中铁二十局集团公司第五工程有限公司云南省昆明市650200
摘要：以西安地铁五号线和平村车站基坑降水施工为例。根据车站所在地的地质、水文情况，结合车站的整体施工方案，进行车站基坑降水设计。根据降水设计进行降水井布置，降水井施工，降水机具选择。并在降水过程中对降水情况进行观测，以保证车站施工过程中降水情况满足施工要求及周边建筑物安全。
关键词：地铁车站；基坑降水；降水设计；降水井施工
1工程概况
1.1设计概况
和平村站为西安地铁五号线一期工程第一个车站，位于昆明路和经二十五路交汇处，跨路口东西向敷设，车站为地下二层14m岛式站台车站。标准段宽22.7m，车站总长度为546.1m。车站部分共设5个出入口，4组风亭。车站采用明挖顺作法施工。
1.2工程地质及水文地质
拟建和平村站场地地貌单元属皂河一级阶地。车站场地地形总体平坦，地面高程396.5～399.76m，高差3.26m。
1.2.1工程地质
本车站在勘探深度55.0m范围内的地层主要为第四系堆积物，即由全新统人工填土，冲洪积黄土状土、中砂、粉质黏土，上更新统冲积粉质黏土、粗砂及中更新统冲积粉质黏土、中砂等组成。
1.2.2水文地质
（1）地下水位补给、径流及排泄
该场地所揭露的地下水为第四系松散层孔隙潜水，水位埋深14.3～17.3m，基本呈连续分布；潜水位埋深30.0m左右。根据详细勘察报告，覆盖层为第四系松散层，含水层主要为弱透水的黏性土夹砂层透镜体，潜水含水层厚度大于50m。本地区潜水补给来源主要来自侧向径流补给、大气降水入渗及绿化带灌溉水的入渗补给。
（2）地下水动态
根据地勘报告可知该地区的长期动态资料分析：一般7～9月份水位埋深最大，为低水位，12月到次年2月份为高水位期，水位埋深最小。根据该场地的地质特征及水文地质特征，潜水位受蒸发影响较大，夏季天气炎热，蒸发量大，水位埋深明显变大，7～9月降雨量增多，水位开始回升，冬季气候干燥，蒸发量减少，水位年内达到高水位。地下水年水位变幅1～2m。
（3）渗透系数的取值
根据详细勘察报告及《城市轨道交通岩土工程勘察规范》GB50307-2012[1]规定，本区域黏性土的渗透系数采用3～8m/d，砂类土的渗透系数采用20～25m/d，综合渗透系数选用12m/d。
2总体降水方案
根据勘察资料、现场施工场地条件、地下管线情况、现场构筑物影响等多方面因素的分析结合深《基坑工程设计施工手册》[2]，确定降水方案如下：
（1）车站主体采用集水明排和井点降水方案。
（2）由于车站靠近路边，且四周有建筑物，因而在车站四周布置监控量测点，根据基坑开挖过程中水位的变化，对各降水井抽水情况进行合理有效控制。并根据车站周围市政雨水管网分布情况将车站降水引入市政管网进行排除。设计排水管主管（集水管）采用采用φ50白硬管。部分降水井排水可利用于场施工用水，部分采用暗排。暗排采用开槽埋设φ80钢管，内穿φ50白硬管接入围挡边排水沟，集中排入市政雨水管道，开槽埋设的管道应做好冬季保温措施。
3降水井设计
3.1降水井结构
钻井口径：700mm；成井深度：35m。井管类型与规格：采用水泥井管，内径400mm、外径500mm；滤水管孔隙率不小于15%；
井管固定与连接：井管采用竹片铁丝绑扎固定；在自然水位下，接头采用不少于2层60目塑料滤网包裹封缠；
管外滤料规格：根据《供水管井设计施工及验收规范》CJJ10-86[3]要求采用3-5mm泾河天然砾石，填砾厚度8-12cm；
3.2降水井深度计算
根据《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJ/T111-98）第6.3.2条公式[4]：
Hw=Hw1+Hw2+Hw3+Hw4+Hw5+Hw6
式中：Hw—降水井深度（m）；
Hw1—基坑深度，车站区间取基坑深度平均值17m，换乘区间基坑深度平均值17m；
Hw2—降水水位距离基坑底要求的深度（m），取1m；
Hw3—ir0；i为水利坡度，在降水井分布范围内宜为1/10～1/15，取1/10；r0为降水井分布范围的等效半径或降水井排间距的1/2（m）；
其中：r0—基坑等效半径，基坑为矩形基坑可按r0=0.29（a+b）计算，a、b分别为基坑的长、短边。a=28m，b=161m，计算得r0=54.81m。
Hw4—降水期间地下水位变幅（m），根据《岩土工程勘察报告》取2m；
Hw5—降水井过滤器工作长度，取4.0m；
Hw6—沉砂管长度，根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）：取1.0m；
计算降水井深度为：
Hw=17+1+（1/10*54.81）+2+4+1=30.481m。
为安全计，增加1/2滤管长度，
H=32.481m，结合地层情况取降水井深度为35m。
3.3降水量估算
根据地下水类型、基坑形状及含水层构造等特点，采用《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）[5]附录E.0.1条中公式计算：
r0—基坑等效半径，基坑为矩形基坑可按r0=0.29（a+b）计算，a、b分别为基坑的长、短边。
a=161m，b=28m，计算得r0=54.81m。
区间段（车站区间长437+50m）计算单元以161m为一段，不考虑每段间降水的相互影响，基坑总涌水量为Q=8815.5m/d。
降水井数量
降水井数量根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）（7.3.15）公式计算：
n=1.1Q/q
n（车站区间）=8815.5x1.1/240=40.4
车站区间降水井间距约2x487/40.4=24.1m，结合降水情况，适当增加降水井数量，拟设置42口降水井，降水井间距取23m。单井平均出水209m/d，降水井单井设计出水量240m/d。
3.4降水井布置及机具选择
根据以上计算结合车站平面位置，对拟建车站沿基坑外侧布设降水井42口，5口水位观测井，降水井距离基坑2.5m；车站井间距为23m。水泵规格
采用潜水泵，流量20-30m?/h，扬程＞35m。
4降水井施工
4.1施工方法
4.1.1施放井位
井位放样完成后，破除现有路面，随后采用洛阳铲打设深度不小于8m的探孔4个，4个孔位均位于四等分钻孔外径的四分点位处。洛阳铲探测过程中，若预地下不明障碍物，必须开挖揭示后方可继续探测。
4.1.2埋设护筒
开孔及探孔完成后即进行护筒埋设。护筒埋设挖坑坑底须平整、结实，以利于护筒埋设及其垂直度控制。护筒中心应与桩中心重合，确保钻机沿着桩位垂直方向顺利钻进。护筒位置正确固定后，四周均匀回填最佳含水量的粘土。
4.1.3钻机就位
钻机就位质量直接关系着钻孔质量。钻机就位前，应对钻孔各项准备工作进行检查，以确保孔中心位置、钻杆垂直度和钻机底座的水平度。钻机安装后的底座应用枕木垫实塞紧，以确保钻机平稳，不发生位移、倾斜和沉陷。
4.1.4成孔
钻进过程中，随时测量钻机是否有位移和沉陷。应在成孔钻具上设置控制深度的标尺并在施工进行中进行观测记录，还应设置控制垂直度的标尺并在施工中进行观测并及时调整。
4.1.5下管
井管采用无砂砼滤水管，水位以下包缠2层40目尼龙网，缓缓下放，当管口与井口相差200mm时，接上节井管，接头处用尼龙网裹严，以免挤入泥砂淤塞井管，竖向用3～4条30mm宽、长2～3m的竹条用2道铅丝固定井管。为防止上下节错位，在下管前将井管依井方向立直。吊放井管要垂直，为防止雨污水、泥砂或异物落入井中，井管要高出地面不小于200mm，并加盖或捆绑防水雨布临时保护。
4.1.6填滤料
井管下入后立即填入滤料。滤料应具有一定的磨圆度，滤料含泥量（包括含石粉）≤3%，粒径3～5mm。填砾料时，滤料沿井管外四周均匀填入，宜保持连续。要避免填料速度过快或不均造成滤管偏移及滤料在孔内架桥现象，洗井后滤料下沉及时补充滤料，要求实际填料量不小于95%理论计算量。
4.1.7洗井
成井后，借助空压机清除孔内泥浆，至井内完全出清水为止，再用污水泵反复进行恢复性抽洗，直至水清砂净，洗井后可进行试验性抽水，确定单井出水量及水位降低能否满足设计要求。
4.1.8抽水
潜水泵及泵管安装吊放，置于距井底以上2.5m～3.0m处。2）基坑开挖至地下水位标高前的超前抽水时间不少于15d；抽水含砂量控制：为防止因抽地下水带出地层细颗粒物质造成地面沉降，抽出的水含砂量必须保证，若含砂量过大，可将水泵上提，如含砂量仍然较大，需重新洗井。首次（洗井后抽水前）含砂量检测合格后，在抽水期间间隔时间不超过3个月定期进行含砂量检测，异常情况下应根据情况加密检测次数。开始抽水时，因出水量大，为防止排水管网排水能力不足，可以间隔的逐一启动水泵。抽水开始后，逐一检查单井出水量、出水含砂量。连网统一抽降后连续抽水，不应中途间断，需要维修更换水泵时，逐一进行。
4.2排水方案
采用扬程不小于35m的潜水泵，并根据《湿陷性黄土地区建筑基坑工程安全技术规程》JGJ167-200[6]在特殊部位的潜水泵安装水表，统计每天抽水的准确值，根据抽水水量及水位变化情况及时调整潜水泵型号，确保基坑开挖安全。
4.3降水设施后期处理
降水井在完成其使用目的后，切断抽水电源，拆除井下水泵、电缆和泵管，进行管井回填处理。回填时要保证井孔内回填密实。回填完成后，恢复原路面。基坑开挖过程及时安全要求进行测量监测。
5结束语
通过采用井点将降水，车站基坑开挖过程中出水量较小，未对施工造成影响，基坑施工过程的施工安全和质量得到了保证。降水过程中通过对降水情况的观察和周边建筑的监测，针对不同情况及时对降水量进行调整也确保了周边建筑物的沉降满足要求。
参考文献
[1]中华人民共和国住房和城乡建设部中华人民共和国质量监督检验检疫总局城市轨道交通岩土工程勘察规范GB50307-2012
[2]龚晓南主编深基坑工程设计施工手册中国工业建筑出版社1998
[3]中华人民共和国建设环境保护部供水管井设计施工及验收规范CJJ10-86
[4]中华人民共和国建设部建筑与市政降水工程技术规范JGJ/T111-98
[5]中国建筑工程研究院建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012
[6]中华人民共和国建设部湿陷性黄土地区建筑基坑工程安全技术规程JGJ167-2009.