地鐵工程孤石花崗巖基坑降水施工技術

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【摘要】在進行城市地鐵工程施工時，為確保基坑處于無水安全的環境中，要使用降水井等方法進行人工降水處理。現階段，應用較為廣泛的降水技術有輕型井點、電滲法以及噴射井點等。施工過程中要對現場土體的滲透系數以及降水要求、設備、工期等條件進行綜合分析，合理選用不同的降水法。本文結合工程案例，對地鐵孤石花崗巖基坑降水施工技術進行探討。

【關鍵詞】地鐵工程；孤石花崗巖；基坑降水；施工技術

1引言

通過基坑降水施工技術的應用，可以滿足地鐵工程施工的要求。因而，在進行基坑施工時，要做好地下水的處理工作，尤其是開挖深度不足6m的基坑，要注重輕型井點降水技術的應用。如果地鐵基坑深度較大，可以使用井管降水等方式進行降水處理。在進行孤石基坑地下水處理工作時，降水井工法是最常使用的方法之一，施工時需借助于降水井抽排地下水，進而確保基坑的地下水位維持在安全水位之下。

2地鐵基坑降水施工技術的概述

2.1特征分析

一方面，基坑降水施工難度較大。降水施工區域在地下幾米到十幾米不等的范圍內，甚至一些深基坑工程需要在地下幾十米的區域施工，因而會增加施工難度。另一方面，對于施工技術的應用要求較高。一般來說，多層潛水是地鐵基坑降水施工過程中較為常見的一種問題，這對于降水施工技術的應用提出了較高的要求。此外，影響基坑施工的風險因素較多。由于基坑施工需要在地下進行，因而施工現場的地質環境、水文條件等因素，都可能對施工環節造成影響。

2.2降水設計原則

①降水設計要遵循安全性原則。由于地鐵基坑施工受到地質條件等多種因素的影響，因而安全事故的發生頻率較高，降水施工環節要確保安全性。②在進行水井布置工作時，要對現場的環境進行全面分析，防止對周圍環境、交通狀況造成嚴重的影響。此外，降水施工要與周圍的管線、建筑基礎保持一定的距離。另外，降水施工前要做好相應的勘察工作，對工程可行性進行分析。同時，還要考慮到施工成本、施工周期以及工藝技術等方面的要求。

3案例分析

3.1工程概況

中新站是廣州市軌道交通二十一號線的第15個車站，位于增城市中新鎮新新公路與廣汕公路相交的“十”字路口以東的廣汕公路下，為地下二層（西端局部三層）11米島式站臺車站，全長342.5m，標準段寬為29.7m，車站基坑開挖深度為17.58~22.5m。中新站～中中區間中間風井右線設計起迄里程為YDK38+740.500～YDK40+473.600，全長1733.1m，左線設計起迄里程為ZDK38+740.500～ZDK40+473.600，ZDK40+004.768=ZDK40+000.000長鏈4.768，全長1737.868m。本項目區間隧道采用盾構法施工，為確保盾構的順利推進，對可能出現的孤石和基巖擬采用預處理的方法提前爆破破碎。

3.2地質條件

施工現場的覆蓋土層為第四系松散沉積物，同時還含有一定量的殘積砂質黏性土。其中，土層的主要成分為沖洪積所形成的砂、卵石以及粉質黏土，并且還含有相應的淤泥質粉質黏土。覆蓋土層的厚度大多不足20m，下伏基巖為元古界（Pt）的花崗片麻巖。線路沿廣汕公路布設，本區間線路沿線地表水體不發育，無河流、溝溪通過，地表水主要為雨季地表散流。沿線主要地層為陸相沉積層，勘察期間測得潛水水位較淺。施工現場的地下水水位埋深沒有較大的變化，主要在0.80~4.80m之間，標高主要在14.93~23.84m之間，基巖裂隙水承壓水位埋深達到了2.05m。對于現場地下水來說，根據賦存方式的不同可以將其分為第四系松散層孔隙水以及塊狀基巖裂隙水。

3.3工法特點

含孤石花崗片麻巖基坑降水施工工法是在傳統基坑降水施工工法的基礎上，充分考慮含孤石花崗片麻巖以及基巖裂隙水存在等特點開發出的基坑降水施工工法。該工法所用到的材料、設備等相對常見，并且施工速度較快。3.3.1正循環回轉鉆進泥漿護壁成孔工藝成孔施工過程中使用的是孔內自然造漿法，具體鉆進工作時，要將泥漿密度維持在1.05~1.20之間。施工時如果出現提升鉆具或者是停工等現象時，要確保孔內有著足夠的泥漿成分，這樣一來可以避免孔壁出現坍塌的問題。因為<6z>層下為花崗片麻巖成分，成井工藝及使用鉆具與常規成井要作適當調整。3.3.2降水井井管孔徑采用600mm，采用礫石作為填料傳統基坑降水井施工工藝采用孔徑為273mm的井管，使用粒徑較小的石英砂作為填料，但一般降水施工工藝無法滿足含孤石花崗片麻巖的降水效果。其中，圖1為降水井井結構剖面圖。該工法具體應用時，要對施工現場的基巖地質狀況和裂隙水狀況進行分析，如果施工時使用的是大孔徑井管，那么降水井的井管孔徑要控制在600mm，并且降水井孔徑為1000mm，這樣一來可以有效降低地下水水位，保證施工安全。由于該基坑存在基巖裂隙水，因此需注意降水井井底封底，防止井底進水代入泥沙，進而對降水效果造成影響。

3.4爆破處理孤石流程

①如果鉆探過程中遇到了孤石，要進行孤石數量、產狀以及大小等要素的調查；②要對爆破參數進行精確的計算；③施工環節中如果使用深孔爆破方式，要進行孤石形狀以及大小等因素的調查，并且可以將鉆孔當作爆破引孔；④爆破完成“孤石”分裂破碎要求；⑤使用水泥砂漿封堵鉆孔。

3.5操作要點

3.5.1前期準備

①在進行井位測放時，要嚴格按照設計要求以及相關規程進行。當測放井位工作結束之后，現場工作人員要及時進行井位標記工作，進而為后期施工環節提供方便。這一過程中，如果由于布設井位而導致施工工作無法正常進行，那么要及時和設計單位進行溝通與協調，必要時可以對井位做出適當的調整。②要做好施工材料與設備的準備工作。進料環節要由專門的負責人員進行，并且進料工作要得到工程師的核定，尤其在進行井管以及橋式過濾管、填料等原材料的選購時，一定要控制好材料的質量。另外，要進行施工現場的鉆機安裝工作。安裝過程中，要對孔的垂直度進行嚴格控制，提升機臺安裝的穩固效果。需要注意的是，安裝環節中要將大鉤對準孔中心，并且大鉤、孔以及轉盤要保證三點一線。

3.5.2成孔工藝分析

施工環節中，第一道工序就是鉆進成孔，具體鉆進過程中要遵循輕壓慢轉的原則。當鉆具完全鉆入到粉土層或者是砂層之后，施工人員可以進行適當的加壓操作，進而提高鉆進過程的速度。第二道工序為清孔換漿，當鉆孔工作達到了相應的設計標高之后，施工人員要把鉆桿提升到距離孔底0.50m左右的位置處，并且要及時對孔內的雜物進行清理。同時，要對孔內泥漿密度進行適當的調節，降低泥漿密度。第三道工序是下井管，施工過程中要在濾水管上部以及下部分別加裝一組扶正器，并且要要將環狀填料間隙厚度控制在180mm以上。同時，還要在其外部包上3層60目的細濾網。需要注意的是，下管過程要準確到位。最后，要進行相應的洗井與試抽水環節。在將鉆桿提出之前，施工人員要借助于鉆桿將空壓機接上，進而進行抽水洗井操作。這樣一來，可以將井底存留的砂、雜質等成分去除掉，并且能夠吹出管底含有的沉淤等成分。洗井工作要徹底，等到水清不含砂時才能停止洗井工作。試抽水環節中，要將泵體安裝到過濾管的中部位置，或者是將其安裝到中部偏下的位置處。試抽水前要確保排水管與電源線路之間的連接質量，試抽水過程中要對抽水井的流量狀況以及水位狀況進行實時的觀測。

3.5.3封井施工分析

坑內降水井的封井方案如下：首先，施工環節中當地鐵基坑開挖到相應的設計標高之后，要在基坑底開挖面上部50cm的位置處焊接一個止水鋼板，鋼板要焊接于井管上；之后，停止水泵抽水，直到水位達到靜止狀態。在進行封井工作之前，施工人員要進行適量水泥漿、混凝土的預攪拌工作，并且水灰比要控制在0.8~1.0之間；最后，灌入同底板等級的混凝土至基坑開挖面下2m。養護3d后抽取井內積水，觀測水位恢復情況。若水位無上升，就可以把井管到底板上表皮進行割除，并且在進行混凝土澆筑工作時，要確保澆筑到底板上表皮下10cm位置處，用鐵板焊封管口，并用細石混凝土土找平；若水位有上升，可采用注漿措施加固封井。

4結束語

從地下水位測量結果上看，降水井降水效果好，有效防止花崗片麻巖殘積土及全、強（土狀）風化帶遇水會軟化、崩解，導致強度急劇降低。提高了基坑開挖的工程質量，加快了開挖進程，提高了工程的經濟效益。經本工程的現場施工表明，這是一種安全可靠、經濟適用的含孤石花崗片麻巖基坑降水處理工法，值得推廣。

參考文獻

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[2]王繼剛.地鐵深基坑降水施工技術[J].中國水運，2012（4）：56~57.

[3]《巖土工程勘察規范》（GB50021-2001）[S].北京：中國計劃出版社，2001.

作者：余貴良 單位：中鐵十六局集團北京軌道交通工程建設有限公司