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大型地鐵站深基坑降水施工技術(shù)研究論文
摘 要：本文以某地鐵站工程為例，詳細介紹了在飽和淤泥質(zhì)軟土地層中如何進行深基坑降水施工，重點說明了該工程深基坑降水的措施和效果，以期對今后類似地下工程的施工具有一定的參考價值。
關(guān)鍵詞：地鐵站；深基坑；降水
1， 前言
工程界習慣上將開挖深度超過6米的基坑列為深基坑。80年代以前我國深基坑工程較少，當時修建的多層和高層建筑的地下室多為一層，深度一般不超過5m，采用常規(guī)的方法進行降水和開挖困難不大。至80年代末期我國開始出現(xiàn)一些較深的基坑，在北方地區(qū)由于土質(zhì)較好、地下水位低，已有10m以上的基坑；而在上海一帶的軟土地區(qū)，亦開始出現(xiàn)少量的兩層地下室，開挖深度8m左右。
地鐵工程建設首先面臨的是車站深基坑工程，從80年代末至今，我國在深基坑工程的研究、設計、施工及監(jiān)測等方面取得了長足的進步，研究、開發(fā)了一系列適應我國國情的設計方法與施工技術(shù)。在我國已取得數(shù)萬平方米的超大型基坑及開挖20多米的深基坑設計與施工的成功經(jīng)驗。近年來我國隨著經(jīng)濟和城市建設的迅速發(fā)展，地下工程施工技術(shù)也有了飛速發(fā)展，地下連續(xù)墻、SO工法、水泥攪拌樁、旋噴樁等成熟施工工藝得到廣泛運用，施工中使用了各種先進的大型施工機械，提高了施工效率，保證了施工質(zhì)量和安全。但由于深基坑工程具有技術(shù)難度高、不可預見的因素多等特點，其安全可靠性不僅影響基坑工程本身，而且往往會影響周邊環(huán)境。如設計、施工錯誤和不當，亦會帶來嚴重的后果，因此要求我們不斷總結(jié)施工經(jīng)驗，提高施工技術(shù)和管理水平。
2，工程背景
2.1 工程概況
某地鐵站為地下二層島式站，長166.6m，標準段寬17.2m，南、北端頭井寬21.4m。東西兩端(車站北側(cè))各有一個風道，南北兩側(cè)共有三個出入口。車站主體采用地下連續(xù)墻作基坑的圍護結(jié)構(gòu)。地下連續(xù)墻深：標準段26.5m，端頭井28.0m；墻體厚度：標準段為0.6m，端頭井為0.8m。它既是車站施工階段的基坑圍護結(jié)構(gòu)擋土墻，又是車站使用階段永久結(jié)構(gòu)的一部分(與內(nèi)襯墻一起作為永久性結(jié)構(gòu)側(cè)墻)。地下連續(xù)墻墻體間采用柔性接頭，混凝土設計強度為C30，抗?jié)B等級S8。車站主體東端II級基坑范圍及兩端頭井內(nèi)采用水泥攪拌樁抽條加固，基坑內(nèi)加固范圍為底板以下3m，基坑外大抗力被動區(qū)加固自頂板上1m至底板下1m。
2.2，地質(zhì)情況及基本要求
根據(jù)地質(zhì)勘察報告，本場地的地層情況按其水文地質(zhì)特性，地下水類型可分為兩類：潛水與承壓水。
（1）潛水含水層
自地表以下至36.54m范圍內(nèi)第③一⑥層的土均為飽和的粘性土，其特性均為透水性很弱的地層，地下水位主要受大氣降水、蒸發(fā)的影響而變化，水位在地表下1.25m左右。
�。�2）承壓含水層
承壓含水層主要由第⑤-2層粘質(zhì)粉土與⑦-1層砂質(zhì)粉土及第⑦-2層灰色粉砂組成，第⑤-2層粘質(zhì)粉土為微承壓含水層，其水頭高度為地表以下5m左右，⑦-1層砂質(zhì)粉土及第⑦-2層灰色粉砂為第一承壓含水層，該層土的承壓水頭高度一般在地表以下4.9m左右。這兩層土在本場地分布的深度約為地表以下22～44m范圍內(nèi)，局部地段兩含水層連通。
根據(jù)基坑開挖及基礎底板結(jié)構(gòu)施工的要求，降水(壓)要達到以下效果：通過降水及時疏通開挖范圍內(nèi)土層的地下水，使其得以固結(jié)，以提高土體強度和自穩(wěn)性，防止開挖面土體失穩(wěn)。降低下部承壓水層的承壓水水頭，防止基坑底部土體隆起或突涌的發(fā)生，確保施工時基坑底板的穩(wěn)定性。
3，基坑降水降壓設計方案
3.1，降水(壓)井布置
以往地鐵車站降壓井的井位一般布置在基坑的兩側(cè)(外側(cè))，但由于該地鐵站場地所限，場地南側(cè)便道僅有4m寬，地下埋有污水管、雨水管等三根地下管道，布井的空間較小，且在管線附近不宜布井，易引起管線的沉降變形。而在場地北側(cè)是車站的主要施工便道，吊車、挖機、車輛移動頻繁。如果布置在北側(cè)，不僅井的數(shù)量要增加，而且難以保證井的完好性以致影響降水的正常進行。
鑒于上述因素，降壓井布置在基坑內(nèi)偏南側(cè)。但是降壓井布置在基坑內(nèi)，在降水施工結(jié)束后必須采取有效的封井措施，并在施工過程中不能截割與碰擊，對井管的保護要求較高。具體布置為：坑內(nèi)布置5口降壓井，坑外布置2口觀測井。采取真空深井井點降水方案，基坑內(nèi)設15口 273降水井降潛水，單口井點的有效降水面積約為250m2，井點間距為15～16m。
3.2，降水(壓)井構(gòu)造與設計
(1)井口應高于地面以上0.50m，以防止地表污水滲入井內(nèi)，采用優(yōu)質(zhì)粘土或水泥漿封閉，其深度不小于4.0m，保證管內(nèi)真空度達到要求。
(2)降水井成孔孔徑 500mm，降壓井成孔孔徑 550mm，降水井與降壓井的井壁管均采用直徑 250mm的焊接鋼管。
(3)降水井與降壓井均采用橋式濾水管，濾水管外均包一層30目~40目的尼龍網(wǎng)，濾水管的直徑與井壁管的直徑相同。降水、降壓井的濾水管位置均根據(jù)各井位對應的地質(zhì)剖面來設計：降水井設2段濾水管，長3m和4m，分別設于基坑底以上第④層土和基坑下第⑤層土中；降壓井的濾水管布置在第⑤-2層(微承壓含水層)與⑦-1層(承壓含水層)中。
(4)沉淀管主要起到過濾器不致因井內(nèi)沉砂堵塞而影響進水的作用。沉淀管接在濾水管底部，直徑與濾水管相同，長1.00m，沉淀管底口用鐵板封死:根據(jù)本場地的地層情況，降水井的深度不宜超過⑤-2層的頂面深度，為了確保降水井底部濾水管的長度，主體結(jié)構(gòu)內(nèi)的降水井均不設沉淀管，降壓井設沉淀管。
(5)采用潔凈的粗砂從井底向上至地表以下4.0m，于井管與孔壁之間的空隙均勻圍填。采用顆粒磨圓度較好的粗砂，從井底向上至濾水管頂部以上2.0～4.0m圍填。
(6)在降水(壓)井粗砂的圍填面以上采用優(yōu)質(zhì)粘土圍填至地表并夯實，將降水井管口密封保證不漏氣。降壓井封井采取在井管內(nèi)先填瓜子片碎石，然后注漿再灌注混凝土的封堵方法。
3.3，主要施工工藝及控制措施
3.3.1，降水井注意事項
�。�1）嚴格密封降水并井管，保證真空管路系統(tǒng)在土方開挖前真空度達到-0.06Mpa以上，土方開挖過程中，真空度會有所下降，但須控制在-0.03MPa以上。
（2）降水井隨著基坑開挖，暴露井管隨時割除封堵。為方便挖掘機在基坑內(nèi)作業(yè)，井管隨著土方開挖而分段割除，并用粘土回填密實，保證有足夠抽水能力的真空度。
3.3.2，降壓井注意事項
�。�1）基坑開挖階段：根據(jù)基坑不同部位在不同開挖深度分別計算需降低承壓含水層的承壓水水頭高度。由基坑底板的穩(wěn)定條件：基坑底板至承壓含水層頂板間的土壓力應大于承壓水的頂托力，計算得基坑開挖階段承壓水位需降低值根據(jù)計算，在基坑的不同部位開挖到危險深度時，應開啟相應部位的降壓井進行抽水，并及時觀測相鄰部位停抽井的實測水位深度(即需降承壓水的水頭高度)來調(diào)整是否需增開相鄰部位的降壓井。
（2）主體結(jié)構(gòu)施工階段：上體結(jié)構(gòu)底板混凝土澆筑完成并達到相應強度后，底板與地下墻連成整體共同作用，其抗剪強度和抗彎強度經(jīng)驗算能夠滿足大于下伏承壓水頂托力的要求，故主體底板澆筑完成并達到相應強度后可停止降承壓水。
4，結(jié)論
本工程采用降水、降壓井結(jié)合地質(zhì)條件，運用真空及多段濾管等措施，比較好的處理了淤泥質(zhì)粘性土滲透系數(shù)低及局部地層缺失后的微承壓水與承壓水聯(lián)合作用的難題。在降水過程中可以發(fā)現(xiàn)土體空隙中的自由水一般在30天內(nèi)基本被抽出，且前期抽出量大，后期抽出量小。降壓井抽水可明顯看出承壓水補給量很大，必須使降壓井的影響半徑足夠，并保持一定的抽水速度，來保證整個基坑底板的穩(wěn)定。
參考文獻
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[2]夏才初，李永盛．地下工程測試理論與監(jiān)測技術(shù)[M]．上海：同濟大學出版社，2000
[3]二灘水電開發(fā)有限責任公司．巖土工程安全監(jiān)測手冊[M]．北京：中國水利水電出版社，1999
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