地铁车站深基坑施工降水技术研究
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摘要：在软弱的地层和林立的建筑群间进行深基坑施工，为确保深基坑的施工安全，必须要采取有效的降水措施。本文以阳澄湖路站与金民西路基坑降水施工为例，探讨了降水施工的设计与施工要点。
中图分类号：U231 文献标识码： A
一、工程概况
阳澄湖路站设计起点里程为右DK5+446.201，终点里程为右DK5+635.801，结构外包全长189.6m，标准段外宽19.7米，设三座风亭和四个出入口，采用双层双跨（局部三跨）的钢筋混凝土箱型结构。主体围护结构采用厚度为800mm的地下连续墙，共82幅。车站南端头为盾构始发井，采用直径850mm的三轴搅拌桩进行加固。金民西路站设计起点里程为右DK7+275.065，终点里程为右DK7+729.515，车站总长454.450m，标准段结构外包宽度19.1m，设四座风亭及七个出入口。车站主体为地下二层双跨闭合框架结构，采用明挖顺作法施工。主体围护结构采用厚度为800mm的地下连续墙，共168幅。本标段基坑工程所在地地下水位较高，基坑开挖造成含水层被切断，在压差作用下，地下水必然会不断地渗流入基坑，如不进行基坑降排水工作，将会造成基坑浸水，使现场施工条件变差，地基承载力下降，在动水压力作用下还可能引起流砂、管涌和边坡失稳等现象，因此，为确保基坑施工安全，必须采取有效的降水水措施。
二、降水方案
（一）基坑底板抗渗流稳定性计算
基坑开挖后，基坑与承压含水层底板间距离减小，相应地承压含水层上部土压力也随之减小，当基坑开挖到一定深度后，含水层承压水顶托力可能大于其上覆土压力，导致基坑底部失稳，严重威胁基坑安全。因此在基坑开挖的过程中，需考虑基坑底部承压水的水压力，必要时需降压，保证基坑安全。
基坑底板抗突涌验算示意图
基坑底板抗涌稳定性条件：基坑底板至承压含水层顶板间的土压力应大于安全系数下承压水的顶托力，即：
-承压水头高度至承压含水层顶板的距离（m）；
-基坑底至承压含水层顶板间的土的重度（kN/m3）；
-基坑底至承压含水层顶板间距离；
-水的重度（kN/m3），取10kN/m3；
-安全系数，一般为1.0～1.2，本工程取1.05；
由地质祥勘资料可知，阳澄湖路站车站底板位于④1粉质粘土夹粉土层，微承压水不满足条件，会出现基底渗透变形现象，需进行坑内降水。金民西路站车站底板位于④2粉砂夹粉土层和⑤1粉质粘土层。由于围护结构隔断了基坑内外的水力联系，且基坑开挖过程中该层土会被挖去，不需要考虑该层土的抗突涌稳定性。
（二）降水井数量计算
围护结构已经完全隔断上部潜水含水层及微承压含水层，疏干井设计一般根据基坑面积按单井有效抽水面积来确定，根据设计要求阳澄湖路站单井降水面积不大于300 m2，基坑总面积为3735m2；金民西路站降水井间距12米，呈梅花状布置，基坑总面积为8680m2，
根据上述原则，采用下式计算确定：
N=A/a
式中：N――井数（口）；
A――基坑面积（O）；
a――单井有效降水面积（O）；
按照设计，阳澄湖路站布置27口降水井，金民西路站布置40口降水井，基坑外布置22口备用井。均能满足降水要求。详见降水井平面布置图。
（三）基坑总涌水量
由于基坑围护结构以及下部粘土层的隔水作用，基坑外的地下水无法对基坑进行补给，基坑总涌水量可以按体积进行估算。
其中：W为基坑总水量（m3）；S为含水层厚度（m）（8m）；L为基坑长度（m）；B为基坑宽度（m）；为土层含水量（本基坑工程按30%考虑）。
阳澄湖路站W= 8964 m3 金民西路站W=20832 m3
（四）基坑单井出水能力
前期疏干井的单井出水能力按如下公式计算：
其中：q为单井出水能力（m3/d），r为过滤器半径（0.15m），l有效过滤器长度；k为地层渗透系数（1.5m/d）。
阳澄湖路站q= 64 m3/d 金民西路站q=64 m3/d
由于基坑围护结构隔断了坑内外水力联系，根据工程地质情况，单井出水能力保守取30m3/d。
（五）预抽水天数计算
根据上述计算，基坑预降水天数
，阳澄湖路站为12d，金民西路站为16d。
在施工过程中按20天考虑。因此，在抽水20天以后，基坑内土体中的重力水基本被排出，即可开始土方开挖。在开挖过程中继续进行疏干性降水，以保证土体中少量毛细水、弱结合水以及围护结构渗漏水的排出。
（六）降水井结构
井深23m，深入基坑开挖面下5～6m。泥孔径600mm（成孔孔径），滤管采用内径300mm、外径400mm的水泥砾石滤水管，外包40目锦纶滤网，滤料采用中粗砂和石英砂或砾石滤料。
三、施工工艺及技术要求
（一）施工工艺流程
采用泥浆循环钻进、机械吊装下管成井施工工艺，降水井施工流程图如下：
（二）施工技术
1、定井位
根据设计方案提供的井位图、地下管线分布图的位置，施放降水井位，并做明显标记确认。
2、钻孔、排渣
采用泥浆循环钻进，开孔要一径到底，钻杆应轻压慢转，以保证成孔的垂直度。成孔施工采用孔内泥浆护壁，钻进过程中泥浆密度控制在1.10～1.15，当提升钻具或停工时，孔内必须压满泥浆，以防止孔壁坍塌。为防止偏孔，开孔时要采取慢速冲击。冲钻过程中采用匀速慢进，遇阻力大时潜孔锤向上提升。边钻进边排渣，直至达到设计孔深。钻孔达到设计孔深后，提钻杆，加大风量清孔。