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【摘要】:降排水施工是否成功，在很大程度上决定着深基坑施工的成功与否。同时由于地下工程的复杂性，基坑开挖过程中出现局部地质变异性大、局部流砂或涌水等现象，而且往往是多种因素综合作用。结合上海地铁某深基坑具体工程，阐述了基坑降水设计及施工中遇到的问题，并对这些问题进行了分析，提出了应对措施。
【关键词】：地铁车站；深基坑；降水设计；减压井
中图分类号：TV551.4文献标识码： A 文章编号：
引言
在地下水位较高的地区开挖地铁深基坑时，由于含水层被切断，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、管涌和基坑失稳等现象。同时若降水处理不当，会引发施工险情，并严重滞后工期。因此，为确保基坑施工安全，必须采取有效的辅助降排水措施，基本保证无水作业，确保地铁施工安全、质量和工期。
一、降水施工中易出现的问题
1、降水施工
若某站基坑于7月17日开始降水作业；8月27日，开挖至地面下11m时，见明水，立即停止开挖，外侧地下水位下降约2m，由于施工止水帷幕过程中南端西侧墙处出现施工冷缝，该处基坑侧壁存在渗漏水情况，同时降水井存在出水量偏小、水跃值偏大等问题；9月20日，决定在基坑南端试挖10m长，以判断基坑涌水涌砂及强降水安全开挖的可能性。9月26日，南端基坑内开挖至地表下13m位置时出现涌水、涌砂现象，立即停挖，并对突涌点反压回填。随后，组织了当地水文专家为主的专家咨询会，鉴于砂层含粘粒较多，制定了改变管井降水的井壁材料为绕丝管措施。10月16日，针对水位仍未有效下降，但因基坑全面降水，南侧外侧地下水位仍相对下降2m，而北端外侧水位已下降约5.2m。施工现场采取继续增加了降水井的密度，至此基坑内降水井总量达80口(其中无砂管降水井63口，绕丝管降水井17口)；同时在基坑端头井处局部14m×16m采用真空井点降水，与管井降水相结合，并进行试验性抽水，水位变化不明显，遂考虑加大真空井点降水的规模，增加真空井点降水的区域达到25m×18m(井点数量达到86个)，水头缓慢下降。
2、施工监测
南端头井基本开挖至基坑底部，基坑周边水位呈北端水位下降(9.05m)明显大于南端水位下降(3.85m)；地表沉降累计最大为9.24mm，位于基坑南端西侧；建筑物沉降最大为6.01mm，位于基坑南端头的建筑物上；桩体变形累计最大为15.31mm，位于基坑南端盾构井的西侧；支撑轴力最大为753.05kN(第二层)，位于基坑南端盾构井西侧的斜撑；桩顶水平位移最大为7mm，沉降最大为7mm，位于南端盾构井段。从监测结果上看:桩体变形和地下水位变化相对较大，桩体变形为警戒值的60%，其它监测项目为警戒值的20%～50%。
二、原因及措施分析
1、基坑降水困难的原因分析
根据降水过程中现象分析，判定基坑有较大水源补给，具体原因可能有以下几个方面。
（1）降水井渗透性差。具体原因包括降水井井壁材料选择不当、滤料的材料选择不当、洗井(成井的关键在于洗井，它直接影响到整个基坑降水的效果)不规范等；同时也存在降水井运行过程中，地层中的细颗粒被水流带到井壁附近，导致降水井渗透困难、水跃值大；因此对于粘粒含量较多的砂层，建议井管降水优先选用绕丝管降水井。
（2）三轴搅拌桩止水帷幕施工质量较差，未能达到密闭效果。具体原因包括由于施工机械故障、管线等影响形成的施工冷缝，在采用高喷桩封闭止水帷幕过程中封闭不彻底；三轴搅拌桩水泥参量偏小，不能达到止水要求的渗透系数、强度等的要求。同时由于砂层较厚，围护桩塌孔较为严重(基坑开挖过程中暴露出围护桩扩孔现象严重)，一定程度上影响了后期止水帷幕的施工质量，建议今后应提高围护桩的施工质量。
（3）止水帷幕出现较大变形，导致失效。主要是基坑开挖后，由于基坑变形，止水帷幕随之变形，可能出现裂缝，从而导致止水帷幕失效。尤其是当施工冷缝未能有效处理时，在基坑开挖过程中，侧壁的渗漏水也会带走土体中的细颗粒，导致该处的围护结构变形增大，从而导致较长范围内的止水帷幕出现裂缝。基坑南端西侧墙处的堵漏过程就说明了这一点。
（3）本站地质复杂，相对隔水层起伏大，可能存在相对隔水层在基坑中部某处局部缺失或薄弱，地下水从基坑底部补给。
（4）因地质勘探孔深度均在35m左右，若地质勘探钻孔在封孔时不密实，可能造成相对隔水层下方的水通过勘探孔流入基坑内。
（5）不透水层内局部钙质结核较多，导致渗透系数过大，可能达不到相对隔水层的渗透系数要求。
2、可采取的措施分析
鉴于造成基坑降水困难的地质等因素较为复杂，采用单一的措施无法处理，因此本着确保安全、降低费用的原则，采取如下几种措施。
（1）在基坑外侧施工减压降水井
鉴于本站基坑距离周边建筑物相对较远，可在坑外布置降水减压井，同时在降水困难地段，可采用轻型井点配合管井的降水，以确保尽快将地下水位降至预定目标，同时减小降水时间，从而避免长期降水造成产生较大的降水漏斗，对周边环境产生较大影响。
（2）局部施作导流明沟
当基坑底局部存在难以疏干的问题时，选取适当位置做明沟导流，待基坑底疏干至满足施工要求时，尽快施工垫层及底板结构。
（3）局部加深处采用真空井点降水配合管井降水
针对本基坑端头盾构井下沉处和集水坑等下沉处，采用真空井点降水和管井降水的混合降水方法，快速将地下水位降到设计要求，并尽快封底，减少基坑暴露时间和基坑的抽水量。
（4）加强对止水帷幕施工冷缝的处理
因本站砂层较厚、局部地段标贯值较大，对于施工中出现的断桩冷缝，应确保二次下沉深度至少达到断桩冷缝处以下1m以上，同时在冷缝以下部位，应加大喷浆数量和喷浆时间进行补强。对于因咬合冷缝导致止水帷幕不能封闭的地段，应在止水帷幕外侧施工高压旋喷桩，旋喷桩的深度应与搅拌桩深度一致，同时厚度应大于搅拌桩的咬合厚度。
（5）加强对侧壁渗漏水处的处理
本站基坑范围内砂层较厚，当基坑开挖过程中，基坑侧壁出现渗漏水时，需及时封堵。若封堵不及时，渗漏水会带走砂层中的细颗粒，使得基坑变形增大，从而引起较大范围内的止水帷幕产生较大的变形或裂缝，使得封堵难度增加。首先可选择采用压浆的措施进行封堵处理，同时可采用基坑内壁挂钢筋网、喷速凝抗渗水泥；当采用压浆方法不能有效解决时，应进行及时回填，同时在基坑外侧采用高压旋喷桩进行低压补强，补强过程中应加强对围护桩的变形的监测，待高喷桩达到强度后，再进行该段的开挖。
结束语
降水施工在深基坑明挖施工中占据主导地位,它控制着施工进度与基础工程的安全。合理的设计和一流的成井质量是降水成功的关键。通过大井法计算承压水作用下基坑涌水量是可行的,能准确地确定井深、井数和井距布置。合理的设计思路和布井模式又是降水成本控制的重要环节。
参考文献：
雷振华． 深基坑工程降水技术浅析［J］． 隧道建设，2006(4)
洪波，唐明荣，徐海廷，等． 疏干兼降压井结构在基坑降水工程中运用［J］． 岩土工程界， 2002(1)
李世烽．隧道支護设计新论[M]．北京：科学出版社，1999．
夏才初，李永盛．地下工程测试理论与监测技术[M]．上海：同济大学出版社，2000．
李文江. 地铁站深基坑明排二次降水施工方法[J]. 大陆桥视野, 2010(13).
【关键词】：地铁车站；深基坑；降水设计；减压井
中图分类号：TV551.4文献标识码： A 文章编号：
引言
在地下水位较高的地区开挖地铁深基坑时，由于含水层被切断，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、管涌和基坑失稳等现象。同时若降水处理不当，会引发施工险情，并严重滞后工期。因此，为确保基坑施工安全，必须采取有效的辅助降排水措施，基本保证无水作业，确保地铁施工安全、质量和工期。
一、降水施工中易出现的问题
1、降水施工
若某站基坑于7月17日开始降水作业；8月27日，开挖至地面下11m时，见明水，立即停止开挖，外侧地下水位下降约2m，由于施工止水帷幕过程中南端西侧墙处出现施工冷缝，该处基坑侧壁存在渗漏水情况，同时降水井存在出水量偏小、水跃值偏大等问题；9月20日，决定在基坑南端试挖10m长，以判断基坑涌水涌砂及强降水安全开挖的可能性。9月26日，南端基坑内开挖至地表下13m位置时出现涌水、涌砂现象，立即停挖，并对突涌点反压回填。随后，组织了当地水文专家为主的专家咨询会，鉴于砂层含粘粒较多，制定了改变管井降水的井壁材料为绕丝管措施。10月16日，针对水位仍未有效下降，但因基坑全面降水，南侧外侧地下水位仍相对下降2m，而北端外侧水位已下降约5.2m。施工现场采取继续增加了降水井的密度，至此基坑内降水井总量达80口(其中无砂管降水井63口，绕丝管降水井17口)；同时在基坑端头井处局部14m×16m采用真空井点降水，与管井降水相结合，并进行试验性抽水，水位变化不明显，遂考虑加大真空井点降水的规模，增加真空井点降水的区域达到25m×18m(井点数量达到86个)，水头缓慢下降。
2、施工监测
南端头井基本开挖至基坑底部，基坑周边水位呈北端水位下降(9.05m)明显大于南端水位下降(3.85m)；地表沉降累计最大为9.24mm，位于基坑南端西侧；建筑物沉降最大为6.01mm，位于基坑南端头的建筑物上；桩体变形累计最大为15.31mm，位于基坑南端盾构井的西侧；支撑轴力最大为753.05kN(第二层)，位于基坑南端盾构井西侧的斜撑；桩顶水平位移最大为7mm，沉降最大为7mm，位于南端盾构井段。从监测结果上看:桩体变形和地下水位变化相对较大，桩体变形为警戒值的60%，其它监测项目为警戒值的20%～50%。
二、原因及措施分析
1、基坑降水困难的原因分析
根据降水过程中现象分析，判定基坑有较大水源补给，具体原因可能有以下几个方面。
（1）降水井渗透性差。具体原因包括降水井井壁材料选择不当、滤料的材料选择不当、洗井(成井的关键在于洗井，它直接影响到整个基坑降水的效果)不规范等；同时也存在降水井运行过程中，地层中的细颗粒被水流带到井壁附近，导致降水井渗透困难、水跃值大；因此对于粘粒含量较多的砂层，建议井管降水优先选用绕丝管降水井。
（2）三轴搅拌桩止水帷幕施工质量较差，未能达到密闭效果。具体原因包括由于施工机械故障、管线等影响形成的施工冷缝，在采用高喷桩封闭止水帷幕过程中封闭不彻底；三轴搅拌桩水泥参量偏小，不能达到止水要求的渗透系数、强度等的要求。同时由于砂层较厚，围护桩塌孔较为严重(基坑开挖过程中暴露出围护桩扩孔现象严重)，一定程度上影响了后期止水帷幕的施工质量，建议今后应提高围护桩的施工质量。
（3）止水帷幕出现较大变形，导致失效。主要是基坑开挖后，由于基坑变形，止水帷幕随之变形，可能出现裂缝，从而导致止水帷幕失效。尤其是当施工冷缝未能有效处理时，在基坑开挖过程中，侧壁的渗漏水也会带走土体中的细颗粒，导致该处的围护结构变形增大，从而导致较长范围内的止水帷幕出现裂缝。基坑南端西侧墙处的堵漏过程就说明了这一点。
（3）本站地质复杂，相对隔水层起伏大，可能存在相对隔水层在基坑中部某处局部缺失或薄弱，地下水从基坑底部补给。
（4）因地质勘探孔深度均在35m左右，若地质勘探钻孔在封孔时不密实，可能造成相对隔水层下方的水通过勘探孔流入基坑内。
（5）不透水层内局部钙质结核较多，导致渗透系数过大，可能达不到相对隔水层的渗透系数要求。
2、可采取的措施分析
鉴于造成基坑降水困难的地质等因素较为复杂，采用单一的措施无法处理，因此本着确保安全、降低费用的原则，采取如下几种措施。
（1）在基坑外侧施工减压降水井
鉴于本站基坑距离周边建筑物相对较远，可在坑外布置降水减压井，同时在降水困难地段，可采用轻型井点配合管井的降水，以确保尽快将地下水位降至预定目标，同时减小降水时间，从而避免长期降水造成产生较大的降水漏斗，对周边环境产生较大影响。
（2）局部施作导流明沟
当基坑底局部存在难以疏干的问题时，选取适当位置做明沟导流，待基坑底疏干至满足施工要求时，尽快施工垫层及底板结构。
（3）局部加深处采用真空井点降水配合管井降水
针对本基坑端头盾构井下沉处和集水坑等下沉处，采用真空井点降水和管井降水的混合降水方法，快速将地下水位降到设计要求，并尽快封底，减少基坑暴露时间和基坑的抽水量。
（4）加强对止水帷幕施工冷缝的处理
因本站砂层较厚、局部地段标贯值较大，对于施工中出现的断桩冷缝，应确保二次下沉深度至少达到断桩冷缝处以下1m以上，同时在冷缝以下部位，应加大喷浆数量和喷浆时间进行补强。对于因咬合冷缝导致止水帷幕不能封闭的地段，应在止水帷幕外侧施工高压旋喷桩，旋喷桩的深度应与搅拌桩深度一致，同时厚度应大于搅拌桩的咬合厚度。
（5）加强对侧壁渗漏水处的处理
本站基坑范围内砂层较厚，当基坑开挖过程中，基坑侧壁出现渗漏水时，需及时封堵。若封堵不及时，渗漏水会带走砂层中的细颗粒，使得基坑变形增大，从而引起较大范围内的止水帷幕产生较大的变形或裂缝，使得封堵难度增加。首先可选择采用压浆的措施进行封堵处理，同时可采用基坑内壁挂钢筋网、喷速凝抗渗水泥；当采用压浆方法不能有效解决时，应进行及时回填，同时在基坑外侧采用高压旋喷桩进行低压补强，补强过程中应加强对围护桩的变形的监测，待高喷桩达到强度后，再进行该段的开挖。
结束语
降水施工在深基坑明挖施工中占据主导地位,它控制着施工进度与基础工程的安全。合理的设计和一流的成井质量是降水成功的关键。通过大井法计算承压水作用下基坑涌水量是可行的,能准确地确定井深、井数和井距布置。合理的设计思路和布井模式又是降水成本控制的重要环节。
参考文献：
雷振华． 深基坑工程降水技术浅析［J］． 隧道建设，2006(4)
洪波，唐明荣，徐海廷，等． 疏干兼降压井结构在基坑降水工程中运用［J］． 岩土工程界， 2002(1)
李世烽．隧道支護设计新论[M]．北京：科学出版社，1999．
夏才初，李永盛．地下工程测试理论与监测技术[M]．上海：同济大学出版社，2000．
李文江. 地铁站深基坑明排二次降水施工方法[J]. 大陆桥视野, 2010(13).