郭文鹏
北京顺鑫天宇建设工程有限公司 北京 101318
摘要：北京地铁17号线亦庄站前区南站及区间主体结构采用明挖法施工，基坑全长约795m，宽23.3m，深度约16m~19m，属于大型深基坑，采用地下连续墙+钢管支撑围护体系。
工程场区范围内影响施工的地下水，主要为三层：层间潜水-承压水（三）、承压水（四）和承压水（五）。为达到基坑内干槽作业要求，防止突涌，经计算和方案比较，选定“地下连续墙止水帷幕+坑内疏干+坑外减压”的干槽水治理方案。
通过控制地下连续墙及管井施工质量，配合基坑土方开挖，合理安排疏干井、减压井进行抽排水作业，实现了对施工场地范围内的地下水有效控制，以达到基坑干槽作业的目的，满足基坑抗突涌要求，降低地铁建设自身风险，保证了后续施工的顺利、安全、平稳进行。
关键词：地铁深基坑，地下连续墙，基坑止水，干槽水治理
引言：地下水的存在始终是影响地铁建设施工安全与质量的重要因素。近年来北京市为了保护地下水资源和环境安全，严格限制地下水开采及建设工程施工降水；同时随着南水北调（中线）工程顺利贯通，地下水得到补给。在此背景下，北京市地下水位抬升，加大了对地铁施工的影响。特别是早期勘察结果与施工经验，可能已与实际情况不符。因此，选择合理的干槽水治理方案、提高止水效果、控制地下水位，是地铁深基坑施工中的关键项目之一。
本文以北京地铁17号线建设过程中的明挖车站及区间为例，介绍了深基坑干槽水治理过程，采用“地下连续墙帷幕止水+坑内疏干+坑外减压”的方案，取得良好施工效果，为同类工程施工提供参考。
一、工程概况
北京地铁17号线亦庄站前区南站及区间，位于北京市通州区，为起点车站及折返线区间，主体结构全长794.751m，地下双层双柱三跨结构，标准段宽23.1m，结构净高14.5m，底板埋深16.23m~18.25m。
车站及区间主体结构均采用明挖法施工，同期施工，合并为一个基坑，基坑全长795m，宽23.3m，采用地下连续墙+钢管支撑围护体系。
二、工程地质、水文条件及周边环境
1、周边环境
本场地原为台湖镇村庄，现状基坑周边100m范围内为荒地及农田，周边无重要建构筑物及管线分布，工程周边环境对本工程建设影响较小。
2、工程地质、水文条件
根据本工程岩土工程勘察报告（2016年），按地层沉积年代、成因类型，将本工程场地勘探范围内的土层划分为人工填土层（Qml）、第四纪全新世冲洪积层（Q4al+pl）、第四纪晚更新世冲洪积层（Q3al+pl）三大层，按地层岩性及其物理力学性质，进一步划分为8个大层。结构底板上主要土层为粉质黏土、粉土、粘质粉土、粉细砂层。
根据原始勘察报告（观测时间2014.9～2015.12），在勘探范围内地层中的地下水，根据埋藏深度、动态变化特征和对工程建设的影响，可划分为如下三层：
层间潜水-承压水（三）：分布于③3粉细砂、③砂质粉土中，局部位于④2黏质粉土层中；含水层顶板为③1层粉质黏土，底板为④层粉质黏土。
承压水（四）：该层水主要分布于④3细砂及④2黏质粉土层中，厚度分布不连续，含水层顶板为④层粉质黏土，底板为⑤4层粉质黏土。
承压水（五）：主要分布于⑤2层粉砂、⑥3细砂、⑤7砂质粉土和⑥2黏质粉土层中，含水层相对隔水层顶板为⑤4层粉质黏土，底板主要为⑥层粉质黏土，稳定水位标高7.58~9.88m。
3、地下水位变化情况
我单位进场后，于2017年9月对地下水情况进行了补充勘察，与原勘察报告观测结果对比发现，车站及区间承压水（五）水位在补充勘察期间实测值相对于2015年底详勘期间有一定抬升，最高水位抬升约1.97m，目前水位标高为10.57m~11.85m。分析原因为本场地内村庄大部分自备井在村民陆续拆迁搬离本场地后停用，再加上“南水北调（中线）工程”、降雨量明显增加及政府严格限制地下水开采等原因，使得地下水位抬升。
三、干槽水治理方案
1、地下水情况分析
明挖基坑底标高约5.4m（局部加深处标高4.02m和3.1m），结构底板位于承压水（四）含水层底部隔水层中，基坑开挖主要受潜水-承压水（三）、承压水（四）和承压水（五）影响。
基坑围护结构采用地下连续墙，同时作为止水帷幕，连续墙采用工字钢接头，下端嵌固深度约7.0m，嵌入隔水层，在保证自身强度、完整性的情况下，具有较好的止水效果。为保证基坑内干槽作业，需将层间潜水~承压水（三）、承压水（四）进行疏干控制。
由于补充勘察结果揭露了场地内地下水承压水（五）水位升高，压力水头较高，根据计算公式，重新进行基底抗突涌计算：
.png)
（3-1）
经过计算，槽底距承压水顶板之间的土层厚度，不能满足抗承压水头突涌的要求。因此，地铁基坑开挖前需要将承压水（五）水头降至基底标高下1m（减压），使其满足抗突涌要求。
2、干槽水治理方案
结合勘察报告及补勘成果、场地实际环境条件、北京市建设工程施工降水相关政策要求，经计算分析与方案比较，为保证结构施工干槽作业，选定“地下连续墙帷幕止水+坑内疏干+坑外减压”的干槽水治理方案。
（1）止水帷幕
止水帷幕采用地下连续墙，墙厚600mm，标准段幅长6000mm，每幅之间采用工字钢接头，墙嵌固深度进入基坑底面下隔水层。
（2）抽水设计
1）疏干井设计
车站及区间总长794.751m，基坑帷幕内，按“封闭型疏干”模型考虑，基坑内排水量可按下述经验公式估算：
.png)
（3-2）
2）减压井设计
基坑帷幕外布置抽水井减压，按“承压完整井”模型考虑，基坑减压井涌水量可按下述公式进行计算：
.png)
（3-3）
3）降水井设计参数
疏干井63眼，井深22~23m，间距18m；减压井111眼，井深31~34m，间距12~30m；井径均为600mm，采用无砂水泥管，外径400，壁厚50。
四、施工工艺与实施
1、地下连续墙施工
主要施工流程：导墙施工→泥浆护壁→成槽施工→安置钢筋笼→混凝土灌注。
连续墙成槽施工采用液压抓斗槽壁机利用泥浆护壁的方法进行施工。护壁泥浆采用优质膨润土拌制，泥浆储放24小时以上方可使用。开挖地连墙前需先施工导墙，待导墙混凝土强度达到要求后进行抓槽作业。
地下连续墙采用跳槽法施工，为避免槽壁暴露时间过长，混凝土在成槽后24小时内一次浇筑完成。
钢筋笼整体吊放，采用1台150t履带吊及1 台70t履带吊整幅起吊。钢筋笼入槽至混凝土浇筑总停置时间不应超过4小时。钢筋笼纵向受力筋连接采用焊接或机械连接。连续墙接头采用工字钢连接，与钢筋笼一起吊放。
施工质量控制要点：
从槽段划分与挖槽方案设计、导墙定位与外放尺寸、泥浆性能指标与护壁液面高度、成槽施工质量、钢筋笼加工与吊装方案、水下混凝土浇筑等方面严格控制地下连续墙施工质量，尤其是接头处H型钢加工安装质量与成槽后接头刷壁处理效果，将影响止水帷幕的隔水效果。
2、疏干井及减压井施工
本工程疏干井及减压井采用反循环钻机成井施工工艺。
具体流程为：施工准备→测量定位→泥浆制备→钻机就位→钻进成孔→泥浆置换→井管下放→滤料填埋→清水洗井→水泵安装→抽水维护。
以膨润土或利用现场粘性土进行造浆，严格控制泥浆性能指标，避免孔壁塌方。钻机以钻头将土体搅拌松散，与护壁泥浆混合后，将泥浆及水土混合物从钻头四周经钻杆抽出钻孔，不断加深井孔至孔深设计值。不得打穿井底隔水层，避免受到下层地下水影响。
成孔后掏出孔底稠泥浆，测定孔深，加清水对泥浆进行稀释。吊车配合人工下放井管，井管外包缠100目尼龙网；井管下入后立即填入砾料，下部采用2-4mm滤料回填，上部采用粘土回填。下管填砾后4h内进行洗井，采用空压机洗井，由地下潜水位开始分段洗，达到水清砂净，上、下含水层水串通，再接管继续洗。潜水泵及泵管置于距井底以上1.0~1.5m处，安装完后，进行试抽水。
抽水维护：连网统一抽降后应连续抽水，中途不应间断，需要维修或换泵时，应逐个进行。抽水开始后，对单井出水量、出水含砂量逐一进行检查。如含砂量过大，可将水泵上提，当含砂量仍然较大时，应重新洗井。
3、抽水减压与土方开挖、结构施工的配合措施
（1）基坑内疏干井抽水
1）成井基本要求：在围护结构强度达到60%后，可进行降水井施工。
2）疏干井在基坑开挖前15-20天或更早进行进行抽排，以保证有效降低开挖土体中的含水量；开挖阶段的降雨积水由专人负责，及时抽干。
3）疏干井抽排过程中，对疏干井理论计算量与实际抽排量进行对比，如基坑内疏干井水源存在补给，实际抽排量大于理论计算量，启动基坑外减压井，对水源补给位置进行减压与疏干同时抽排。
（2）基坑外减压井抽水
1）按照地下水抗突涌计算，当hp>0.7H时满足抗突涌计算要求，为确保基坑安全，偏于安全考虑，当hp=H时，对减压井进行抽水。即基坑内土体标高与基坑外静止水位标高一致时，进行基坑外减压井抽水。
2）车站站体及区间土方开挖由两侧向中间同步分段进行，每段开挖长度约20m，疏干井及减压井抽水应与开挖相互配合施工；当开挖施工流水段基坑内土体标高与基坑外静止水位标高相一致时，对该施工流水段及下一施工流水段内减压井抽排。开挖前对基坑内水位观测孔进行观察，当达到图纸规定的水头降深时，方可进行下一层土方开挖；当无法满足降深要求时，应增加减压井数量。
3）减压井抽水至主体结构封顶及其抗浮梁浇筑完成，且砼强度达到设计强度的100%时，方可停止抽水。
五、施工效果
通过控制地下连续墙及管井施工质量，配合基坑土方开挖，合理安排疏干井、减压井进行抽排水作业，将基坑止水帷幕内层间潜水-承压水（三）、承压水（四）疏干，降低了承压水（五）水头，基坑外减压井水位维持在设计要求高度，满足基坑抗突涌要求，基坑开挖至基底后未造成突涌，隆起变形控制在允许范围内。基坑满足干槽作业要求，为土方开挖及主体结构施工提供了安全和质量保障。
结论：本工程采用 “地下连续墙帷幕止水+坑内疏干+坑外减压” 的干槽水治理措施，实现了对施工场地范围内的地下水有效控制，以达到基坑干槽作业的目的，降低地铁建设自身风险，保证了后续施工的顺利、安全、平稳进行。
本文介绍了该工程地质、水文情况、干槽水治理方案及主要施工技术，通过项目研究与工程实践，在地铁土建工程领域，尤其是深基坑地下水控制领域获取了宝贵施工经验。同时在政府加大地下水资源和环境安全保护力度、严格限制地下水开采，“南水北调（中线）工程”贯通后北京地下水得到补给的双重背景下，为将来类似工程施工降水提供参考。通过合理运用本项目相关施工经验，解决深基坑地下水控制难题，以取得显著的经济和社会效益。
参考文献
[1]俞凌.城市地铁车站深基坑开挖施工[J].城市建设理论研究（电子版）,2014,(21):2425-2426.
[2]杨松,王凤起,张飚. 基坑降水施工技术对北京地区地下水的影响[A]. .《工业建筑》2016年增刊Ⅰ[C].:工业建筑杂志社,2016:5.
[3]邓文全.地铁深基坑施工止水和降水技术的应用探索[J].智能城市,2018,4(07):124-125.