富水砂层中换乘段深基坑降水施工技术研究.docxVIP

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富水砂层中换乘段深基坑降水施工技术研究

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摘要：在富水砂层中采用明挖法修建地铁,地下水处理至关重要,降水是基坑工程施工中减小地下水危害所采取的一种最常见、最有效的方法之一,其设计与施工成功与否直接决定工程成败。结合南通城市轨道交通1号线深南路站深基坑施工,通过对降水试验、深化设计及降水实施等过程深入分析,就富水砂层深基坑降水设计与施工的成功应用进行了详细阐述,取得相应设计及施工参数,积累了一定的经验,能够为类似工程提供参考。

关键词：换乘站；富水砂层；深基坑；降水；

1引言

地铁车站施工首先面临的是车站深基坑工程，降水施工是深基坑工程中的一个重点和难点，具有技术难度高、不可预见的因素多等特点，因此降水方案的选择是否合理，直接影响到基坑开挖与支护、主体等其他后续工程能否顺利进行的关键，尤其是在富水砂层中进行降水施工，难度更大。

2工程背景

2.1工程概况

深南路站位于深南路和永和路交叉口下方，是1号线与远期规划3号线换乘车站，沿永和路南北向布置。采用明挖顺做法施工。车站为14m岛式站台地下两层车站，换乘段为地下三层。换乘段基坑开挖深度为25.98m，为1号线最深基坑。

2.2工程地质及水文地质情况

2.2.1工程地质特征

开挖深度内自上而下依次为：①填土、②粉土、③1粉砂夹粉土、③2粉砂、③3粉砂夹粉土、③5粉土夹粉质粘土、④2粉质粘土夹粉土、④2t砂质粉土夹粉质粘土、⑤2粉砂夹粉土、⑥粉砂。见图1。

图1深南路站地质剖面

2.2.2水文地质特征

A孔隙潜水：主要赋存于浅部粉土、粉砂、填土层中，含水层总厚度大，含水量较丰富。场地内潜水稳定水位标高2.05～2.70m。

B承压水：承压水一般赋存于④2层以下的砂土、粉土层中，主要接受径流及越流补给，根据区域水文地质资料，水头埋深2～5m。

2.3周边环境

深南路站位于深南路和永和路交叉口下方，车站东北侧为永兴佳园，东南侧为永和佳苑，西南侧为天安数码城。大里程端头处为十里坊二河桥，车站东侧永兴河。

3工程特点及难点

1）技术要求高

深南路站地层主要为粉土、砂性土，渗透系数大，其地下水位埋藏较深，对降水引起的沉降控制要求严格，因此施工技术要求较高。

2）基坑工程降水难点高

（1）换乘段开挖深度25.98m，需要单独考虑换乘段区域的降水设计。

（2）基坑下伏承压水层分布层位较多，在大面积降水的情况下周边环境影响较大。

（3）为保证基坑安全，在坑内、坑外布置适量的备用观测井，平时作为水位观测井，指导基坑降水运行，同时可兼作备用井抽水。

3）工程延续性强

降水工程需配合地铁施工延续到换乘节点结构施工结束，持续时间近半年，不能因故停止或间断降排水。

4降水方案设计

4.1降水方案选型

本基坑开挖深度范围内主要为潜水含水层，开挖面以下存在承压水。根据华东、福州等地区深基坑降水的成功实践经验。本工程潜水采用坑内疏干减压混合降水、承压水采用坑内减压降水的方式，减少对坑外环境的影响。

4.2降水方案设计

4.2.1地下水参数选取

根据《南通市城市轨道交通1号线一期工程深南路站水文地质专项勘察报告》，降水设计采用水文地质参数如下：

降水设计水文地质参数表表4.2-1

土层名称

渗透系数平均值（m/d）

导水系数

（m2/d）

贮水率（1/m）

水平

垂直

第③2层

粉砂

3.80

1.25

62.70

2.5E-04

第③3层

粉砂夹粉土

2.95

0.56

17.70

6.0E-05

第④2t层

砂质粉土夹粉质粘土

2.80

0.23

25.20

2.7E-04

第④2层

粉质粘土夹粉土

0.03

0.0063

0.24

6.0E-05

第⑤3层

粉砂夹粉土

4.72

2.23

19.82

1.0E-03

第⑥层

粉砂

15.45

6.31

174.59

5.5E-03

4.2.2基坑稳定性分析

本工程基坑开挖深度较深面临承压水突涌危险，为保证基坑开挖安全必须进行基坑抗突涌验算，如图2。

图2基坑抗承压水突涌稳定性验算原理示意图

基坑底板抗突涌稳定条件：在基坑底板至承压含水层顶板之间，土的自重压力应大于承压水含水层顶板处的承压水顶托力，可按下式进行承压水位控制：

经验算，整个基坑均需要进行对于第⑤3层减压降水，有发生承压水突涌问题的可能，因此需进行基底稳定性分析，抗突涌稳定性验算结果详见下表：

基坑开挖深度与安全水头埋深对应关系表表4.2-2

区域

开挖深度(m)

安全承压水头埋深(m)

降深量(m)

安全系数

临界状态

20.74

2.70

不需降压

1.05

第四道支撑

18.9

不需降压

2.7

1.13

第五道支撑

22.4

5.59

2.89

0.98

换乘段底板

25.98

11.8