劉海東

（中鐵十六局集團第一工程有限公司，北京 101300）

因地鐵行駛的路線主要為全封閉的獨立運行線路，其運載能力強，且基本不受其他運輸系統(tǒng)和天氣的影響，是準(zhǔn)點率較高的運輸交通工具，可以滿足現(xiàn)代城市快速發(fā)展的需要。在以節(jié)能減排為主要目標(biāo)的環(huán)境下，地鐵已成為人們出行最便捷的交通工具之一。因此，隨著現(xiàn)代社會的高速發(fā)展和大眾對于出行效率的需求提升，全國有能力、有條件的城市都加快修建地鐵的進程。但是，由于地鐵線路和車站主要位于城市地下，因此相關(guān)的施工環(huán)境較易受到地質(zhì)條件和其他因素的影響。對此，本文以阿爾山路站為例，詳細(xì)地介紹并分析了地鐵車站建設(shè)在強透水砂層地質(zhì)條件下所采用的降水、排水施工工藝和施工技術(shù)，以期更好地為同等地質(zhì)施工環(huán)境的項目提供參考。

1 工程概述

阿爾山路車站為地下2 層的11 m 島式站臺車站，車站總長379.9 m，有效站臺長118 m，左右線間距14 m，為牽引降壓混合變電所車站。標(biāo)準(zhǔn)段主體結(jié)構(gòu)采用單柱雙跨雙層框架結(jié)構(gòu)，縱向柱距8.5 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬度19.7 m。西側(cè)端頭井基坑寬度為24.1 m，深度為18.7 m。基坑安全等級為一級，采用明挖法進行施工。阿爾山路站1 層為站廳，2 層為站臺。根據(jù)鉆孔樣發(fā)現(xiàn)，沿巖層的上下順序是第四系全新統(tǒng)人工填土、全新統(tǒng)和上更新統(tǒng)湖積粉土、粉砂、細(xì)砂、粗砂、圓礫、中更新統(tǒng)湖積粉質(zhì)土、細(xì)砂、粉砂。地下水位埋深4.9 m～8.1 m，地下水位高程約1 043.070 m～1 045.650 m。

2 施工難點分析

阿爾山路站按圖紙開挖17 m 深，開挖深度大，開挖及結(jié)構(gòu)施工的安全風(fēng)險大。地形圖標(biāo)高1 023.93 m～1 042.44 m 處為細(xì)紗層、中砂、粗砂、礫砂層，該層底板透水性強，地下連續(xù)墻成槽時容易塌陷，對泥漿比重條件要求較高，此外透水性強意味著造漿要求高，泥漿循環(huán)利用率低，地質(zhì)條件對地下連續(xù)墻施工影響較大，同時由于工程地質(zhì)條件差，砂層和圓礫層透水性好，容易塌陷，在地下連續(xù)墻成槽期間及隨后的基坑降水、開挖過程中，極易造成建筑物沉降、傾斜等不良后果[1]。

3 基坑降水施工工藝

結(jié)合項目地勘報告資料，場地地下水位年變化幅度按1.5 m～2.0 m 考慮，地下水位較高，基坑深度范圍內(nèi)土層滲透系數(shù)較大，采用降水方案抽水量較多，具有一定的技術(shù)難度，結(jié)合實際情況，本站采用基坑圍護結(jié)構(gòu)止水方案，基坑內(nèi)設(shè)置降水井對基坑內(nèi)進行降水。根據(jù)計算，阿爾山路車站主體施工需要布置38 口降水井，車站附屬施工需要布置48 口降水井。

3.1 降水井結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)呼和浩特市的相關(guān)降水經(jīng)驗和綜合因素分析擬定車站降水采用大口井井點降水，設(shè)置2 排井點，井點在基坑范圍內(nèi)均勻布置，并保證每個井點降水范圍≤150 m2。井點埋設(shè)深度為：

式（1）中，H 為井點深度，m；H1為井點處的基坑深度，m；4 為補償深度，m。

3.2 降水井施工技術(shù)

3.2.1 放樣

根據(jù)施工圖紙和測量單位提供的坐標(biāo)點, 井位的偏差不得＞45 mm，如果有特殊情況可經(jīng)過分析計算后調(diào)整，應(yīng)保證降水井和基坑的邊緣＞1.7 m。同時，確定井位后應(yīng)人工挖入1 m～3 m，確定是否有地下管線和其他干擾井位施工的設(shè)施，以便確定是否需要進行井位調(diào)整規(guī)避障礙物。

3.2.2 探坑

在進行降水井鉆孔施工前，需要人工進行井探坑，以確定地下是否存在管線等障礙物。人工挖掘的深度不得＜2 m，需見原狀土，人工挖掘的井點直徑應(yīng)＞護筒直徑，保證作業(yè)人員在井下的安全作業(yè)。如果在人工挖掘的過程中遇到地下管線等情況，應(yīng)棄坑回填，作出調(diào)整后另開探坑進行挖掘。探坑挖到要求深度后，需要經(jīng)技術(shù)人員驗收合格后才可進行下一步鉆機作業(yè)。探坑挖掘產(chǎn)生的土方，應(yīng)及時清理，不可污染路面和現(xiàn)場[2]。

3.2.3 設(shè)置泥漿池

根據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況在降水井2 m～4 m內(nèi)就地定點，每2 口～4 口降水井設(shè)置1 口泥漿池，利用沙袋和塑料布進行泥漿池挖掘或圍堰施工，以保證泥漿不泄露，在鉆機進行井點施工作業(yè)時，如果有泥漿泄露污染現(xiàn)場和路面，應(yīng)及時的封閉泥漿池泄露處，保證泥漿不再泄露，及時清理泥漿，避免污染現(xiàn)場，做好文明施工。

3.2.4 埋入護筒

為防止在鉆井施工時的循環(huán)水流大量損失和沖塌孔壁導(dǎo)致塌孔，需要在人工探孔后下入護筒進行保護，護筒另一側(cè)用粘土進行填實，護筒中心應(yīng)和井點中心一致，同時應(yīng)保證護筒垂直，且高于路面20 cm 以上，以免泥漿發(fā)生外溢。

3.2.5 鉆機掘進

為保證降水質(zhì)量和減小洗井難度，降水井的孔徑應(yīng)≥設(shè)計值，孔深應(yīng)符合設(shè)計要求，在鉆機開孔前，應(yīng)檢查大鉤鋼絲繩是否牢靠，采用輕壓慢轉(zhuǎn)的方式進行，以保證井孔的垂直度。在鉆進過程中要保持泥漿液面，以防止塌孔。

3.2.6 清孔

鉆機在掘進到設(shè)計深度后，將鉆桿抬離至孔底0.5 m～0.8 m 處進行清孔作業(yè)，直到孔內(nèi)的泥漿濃稠度＜1，且沉淀液距孔底＜15 cm，同時涌出的泥漿不再含有沉淀物為宜。

3.2.7 下井管

井管由透水管和混凝土管組成，使用0.2 mm孔徑的尼龍網(wǎng)包裹水位下的井管后緩慢放入井中，在距井口20 cm 處接上節(jié)井管并用尼龍網(wǎng)包裹嚴(yán)實，以防止泥沙堵塞井管，豎向可用竹條固定。下放時需要注意井管和井口中心點應(yīng)保持垂直一致，井管需要高于地面20 cm 以上，防止雨水、泥沙落入，井口應(yīng)加蓋防水雨布或井蓋。

3.2.8 填濾料

下入井管后立即填充濾料，選用直徑為2 cm左右的濾料，濾料投放前先用清水沖洗干凈夾雜的灰塵和泥沙，以保證濾料的潔凈。從井管外側(cè)均勻連續(xù)地投入，從而將泥漿擠出。不可使用手推車直接大體積堆料填入，以防止不均勻沖擊孔壁或出現(xiàn)搭橋現(xiàn)象，應(yīng)使用人工鐵鍬填入的方式均勻連續(xù)地填入。填料過程中應(yīng)隨時監(jiān)測填入量和設(shè)計量是否存在偏差，如果偏差過大，應(yīng)及時查明原因，方可繼續(xù)填入[3]。

3.2.9 洗井

反循環(huán)鉆機進行泵水，同時直接放入潛水泵進行抽水洗井，排出的水清、無雜質(zhì)淤泥、上下層水質(zhì)一致即可，在洗井作業(yè)時，應(yīng)安排專人觀察水量和水位情況。洗井過程中，如果造成井管外的濾料下降需要補填濾料至井下3 m 處后用粘土進行填蓋。

3.2.10 降水

將潛水泵下至離井底1.5 m 處后接通潛水泵電路，降水設(shè)施的電路設(shè)計應(yīng)考慮1 井1 控制，同時設(shè)置漏電開關(guān)等安全系統(tǒng)。連通抽水時應(yīng)連續(xù)地進行，如果潛水泵發(fā)生故障，需要維修或更換時，不可全部停止，應(yīng)單一進行。剛啟動抽水作業(yè)時，考慮到排水管的排水能力，應(yīng)按井號逐個啟動，并逐個檢查單口降水井的出水量和出水水質(zhì)情況，排出的淤泥較多時可將潛水泵上提，如果上提后情況依舊，則需要重新進行洗井作業(yè)。

3.3 明溝排水施工

降水作業(yè)不可能將所有地下水都抽干，所以在施工時應(yīng)輔助基坑內(nèi)的明溝進行排水。根據(jù)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)及相關(guān)工程經(jīng)驗，為最大限度地減少周邊建筑物受到影響，車站基坑采用明溝排水，為此需要在基坑內(nèi)設(shè)置排水溝，每20 m 設(shè)置1個0.8 m×0.8 m 的集水井，集水井應(yīng)視基坑開挖情況同步進行，基坑周邊設(shè)截水溝與集水井，防止地表水流入基坑，基坑外側(cè)設(shè)置磚墻作為擋水墻。同時，為每1 個集水井配置抽水泵和備用水泵，避免排水溢出從而返流至基坑，做到集水的同時隨時排水，另外在雨季施工時配備好足夠的排水設(shè)備以應(yīng)對突發(fā)事件。基坑周圍地表設(shè)截水溝、集水井。排出的積水需經(jīng)沉淀處理后方可排入到市政管網(wǎng)中。

4 降水施工質(zhì)量關(guān)鍵點總結(jié)

針對降水施工中容易出現(xiàn)的問題，提出相應(yīng)的質(zhì)量控制關(guān)鍵點，總結(jié)如下：

1）對沿路排水設(shè)施和基礎(chǔ)進行全面疏通清理，以便大雨或暴雨造成的地面水能迅速排走，保證地面水不流入基坑，防止積水浸泡基坑。

2）雨季需要對排水溝和集水井進行擴充，防止排水溝和集水井因為雨水超出排水能力而造成基坑浸泡。

3）降水過程應(yīng)有專人負(fù)責(zé)并記錄反饋出水量和抽水等情況。

4）排水管需要設(shè)置單向止逆閥，以防止排水倒灌入井內(nèi)。

5）降水井深需要預(yù)留一定的深度，以應(yīng)對出現(xiàn)淤井情況時可以上提抽水泵。

6）濾料回填不得用裝載機或手推車直接填料，應(yīng)安排人工手動進行填料，以防不均勻或沖擊井壁和搭橋現(xiàn)象。

7）如排水管和井經(jīng)過路面，應(yīng)使用暗排方式進行布置，以避免管線破損導(dǎo)致漏水。

8）降水井施工作業(yè)前應(yīng)探明是否存在地下管線或其他干擾施工的設(shè)施。

9）降水井護筒外壁應(yīng)使用粘土進行封閉，以免滲水造成塌井。

10）降水井指定深度后，需要經(jīng)過技術(shù)人員驗收確認(rèn)，合格后方可進行下一步施工操作。

5 結(jié)論

綜上所述，地鐵建設(shè)面臨的地下環(huán)境千變?nèi)f化，每一處的地質(zhì)和水文參數(shù)都不盡相同，基坑施工質(zhì)量是影響地鐵整體質(zhì)量的關(guān)鍵因素，是確定地鐵車站施工安全的保障，特別是在富水砂層、強透水地質(zhì)環(huán)境下，基坑開挖容易引起地表沉降、地下連續(xù)墻和基坑坍塌等一系列的風(fēng)險，所以為了保障項目正常安全的施工，降水處理是基坑開挖的重要手段。通過對項目地下水位進行實際監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，本文采用的降水設(shè)計和施工方案在項目實際應(yīng)用中取得了良好的效果，可以為類似工程提供相關(guān)參考，但在實際施工中需要注意：①井點數(shù)量需要根據(jù)工程實際潛水量和出水量進行確定，并通過試驗反算降水范圍；②為了確保基坑開挖施工的順利進行，降水施工應(yīng)在基坑開挖前20 d 進行，并且井內(nèi)水位應(yīng)始終控制在基坑開挖面的1 m 以下；③在強透水砂層地質(zhì)下進行降水井成孔施工時，應(yīng)采用調(diào)配泥漿進行護壁，初始泥漿濃稠度為1.3，并根據(jù)實際情況調(diào)整以保持液面穩(wěn)定，如果泥漿滲漏損失嚴(yán)重，應(yīng)及時監(jiān)測沉降情況。