2.4 洗井

井管埋設(shè)、濾料填充完成后應(yīng)立即進(jìn)行洗井，成井與洗井時(shí)間間隔不超過8h。洗井時(shí)往井內(nèi)回灌清水，并用深井泵（揚(yáng)程>35m）抽水洗井，直至水清砂凈，上下含水層地下水串通，洗井過程中應(yīng)做好水位及出水量變化觀測。

4.2.5 井點(diǎn)降水及監(jiān)測

降水采用9.2kW潛水泵，揚(yáng)程為39m，設(shè)計(jì)流量為50m3/h。下泵前，應(yīng)對水泵及排水管道螺栓封口進(jìn)行檢查，查看是否漏油、漏水，同時(shí)進(jìn)行試抽確保運(yùn)轉(zhuǎn)正常。下泵和運(yùn)轉(zhuǎn)期間，嚴(yán)禁電纜受力，應(yīng)將繩索栓在水泵吊耳上，下至設(shè)計(jì)深度后將泵體懸吊固定。①降水開始前，所有抽水井、觀測井應(yīng)統(tǒng)一編號(hào)、統(tǒng)一基準(zhǔn)點(diǎn)、統(tǒng)一聯(lián)測靜止水位。②抽水開始后，在未達(dá)到設(shè)計(jì)水位降深前，應(yīng)每天觀測至少2次，當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)水位降深且水位趨于穩(wěn)定時(shí)可每天觀測1次，在雨季時(shí)應(yīng)加大觀測頻次，每日應(yīng)2～3次，抽出的地下水需經(jīng)三級(jí)沉淀后方可排入市政管網(wǎng)。③降水過程中，應(yīng)每3天進(jìn)行含砂量測試，確保含砂量不得大于0.05%。降水期間應(yīng)設(shè)置水位自動(dòng)控制裝置，并配備雙電源，安排專人進(jìn)行管理，及時(shí)記錄水位變化、進(jìn)行抽水量監(jiān)測，繪制抽水量與時(shí)間和水位降深值與時(shí)間過程曲線圖，分析地下水位下降趨勢，預(yù)估達(dá)到設(shè)計(jì)降水深度要求所需時(shí)間。根據(jù)水位、水量觀測記錄，及時(shí)發(fā)現(xiàn)降水過程中的不正常狀況并查明其產(chǎn)生的原因，提出調(diào)整、補(bǔ)救措施，確保達(dá)到設(shè)計(jì)降水深度。④施工期間必須加強(qiáng)對基坑降水的管理，以免影響基坑開挖及主體結(jié)構(gòu)的正常施工，并減少降水對周邊管線及建構(gòu)筑物的不利影響。

4.2.6 排水管路施工

①管路布設(shè)。南熏大道站降水井及排水溝均采用地下暗埋，井內(nèi)排水管采用與水泵配套的DN80mm鋼管，降水井抽出的地下水經(jīng)DN80mm鋼管排至設(shè)置于場地四周的排水溝中，排水溝尺寸為50cm×50cm。抽出的地下水經(jīng)排水溝匯集至沉淀池，經(jīng)沉淀池三級(jí)沉淀，含砂量符合要求后經(jīng)5根DN200mm鋼管排至就近的市政雨水檢查井。②施工方法。第一，開挖管溝時(shí)，土堆底部距溝邊距離不得小于1m，管溝開挖及回填應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，盡快完成。如不能及時(shí)回填，管溝兩側(cè)需采取支護(hù)措施，防止雨水流入管溝內(nèi)，以免邊坡塌方或基土遭到破壞。第二，集水井、沉淀池及排水溝均采用磚砌，底部澆筑15cm厚C25混凝土基礎(chǔ)，側(cè)壁涂抹防水砂漿，頂部覆蓋承重鋼筋混凝土蓋板，頂面標(biāo)高必須與路面齊平。三級(jí)沉淀池的長寬深為3m×2m×0.8m，沉淀池中攔水埂高度0.7m，池四周設(shè)置防護(hù)欄桿。池內(nèi)懸浮物過濾篩采用鋼筋焊接而成，鋼筋間距為2.5cm;池頂防護(hù)采用Φ12鋼筋網(wǎng)片焊接，間距為8cm×8cm。第三，鋪設(shè)排水管。排水管采用DN80mm鋼管，經(jīng)排水溝排至沉淀池，經(jīng)沉淀后排入附近的雨水檢查井。

4.2.7 降水維護(hù)管理

降水期間應(yīng)加強(qiáng)水泵運(yùn)行狀況檢查維護(hù)，每天不得少于2次，重點(diǎn)做好水泵出水情況和工作壓力、電機(jī)電壓電流等觀測記錄，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理，確保水泵始終處于正常運(yùn)行狀態(tài)。做好抽水設(shè)備的定期保養(yǎng)工作和井口防護(hù)，防止雜物掉入井內(nèi)。排水管溝應(yīng)及時(shí)清掏，防止堵塞、滲漏。若發(fā)生基坑滲水、涌砂等異常情況，應(yīng)立即查明原因，組織處理。停電時(shí)，應(yīng)立即啟動(dòng)備用發(fā)電機(jī)，保證正常降水。

4.2.8 后期處理

基坑降水施工完成后，應(yīng)盡快拆除水泵、電纜、泵管等，進(jìn)行降水井回填。回填采用C20混凝土回填，并振搗密實(shí)。

5 結(jié)語

富水砂卵石地層基坑開挖及主體結(jié)構(gòu)施工成功的關(guān)鍵在于降水方案是否科學(xué)合理。只有采用科學(xué)合理的降水施工方案，才能避免因降水問題而造成的事故，確保施工安全，保證工程進(jìn)度，提高施工質(zhì)量。在參建人員的共同努力下，南熏大道站基坑降水設(shè)計(jì)與施工取得了良好的效果，為車站基坑土石方開挖及主體結(jié)構(gòu)施工打下良好的基礎(chǔ)。

【參考文獻(xiàn)】

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