地鐵超深基坑坑內(nèi)降水及降水井封堵施工技術(shù)

（中鐵十六局集團(tuán)地鐵工程有限公司，北京 100010）

1 工程概況

森林公園站西北角臨近灃河，該處地下水豐富，埋深約8.5～11.7m，含大量粉質(zhì)粘土隔水層。經(jīng)勘察，車站主體建設(shè)于中粗砂層之上，該區(qū)域地下水量相對(duì)較大。車站31軸以西圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案為Φ1000mm@1400mm鉆孔灌注樁（C35）+Φ600mm雙重管旋噴樁+Φ609mm鋼支撐，并輔以基坑內(nèi)降水措施；該軸以東也設(shè)置有圍護(hù)結(jié)構(gòu)，具體方案為Φ1000mm@1400mm鉆孔灌注樁+Φ609mm鋼支撐，采取的是基坑外降水的方式。

2 降水井設(shè)計(jì)

2.1 降水井布置

1）降水井深度穿過透水層，含水層為潛水，故降水模型按照潛水完整井進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。

2）根據(jù)《建筑與市政工程地下水控制技術(shù)規(guī)范》（JGJ 111-2016）[1]，面狀基坑涌水量計(jì)算見式（1）：

式中：

k-土的滲透系數(shù)，m/d；H0-潛水含水層厚度，m；SW-基坑設(shè)計(jì)水位降深值，m；R0-影響半徑，m；r0-基坑范圍的引用半徑，m

3）根據(jù)《建筑與市政工程地下水控制技術(shù)規(guī)范》（JGJ 111-2016），降水井單井出水能力計(jì)算見式（2）：

式中：

l′-過濾器進(jìn)水部分長度，m；d-過濾器外徑，mm；a′-與含水層滲透系數(shù)有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)

4）基坑降水井個(gè)數(shù)計(jì)算見式（3）：

共和縣地處青藏高原東部，南臨黃河，北靠青海湖，西與柴達(dá)木盆地毗連，地處北緯35°46′至37°10′，東經(jīng) 98°54′至 101°22′之間，東西長221.5km，南北寬 115.4km。地形由西北向東南傾斜，平均海拔3200m，屬高原大陸性氣候，四季分明，日照時(shí)間長，輻射強(qiáng)，晝夜溫差大，降雨少而集中，氣候干燥，大風(fēng)日數(shù)多，年平均溫度為2.3℃，年平均降水量 274.7mm[2]。

根據(jù)勘察報(bào)告、站點(diǎn)結(jié)構(gòu)施工順序、現(xiàn)場(chǎng)施工場(chǎng)地條件、地下管線情況、現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)筑物影響等多方面因素分析，確定降水方案如下：

車站主體基坑地下三層段共設(shè)14 口降水井，地下二層段共設(shè)28口降水井。地下二層降水井的深度為35m，擬采用150QJ30—50/7 型潛水電泵，揚(yáng)程50m，流量30m3/h，電機(jī)功率3kW。地下三層段降水井深度為40m，采用150QJ40-54/9型潛水電泵，揚(yáng)程54m，流量40m3/h，電機(jī)功率5.5kW。

2.2 降水井結(jié)構(gòu)

降水井井徑400mm，降水井結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 降水井構(gòu)造圖

2.3 抽水水泵

抽水井采用流量32～40m3/h、揚(yáng)程≥30m的潛水泵，采用自動(dòng)控制系統(tǒng)控制抽水。

2.4 排水管路

設(shè)計(jì)排水管主管（集水管）采用Ф400mm鋼管，支管采用Ф100mm鋼管。

3 降水井施工

根據(jù)本工程實(shí)際情況確定降水井施工工藝，具體流程如下：施工準(zhǔn)備（現(xiàn)場(chǎng)踏勘）→井位施放→埋設(shè)護(hù)筒→泥漿及泥漿循環(huán)系統(tǒng)配備→鉆機(jī)安裝→成孔→清孔→下井管→填濾料→洗井→做檢查井→埋設(shè)排水聯(lián)絡(luò)管線→下泵抽水→恢復(fù)原地面。

在此項(xiàng)工作中，需注重以下要點(diǎn)：

2）埋設(shè)護(hù)口管：為確保穩(wěn)定性，管底需伸入原狀土層，并利用粘性土進(jìn)一步填堵，避免后續(xù)灌漿作業(yè)時(shí)出現(xiàn)返漿現(xiàn)象。埋設(shè)護(hù)口管后，需分析管超出地面的長度，此部分為0.3～0.5m。

3）鉆進(jìn)成孔：本工程中將孔徑設(shè)置為800mm，鉆進(jìn)作業(yè)時(shí)遵循輕壓慢轉(zhuǎn)的原則，確保鉆進(jìn)垂直度，在此基礎(chǔ)上利用制漿機(jī)造漿，采取泥皮護(hù)壁。

4）清孔換漿：持續(xù)鉆進(jìn)施工且到達(dá)指定標(biāo)高后，先適當(dāng)抬升鉆桿，使其與孔底保持0.5m間距，通過沖孔的方式全面清理各類雜物，此時(shí)適當(dāng)提升泥漿密度，具體以1.10為宜，安排專員檢測(cè)孔底沉淤量，需在30cm內(nèi)。

5）填濾料：在此環(huán)節(jié)操作前，需向井管內(nèi)下放鉆桿，控制好具體位置，與孔底間距0.30～0.50m；在泵送泥漿的過程中，需持續(xù)稀釋泥漿，以便在環(huán)狀間隙內(nèi)形成返漿；通過持續(xù)稀釋操作最終使泥漿密度達(dá)到1.05，在此基礎(chǔ)上填入濾料，檢測(cè)其高度，確保濾料到達(dá)指定的位置。

6）洗井：利用粘性土進(jìn)行圍填作業(yè)，隨后利用空壓機(jī)展開清理作業(yè)，全面清除井內(nèi)的沉淀物，該設(shè)備會(huì)形成大量的壓縮空氣，經(jīng)進(jìn)氣管后轉(zhuǎn)移到排水管中，形成氣水混合物。相較于管外泥水混合物，二者的密度存在較大的差別，從而形成了管內(nèi)外壓差現(xiàn)象，伴隨摻氣量的提升，將持續(xù)降低泥水混合物密度，通過此方式逐步降低泥土成分，最終有效清理井管。

4 降水井封堵

當(dāng)各基坑降水工作完成后，應(yīng)及時(shí)對(duì)降水井進(jìn)行封填。

4.1 回填方法

1）先采用礫石回填至地表下2m；

2）向降水井內(nèi)注水沉淀2d；

3）上部2m采用粘土封閉。

4.2 回填技術(shù)措施

1）土方回填必須在溝道回填土完成后方可進(jìn)行。

2）回填前拆除井內(nèi)設(shè)備。

3）回填時(shí)每10個(gè)口留一口，以便其他井沉淀用水；其他井回填完后再回填剩余井口。

取出水泵，向井內(nèi)下放φ50鋼管，當(dāng)與井底保持300mm間距時(shí)停止，于坑底周邊注漿管處增設(shè)球閥裝置。采取回彈作業(yè)，所用材料以碎石為宜，控制好填石高度，需滿足h≤H-L-0.5（H-坑底與井底間距，m；L-止水器長度，m）[2]。做好上述工作后下放氣囊，以坑底為基準(zhǔn)，要求氣囊頂部與之間距≥300mm，通過充氣的方式填充氣囊，給予48h靜置時(shí)間，滿足此條件后清理殘留水，并截管。選取φ210mm鋼板，通過焊接的方式將其設(shè)置在井口處，并采取壓力注漿措施。此環(huán)節(jié)以素水泥漿為宜，滿足水灰比0.5：1的原則，結(jié)束注漿作業(yè)后需在第一時(shí)間關(guān)閉球閥，確保無誤后截?cái)嘧{管，再利用混凝土澆筑，最終與墊層頂標(biāo)高相同。

5 結(jié)語

基于本工程狀況得知，超深基坑坑內(nèi)降水效果良好，與既定的防水目標(biāo)相符；同時(shí)，降水井封堵更為便捷，可有效控制施工成本。總體來說，本文提及的方法具有可行性，可為類似工程提供參考。