林成恕，李青雷

(中交隧道工程局有限公司，北京 100102)

1 引 言

隨著21世紀地下空間工程的開展，城市地鐵的建設已經進入高速發(fā)展階段，為人類的生活提供了便利條件。但隨之而來的是地鐵車站深基坑工程事故及對周邊環(huán)境的影響不斷增加，其安全性問題也受到了廣泛關注[1]。影響地鐵車站基坑安全性的因素有很多，如地理位置、水文地質條件、周邊環(huán)境及施工質量等，給地鐵車站基坑的安全性帶來極大挑戰(zhàn)。其中，地下水的滲流問題是影響安全的關鍵要素，特別是在富水砂層條件下修建的地下工程，具有水位高、流量大、供給充足等特點[2-4]，地下水的處理問題更是工程的重點和難點。

近年來，國內學者對富水砂層深基坑地下水處理及風險控制的研究取得了一些成果。龔武雄[5]對富水砂層地質條件下如何確保基坑降水成功，以保證深基坑開挖安全的降水全過程進行分析，為類似地層施工提供經驗。曾英俊[6]通過分析降水試驗、深化設計及降水實施等過程，對富水砂層中臨近河道超深基坑的降水設計及施工的成功應用進行詳細闡述，取得設計及施工參數。王會峰[7]以上海軌交通13#線為例，利用MJS工法進行基坑止水施工，取得了預期效果，為大面積基坑止水及加固施工積累了經驗。

針對富水砂層地下水處理問題，依托哈爾濱市軌道交通3#線二期工程進行研究，根據工程富水砂層的特點及地下水控制的難點，提出降水設計方案、施工解決方案、有針對性的解決降水問題，并采用MJS工法樁有效的控制了地連墻接縫處地下水的滲漏，為類似的富水砂層地鐵基坑地下水處理問題提供參考依據。

2 工程簡介

2.1 工程概況

依托工程為哈爾濱市軌道交通3#線二期工程，沿靖宇街東西向布置。工程地處松花江漫灘區(qū)，地下水位高，周邊臨近密集的居住及商業(yè)建筑，且交通流量大，工程周邊環(huán)境相當復雜。

基坑采用蓋挖順作法施工，車站永久頂板兼做蓋板使用，覆土厚度3.8 m，基坑開挖最大深度約25.9 m。根據基坑開挖深度、場地地質條件、車站結構設計、周邊環(huán)境及環(huán)境保護等特點，圍護結構采用φ1 000 mm(標準段)、φ800 mm(外掛風亭)地下連續(xù)墻+2道混凝土支撐+3道鋼支撐+1道換撐支護體系內支撐支護，地連墻深度約44 m，總計67幅。墻內側或外側采用高壓旋噴樁止水帷幕兼做隔離樁，車站降水設置兩排大口井點降水，井點在基坑范圍內均勻，共布置降水井19口?；咏?、止水參數見表1。

表1 坑降、止水參數表

開挖面的明水通過排水溝排入集水坑內，并由潛水泵抽至地面排水溝內。排水系統平面布置圖如圖1所示。

圖1 排水系統平面布置圖

2.2 工程地質及水文地質條件

工程地處松花江漫灘，地下連續(xù)墻成槽范圍內土層分布如下：表層由雜填土組成，上部地基土主要由粉質黏土組成，中部、下部主要由中砂夾厚薄不均的黏性土組成，下部基巖為白堊紀泥巖。

工程地下水分布為孔隙潛水及孔隙承壓水。孔隙潛水水位埋深淺且水量豐富，主要賦存于第四系全新統沖積層中(2-4)層中砂、(2-4-1)層礫砂、(2-4-3)層粉砂中，該含水層厚度約17 m，隔水底板為(7-1)層黏土。下部孔隙承壓水埋深較深，主要賦存于第四系下更新統東深井組冰水堆積層中(7-1-2)層粉砂、(7-1-3)層中砂、(7-2)層中砂、(7-2-1)層礫砂、(7-2-3)層粉砂層中。場區(qū)各土層滲透系數見表2。

表2 土層滲透系數

續(xù)表2

3 降水設計

3.1 基坑涌水量估算

工程降水主要涉及第四系孔隙潛水，由于底部隔水層相對薄弱，基坑底部承壓水容易引起基坑突涌，須進行減壓降水。故基坑涌水量由潛水和承壓水兩部分組成，計算如公式(1)、(2)所示。

=20 592.4 m3/d

(1)

(2)

根據上述計算結果可知，工程潛水總涌水量為20 592.4 m3/d，承壓水總涌水量為10 412.3 m3/d，基坑涌水量大，地下水的對施工有很大影響。

3.2 降水井深度及單井出水能力計算

根據基底深度、降水深度、含水層的埋藏分布、地下水類型、降水井的設備條件以及降水期間的地下水動態(tài)等因素確定降水井深度，計算如下：

單井涌水量計算如公式(3)所示。

(3)

根據上述計算結果可知，標準段降水井深度約34.9 m，端頭段降水井深度約35.4 m?？紤]地層差異性及成井質量對基坑實際出水量的影響，并結合本站點現場抽水試驗實測結果，故群井抽水期間設計單井出水量取1 400 m3/d。

3.3 降水井數目計算

(1)從單井出水能力考慮

=26.2

(4)

(2)從單井有效疏干面積考慮

坑內疏干降水深井數量按下式確定：

(5)

式中：n為降水井數量，個；A為基坑面積，m2；a為單井有效疏干面積，本工程取200 m2。

綜合上述兩種計算方式得出以下結論，在不設置止水帷幕的情況下，則布置25口井較為合理。但由于本工程在止水帷幕條件下進行坑內疏干降水，疏干水量僅為坑內儲水量理論最大值(按孔隙率0.4考慮，約3萬m3)，常規(guī)疏干井2～3口即可滿足施工降水要求。結合3#線二期類似車站多次發(fā)生止水帷幕漏水的現狀，為確保本工程的降水順利，故降水井數目取19口。

4 MJS工法接縫止水應用

4.1 MJS接縫止水方案

工程地連墻外側已施作完成φ800@550旋噴樁止水帷幕兼做隔離樁，在旋噴樁外放量200～300 mm，進行MJS工法樁的施工。結合MJS工法特點，設計方案如下：(1)在每個接縫位置設1根φ2 000 MJS樁，樁中心偏移地連墻外邊線600 mm，采用180°噴射形成半圓形樁體；(2)引孔深度20.5～39 m，樁體噴射范圍為地下2～39 m；(3)MJS工法樁水泥采用P·O42.5普通硅酸鹽水泥，土體無側限抗壓強度不小于1.0 MPa，滲透系數≤1.0×10-7cm/s。施工前應進行成樁工藝、水泥摻量及配合比試驗，以保證成樁效果。MJS樁布置圖如圖2所示。

圖2 MJS樁布置圖(單位：mm)

4.2 MJS工法應用情況分析

工程共67幅地連墻，即67處接縫，抽取3根MJS樁進行取芯檢測，取芯位置距離樁邊緣200 mm且取芯位置連續(xù)。檢測結果表明，芯體強度在3.5 MPa以上，MJS樁成樁連續(xù)性好、成樁直徑合格。

工程利用MJS工法進行地連墻接縫處理，應用結果表明，地連墻接縫處雖有輕微滲水情況，但水流小、滲漏少，未發(fā)生較大漏水或涌砂情況，有效解決了富水砂層地地連墻接縫止水問題。通過工程MJS的應用，說明地連墻接縫采用MJS工法可以基本上規(guī)避涌水涌砂風險、降低輕微滲漏水的概率，極大提高了接縫止水質量。此外，相比同樣條件下的其它止水措施，MJS工法還能做到在接縫止水的基礎上盡量較小對周邊環(huán)境的影響。

5 結 論

以哈爾濱市軌道交通3#線二期工程為依托，研究了富水砂層條件下地鐵車站基坑降水及地下水控制等問題，得出結論如下。

根據工程具有臨近松花江、處于富水砂層地層、周邊環(huán)境復雜等特點，總結了本工程地下水控制的難點，并從設計、施工、監(jiān)測三個方面提出有針對性的解決辦法，取得了顯著的效果。

工程采用止水帷幕+管井降水+明排的方式控制地下水，基坑周邊緊鄰老舊建筑物，故降水設計應充分考慮地下水滲流對周邊環(huán)境的影響，并依據降水試驗對井徑、井間距、井深進行修正。根據地層透水性不同，涌水量計算分別考慮潛水和承壓水兩種情況。

利用MJS工法樁進行富水砂層地連墻接縫處理取得了良好的止水效果，說明MJS工法應用于工程中能夠很好的控制地下水滲漏的問題，規(guī)避了基坑涌水涌砂的風險，降低了輕微滲漏水的概率，極大提高了土木工程接縫止水質量。