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地铁深基坑降水施工技术要点研究张杰

发表时间：2020/9/29 来源：《基层建设》2020年第17期作者：张杰

[导读] 摘要：在基坑工程施工中，由于地下水位与土质条件的不同，开挖方法也不同，在无水或地下水位较浅的情况下，开挖相对简单；但若地下水位较高，土质条件又较差，就很容易发生塌方事故，造成人员的伤亡，给企业带来巨大的经济损失。

        中铁隧道股份有限公司河南郑州 450000
        摘要：在基坑工程施工中，由于地下水位与土质条件的不同，开挖方法也不同，在无水或地下水位较浅的情况下，开挖相对简单；但若地下水位较高，土质条件又较差，就很容易发生塌方事故，造成人员的伤亡，给企业带来巨大的经济损失。尤其是深基坑工程的施工，其受地下水的影响更大，造成的危害也更大，所以必须采取必要措施加以处理。降水是现阶段我国深基坑施工中地下水处理的有效途径，被广泛应用于工程建设中并取得了良好的成效。
        关键词：地铁；深基坑降水；技术要点
        1深基坑工程的特点
        1.1深基坑工程容易被周边复杂环境影响
        基坑周边地质环境若十分复杂，会直接造成施工周期的增长，出现安全事故的概率也会增加。邻近的建构筑物、地下结构、市政管网和地铁等对基坑的变形限制严格，施工因素复杂多变，气候、季节、周围水体等均可产生重大变化。尤其是恶劣的自然环境下，深基坑失稳事故极易发生。与此同时，复杂的施工环境也会导致施工工序中降水、基坑开挖，结构施工等出现安全隐患。
        1.2深基坑工程易出现位移和沉降
        城市轨道交通工程中的地下地铁车站施工，均需进行深基坑开挖施工，当车站存在两线路换乘或为地下多层车站时，基坑规模及深度会相对增加，这会直接增加基坑工程的设计难度，造成施工困难度提高。与此同时，在基坑施工过程中，地表位移和沉降是极易发生的现象，对周边建筑物的安全性、稳定性会产生一定不利影响。
        1.3施工难度较大
        深基坑施工的水文条件、地质条件可能比较复杂，这会进一步增加施工难度。如果对周围的岩土勘察不详细，未能全面了解现场施工基本情况，勘察所得数据会与实际情况存在较大差异，最终加大施工难度。
        2地铁深基坑降水施工的目的与设计思路
        2.1基坑降水的目的
        在深基坑开挖施工过程中，很容易产生管涌、流砂等，导致坑壁发生坍塌，严重影响深基坑的施工质量，还对人身安全造成威胁，因此应尽可能避免进行水下作业。但在实际工程建设中，常常会出现地下水位比基坑面要高的情况，这时就要进行基坑降水，其目的主要有以下几方面：保持坑底的干燥性，优化作业环境；增加深基坑坑底的稳定性；提高深基坑中土体的相关性能指标，尤其是物理力学指标，使其满足施工要求；提高深基坑土体的固结程度，增加建筑地基的抗剪强度。
        2.2地铁深基坑降水设计思路
        2.2.1合理确定降水施工技术
        目前常用的深基坑降水技术主要包括轻型井点降水技术、管井井点降水技术、喷射井点降水技术、综合井点降水技术、深井井点降水技术。每种技术都有自身的特点和优势，应根据深基坑现场实际情况，对比不同技术方案，选用最佳降水技术。
        2.2.2降水数据的采集
        参考基坑的深度和基坑围护工作的结构的实际类型，确定基坑中的土质，可利用明沟排水完成基坑降水，对含水砂土或者承压小的也要治理，依据基坑的土质和相应数据进行计算。另外，也要将地下水治理对应的类型等分别计算掌握水位的数据，也可用水位计来进行。随着水位的不断上涨，要求对施工地的水位检测保持在一天一次的频率，特殊情况还要每天几次检测；一旦超过标准，一定要重新测量。监测降水数据的测量，根据工地的不同状况，通过具体监测技术制定，施工前一定要对施工状态进行监测和跟踪，把握整体情况，也为后期的持续监测打下基础。地下水位的检测最为重要，它是在基坑的地下水井附近设置水位检测仪器，根据施工的实际情况和水位检测装置的变动情况，来监测基坑地下水位的水量以及变化等现象。地下水位出现异常现象应及时报告，以便施工人员能够及时对地下水位出现的异常进行监控与改善。周边物体的沉降检测是指依靠建筑施工地周围的建筑物等作为周边物体的沉降检测基准，监测基坑技术在施工过程中的应用状况。这种检测技术可以对施工地情况较为特殊的地域重点的周边物体进行重点沉降检测，不能对于所有的施工部位都应用同样的技术手段。
        3地铁深基坑降水施工技术要点
        某地铁深基坑工程所在位置地势比较平坦，地质以冲击淤泥为主，土层主要是素填土、耕植土、淤泥质土等。基坑围护采用钢筋混凝土连续墙和混凝土支撑围护结构体系，基坑周边管线多、车流量大，增加施工难度。

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为应对这些挑战，避免出现积水等现象，提高地铁深基坑施工效果，施工单位注重把握工艺流程，并严格落实以下技术措施。
        3.1钻孔技术
        采用BG旋转式钻进机械开展钻孔施工，有利于更好地成孔，提高施工效果。同时，严格按照要求钻进，保证钻孔直径和深度符合要求，实时记录钻进施工的数据信息，并采集土样进行研究分析，为提升钻孔施工效果创造条件。
        3.2清孔技术
        只有在清孔作业完成后，才能施工降水管。常用清孔技术是置换方法和多次清水清洗技术，采用正循环或反循环方式，置换孔内泥浆，降低泥浆含砂率，将底部残渣置换出来，提升周边孔壁的稳定性。
        3.3降水管施工技术
        井下管道运输至施工现场后，首先进行质量检测，查看过滤器间隙，确保符合施工规范要求。正式进行下管施工前，需测量孔的深度，在井深符合要求后开始下井管。过滤管两头安装扶正器，将过滤管置于正中间位置。井管焊接时严格按要求施工，保证焊接符合要求，焊接位置准确。
        3.4滤料添加技术
        安装完降水管道后，采用人工作业方式向降水管外侧投放添加滤料。填料覆盖降水井周边区域，并在滤料上方压实。滤料常用小粒径细石，压实材料常用黏土。
        3.5洗井技术
        添加滤料且压实后，进行洗井施工，确保降水井结构安全。洗井作业时，不能一次性清洗，而是分多次进行，直至井内清洗的水比较干净时，清洗工作完成。
        4保证降水井正常工作的质量控制措施
        4.1合理设置降水井深度
        使其符合设计规范标准和施工要求。降水井成孔作业完成后，安排专门工作人员测量成孔深度，保证成孔达到设计深度，满足降水施工作业的要求。
        4.2充分固定滤水管
        深基坑降水作业时，常常会出现振动频繁、振动幅度较大等问题。为避免这些问题给施工带来不利影响，需采取措施固定滤水管，提升滤水管的稳定性。因为一旦出现不牢固现象，或者发生位移，会导致过滤功能得不到正常发挥。
        4.3确保降水井清洁
        严格遵循施工规范要求开展清理工作，保证清理时间和清理频率符合施工规范，用水标准满足要求。清洗标准是将污水排除，直至排出清水为止。如果反复清洗之后仍然不合格，需要重新设置降水井。
        4.4完善坑内排水系统
        坑壁四周放缓开挖速度，设置排水盲沟，建立完善的排水系统，避免水流淤积。在排水盲沟和降水井外壁，还需要回填砾石，减少坑内土体流失，有利于确保深基坑施工效果。
        4.5重视降水井的保护工作
        深基坑开挖和降水过程中，要加强降水井保护力度。地铁深基坑施工中，通常采用坑内降水的施工方式，整个开挖施工过程中，开挖面采用分层开挖方式。开挖时要确保降水井四周及井内清洁，防止井水浑浊，避免抽水泵堵塞，为后续施工创造便利。
        5结束语
        总之，科技迅猛发展，人们的日常出行量增大，道路的交通负荷日趋增加。在这种情况下，众多省份和城市开始地铁建设，但在建设中出现众多的安全问题，如基坑降水等问题。基于此，地铁超渗透基坑坑内降水较成功，完全达到了降水作业的质量目标。在地铁超深基坑降水工程中具有推广应用价值，期待今后地铁工程遍及全国，让更多地区的人民交通便利，也期待本文可以成为地铁建设的参考资料，为我国的地铁建设做出贡献。
        参考文献：
        [1]张穆童.地铁基坑降水设计思路及方法探讨[J].铁道勘察，2016（1）：49-51.
        [2]黄锋.地铁深基坑降排水施工技术[J].工程建设，2017，49（3）：84-86.
        [3]高志强.全套管钻孔桩成套技术及其在复杂地层环境中的应用[J].长江工程职业技术学院学报，2018（2）：22-24.