地铁工程孤石花岗岩基坑降水施工技术

【摘要】在进行城市地铁工程施工时，为确保基坑处于无水安全的环境中，要使用降水井等方法进行人工降水处理。现阶段，应用较为广泛的降水技术有轻型井点、电渗法以及喷射井点等。施工过程中要对现场土体的渗透系数以及降水要求、设备、工期等条件进行综合分析，合理选用不同的降水法。本文结合工程案例，对地铁孤石花岗岩基坑降水施工技术进行探讨。

【关键词】地铁工程；孤石花岗岩；基坑降水；施工技术

1引言

通过基坑降水施工技术的应用，可以满足地铁工程施工的要求。因而，在进行基坑施工时，要做好地下水的处理工作，尤其是开挖深度不足6m的基坑，要注重轻型井点降水技术的应用。如果地铁基坑深度较大，可以使用井管降水等方式进行降水处理。在进行孤石基坑地下水处理工作时，降水井工法是最常使用的方法之一，施工时需借助于降水井抽排地下水，进而确保基坑的地下水位维持在安全水位之下。

2地铁基坑降水施工技术的概述

2.1特征分析

一方面，基坑降水施工难度较大。降水施工区域在地下几米到十几米不等的范围内，甚至一些深基坑工程需要在地下几十米的区域施工，因而会增加施工难度。另一方面，对于施工技术的应用要求较高。一般来说，多层潜水是地铁基坑降水施工过程中较为常见的一种问题，这对于降水施工技术的应用提出了较高的要求。此外，影响基坑施工的风险因素较多。由于基坑施工需要在地下进行，因而施工现场的地质环境、水文条件等因素，都可能对施工环节造成影响。

2.2降水设计原则

①降水设计要遵循安全性原则。由于地铁基坑施工受到地质条件等多种因素的影响，因而安全事故的发生频率较高，降水施工环节要确保安全性。②在进行水井布置工作时，要对现场的环境进行全面分析，防止对周围环境、交通状况造成严重的影响。此外，降水施工要与周围的管线、建筑基础保持一定的距离。另外，降水施工前要做好相应的勘察工作，对工程可行性进行分析。同时，还要考虑到施工成本、施工周期以及工艺技术等方面的要求。

3案例分析

3.1工程概况

中新站是广州市轨道交通二十一号线的第15个车站，位于增城市中新镇新新公路与广汕公路相交的“十”字路口以东的广汕公路下，为地下二层（西端局部三层）11米岛式站台车站，全长342.5m，标准段宽为29.7m，车站基坑开挖深度为17.58~22.5m。中新站～中中区间中间风井右线设计起迄里程为YDK38+740.500～YDK40+473.600，全长1733.1m，左线设计起迄里程为ZDK38+740.500～ZDK40+473.600，ZDK40+004.768=ZDK40+000.000长链4.768，全长1737.868m。本项目区间隧道采用盾构法施工，为确保盾构的顺利推进，对可能出现的孤石和基岩拟采用预处理的方法提前爆破破碎。

3.2地质条件

施工现场的覆盖土层为第四系松散沉积物，同时还含有一定量的残积砂质黏性土。其中，土层的主要成分为冲洪积所形成的砂、卵石以及粉质黏土，并且还含有相应的淤泥质粉质黏土。覆盖土层的厚度大多不足20m，下伏基岩为元古界（Pt）的花岗片麻岩。线路沿广汕公路布设，本区间线路沿线地表水体不发育，无河流、沟溪通过，地表水主要为雨季地表散流。沿线主要地层为陆相沉积层，勘察期间测得潜水水位较浅。施工现场的地下水水位埋深没有较大的变化，主要在0.80~4.80m之间，标高主要在14.93~23.84m之间，基岩裂隙水承压水位埋深达到了2.05m。对于现场地下水来说，根据赋存方式的不同可以将其分为第四系松散层孔隙水以及块状基岩裂隙水。

3.3工法特点

含孤石花岗片麻岩基坑降水施工工法是在传统基坑降水施工工法的基础上，充分考虑含孤石花岗片麻岩以及基岩裂隙水存在等特点开发出的基坑降水施工工法。该工法所用到的材料、设备等相对常见，并且施工速度较快。3.3.1正循环回转钻进泥浆护壁成孔工艺成孔施工过程中使用的是孔内自然造浆法，具体钻进工作时，要将泥浆密度维持在1.05~1.20之间。施工时如果出现提升钻具或者是停工等现象时，要确保孔内有着足够的泥浆成分，这样一来可以避免孔壁出现坍塌的问题。因为<6z>层下为花岗片麻岩成分，成井工艺及使用钻具与常规成井要作适当调整。3.3.2降水井井管孔径采用600mm，采用砾石作为填料传统基坑降水井施工工艺采用孔径为273mm的井管，使用粒径较小的石英砂作为填料，但一般降水施工工艺无法满足含孤石花岗片麻岩的降水效果。其中，图1为降水井井结构剖面图。该工法具体应用时，要对施工现场的基岩地质状况和裂隙水状况进行分析，如果施工时使用的是大孔径井管，那么降水井的井管孔径要控制在600mm，并且降水井孔径为1000mm，这样一来可以有效降低地下水水位，保证施工安全。由于该基坑存在基岩裂隙水，因此需注意降水井井底封底，防止井底进水代入泥沙，进而对降水效果造成影响。

3.4爆破处理孤石流程

①如果钻探过程中遇到了孤石，要进行孤石数量、产状以及大小等要素的调查；②要对爆破参数进行精确的计算；③施工环节中如果使用深孔爆破方式，要进行孤石形状以及大小等因素的调查，并且可以将钻孔当作爆破引孔；④爆破完成“孤石”分裂破碎要求；⑤使用水泥砂浆封堵钻孔。

3.5操作要点

3.5.1前期准备

①在进行井位测放时，要严格按照设计要求以及相关规程进行。当测放井位工作结束之后，现场工作人员要及时进行井位标记工作，进而为后期施工环节提供方便。这一过程中，如果由于布设井位而导致施工工作无法正常进行，那么要及时和设计单位进行沟通与协调，必要时可以对井位做出适当的调整。②要做好施工材料与设备的准备工作。进料环节要由专门的负责人员进行，并且进料工作要得到工程师的核定，尤其在进行井管以及桥式过滤管、填料等原材料的选购时，一定要控制好材料的质量。另外，要进行施工现场的钻机安装工作。安装过程中，要对孔的垂直度进行严格控制，提升机台安装的稳固效果。需要注意的是，安装环节中要将大钩对准孔中心，并且大钩、孔以及转盘要保证三点一线。

3.5.2成孔工艺分析

施工环节中，第一道工序就是钻进成孔，具体钻进过程中要遵循轻压慢转的原则。当钻具完全钻入到粉土层或者是砂层之后，施工人员可以进行适当的加压操作，进而提高钻进过程的速度。第二道工序为清孔换浆，当钻孔工作达到了相应的设计标高之后，施工人员要把钻杆提升到距离孔底0.50m左右的位置处，并且要及时对孔内的杂物进行清理。同时，要对孔内泥浆密度进行适当的调节，降低泥浆密度。第三道工序是下井管，施工过程中要在滤水管上部以及下部分别加装一组扶正器，并且要要将环状填料间隙厚度控制在180mm以上。同时，还要在其外部包上3层60目的细滤网。需要注意的是，下管过程要准确到位。最后，要进行相应的洗井与试抽水环节。在将钻杆提出之前，施工人员要借助于钻杆将空压机接上，进而进行抽水洗井操作。这样一来，可以将井底存留的砂、杂质等成分去除掉，并且能够吹出管底含有的沉淤等成分。洗井工作要彻底，等到水清不含砂时才能停止洗井工作。试抽水环节中，要将泵体安装到过滤管的中部位置，或者是将其安装到中部偏下的位置处。试抽水前要确保排水管与电源线路之间的连接质量，试抽水过程中要对抽水井的流量状况以及水位状况进行实时的观测。

3.5.3封井施工分析

坑内降水井的封井方案如下：首先，施工环节中当地铁基坑开挖到相应的设计标高之后，要在基坑底开挖面上部50cm的位置处焊接一个止水钢板，钢板要焊接于井管上；之后，停止水泵抽水，直到水位达到静止状态。在进行封井工作之前，施工人员要进行适量水泥浆、混凝土的预搅拌工作，并且水灰比要控制在0.8~1.0之间；最后，灌入同底板等级的混凝土至基坑开挖面下2m。养护3d后抽取井内积水，观测水位恢复情况。若水位无上升，就可以把井管到底板上表皮进行割除，并且在进行混凝土浇筑工作时，要确保浇筑到底板上表皮下10cm位置处，用铁板焊封管口，并用细石混凝土土找平；若水位有上升，可采用注浆措施加固封井。

4结束语

从地下水位测量结果上看，降水井降水效果好，有效防止花岗片麻岩残积土及全、强（土状）风化带遇水会软化、崩解，导致强度急剧降低。提高了基坑开挖的工程质量，加快了开挖进程，提高了工程的经济效益。经本工程的现场施工表明，这是一种安全可靠、经济适用的含孤石花岗片麻岩基坑降水处理工法，值得推广。

参考文献

[1]孙成伟.广州地铁南方医院站花岗岩风化层特性分析与地基处理措施[J].价值工程，2012（14）：67~71.

[2]王继刚.地铁深基坑降水施工技术[J].中国水运，2012（4）：56~57.

[3]《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）[S].北京：中国计划出版社，2001.

作者：余贵良 单位：中铁十六局集团北京轨道交通工程建设有限公司