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摘要：针对某大型地铁站实际情况，在简单介绍其地形地势、地质条件与水文地质的基础上，对其所用降水技术进行深入分析，并提出创新降水技术，最后通过实践得出本深基坑降水技术合理可行，具有良好参考借鉴价值的结论。
关键词：大型地铁站;深基坑;降水施工
如今，地下轨道交通在我国各大城市快速发展，但地铁车站建设直接受城市用地条件约束，尤其是在深基坑开挖方面，不仅要考虑深基坑支护，而且还要采用有效的技术措施进行降水，降水情况的好坏对深基坑施工有直接影响，如果降水不当，则不仅影响施工正常进行，而且还有可能引发安全事故。因此，必须重视并做好深基坑降水。
1工程概况
某地铁站采用地下二层结构，总长166.5m，南北两端井宽为21.5m，标准段总宽17.2m。车站东西段均存在一处风道，在南北侧设有三处进出口。基坑支护采用地下连续墙形式，标准段与端头井墙深分别为26.5m和28.0m;标准段与端头井墙厚分别为0.6m和0.8m。连续墙不仅是车站基坑支护主要结构，而且还是车站永久结构重要组成部分，和内衬墙组成永久侧墙。连续墙之间为柔性接头，所用混凝土的强度等级为C30，S8级抗渗。主体结构东侧基坑与端头井由水泥浆搅拌桩进行加固，加固区为底板下方3m，外部被动区加固从顶板上方1m直到底板下方1m。
从前期地质勘察报告看，场区地层按照水文地质，可将地下水分成潜水和承压水两种类型。对于潜水含水层，地表下方36.54m区域内为粘性土层，其透水性相对较弱，大气降水与蒸发对地下水位有直接影响，为地表以下1.25m处;对于承压含水层，由粘质粉土、砂质粉土和灰色粉砂三部分组成，粘质粉土属微承压含水层，地表下部5m可见水头，砂质粉土与灰色粉砂均属第一承版含水层，地表下部4.9m可见水头。该层土实际分布深度在22-44m，个别地段的含水层直接连通。
以基坑开挖施工要求为依据，结合基础底板结构特点，本工程基坑降水必须满足下列要求：通过有效的降水使开挖区中地下水快速疏通，使土地得到有效固结，在保证自稳性的基础上提高前景高度，避免开挖面失稳而造成安全事故。降低承压水层水头，避免基坑底部因涌水而发生隆起，从而保证基坑施工时底板有良好的稳定性。
2深基坑降水施工技术
2.1降水井合理布置
通常情况下，地铁车站的降水井主要设置在外侧，但受到场地条件的限制，南侧便道宽度只有4m，而且在地下还分布有多条管道，如雨水管与污水管等，留给降水井设置的空间很小，此外在地下管线周围不得设置降水井，否则将造成管线沉降或管道变形。场地北侧有一条施工便道，各类型车辆来往频繁。若将降水井设置在场地北侧，则除了要增加一定降水井数量，还很难保证降水井整体性与完好性，最终使降水作用的发挥受到影响。
考虑到以上影响因素，需要在基坑中的偏南侧设置降水井。同时，在完成施工后应采取合理有效的措施进行封井，施工中不允许发生碰撞和截割，对井管提出了很高的保护要求。布置方法具体为：基坑中设置五座降水井，基坑外设置两座观测井。借助真空深井井点实现基坑降水，通过对273降水井的合理设置，能有效降低区域潜水，每个井点的降水面积在250m2左右，按照15-16m的要求对井点间距进行有效控制。
2.2井身构造及其设计
（1）降水井的井口必须比地面高0.5m，这样能避免地表积水从井口进入到井内，同时由水泥浆或者是粘土对井口进行封闭，深度应达到4.0m以上，确保管内真空度可以满足要求。
（2）井身的成孔直径为500mm，由250mm直径钢管通过焊接制成，降压井孔径略大于降水井，为550mm，材料类型与降水井相同。
（3）降压井和降水井都使用现阶段常见的桥式滤水管，在其外层包裹尼龙网，其管径和井壁管直径完全相同。滤水管具体位置应充分考虑不同井位的地质剖面进行设计。对于降水井，其设置梁段长度分别为3m和4m的滤水管，对应的地层为第四层与第五层;而降压井则设置在之前提到的微承压层和承压层当中。
（4）对沉淀管而言，它具有能防止过滤器由于沉砂而堵塞对进水造成影响的作用。一般在滤水管的底部设置沉淀管，其直径和滤水管完全相同，长度按1.0m控制，底口在安装完毕后使用铁板进行封闭。根据场地实际情况，对于降水井，其井深应控制在一定限度内，为保证井底滤水管实际长度满足要求，在主体结构中布置的降水井，不得设置沉淀管，而降压井则必须按照要求进行沉淀管设置。
（5）用经处理后的粗砂由井底开始向地表进行孔隙围填，保证填砂的均匀性与密实性。需要注意的是，应选择具有良好磨圆度的粗砂，由井底开始不断向上直到管顶上部2.0-4.0m范围都需进行充分围填。
（6）井身围填表面上部用粘土进行夯实处理，并完全密封井口，确保其不会发生漏气。对于降压井，其封井主要采用在井内先填碎石再注混凝土的方法。
2.3施工工艺与施工控制
2.3.1降水井施工
（1）必須对降水井的井管进行有效密封，确保真空系统在进行土方开挖以前可以达到不低于0.06MPa的真空度，在对土方进行开挖施工时，管内真空度可能出现下降，但要将其保持在0.03MPa以上。
（2）伴随基坑不断开挖外露出的井管应随时割除，并采取有效措施进行封堵。为了给挖掘机的施工作业提供便利，伴随基坑持续开挖而露出的井管应采用分段的方法进行割除，同时用粘土及时回填，直至达到密实状态，确保真空度有充足抽水能力。
2.3.2降压井施工
（1）在对基坑进行开挖时，按照不同部位在各深度条件下算出需要降低的水头，包括承压水与承压含水层。根据底板稳定条件可以得出，含水层顶板和基坑底板之间的土压力必须比承压水顶托力大，通过计算确定开挖过程中需要降低的水位。当基坑各部位在开挖施工至危险深度以后，可开启相应位置的降压井来实施有效抽水，同时对相邻部位实际水深进行动态监测，以此确定是否需要对相邻井进行调整。 （2）在进行主体结构施工时，上层结构完成浇筑施工并达到要求的强度以后，地下墙能和底板形成一个整体一同发挥作用，其抗弯与抗剪强度通过验算可以满足达到承压水顶托力设计要求，可见主体底板在浇筑施工后可停止后续降水。
2.4创新技术
本次深基坑降水在采用以上基本技术的基础上，还应用了以下两项创新技术。
2.4.1混合井降水
本工程上层滞水在黏土层与粉质粘土中赋存，生产生活水、降水与地表水提供补给。因此层的孔隙率相对较小，且土层可以达到致密状态，使其土体渗透系数极小，导致在较短的时间以内难以起到降水作用，按土方开挖及基坑支护等方面的要求，在较短的时间以内有效降水可以为基坑后续施工带来很大的便利。
从以上土层性质与基坑施工要求看，先根据不同含水层实际厚度，采用相应的构造措施，由地面开始不断向下按交替形式布置滤管及实管，使降水井成为同时具备减压与疏干两种功能的混合井，即用降水井替代降压井与疏干井，在对浅部土层进行开挖时，该井可以发挥疏干的作用，而对中部与深部的土进行开挖时，则能发挥出减压效果。因混合井在上下水层中贯穿， 所以由该井汇集到的水能和含水层实现连通，即发挥与连通器相同的效应。以这一效应为基础的降水做法主要具有以下技术优势：
（1）克服了由于土层渗透系数相对较低，不能在短时间内对上层滞水进行降低而带来的问题，即基坑开挖难度增大，开挖施工安全隐患多等。
（2）许多和含水层保持相连状态的疏干井能降低开挖面受到的压力，实际减压效果十分明显，对保证基坑安全极为有利。
（3）能发挥缓蓄速降作用，在降水井不进行抽水时，处在上层的滞水能缓慢的渗透至井内，同时汇集到含水层，以起到蓄水的根本作用;而蓄水达到数量要求后，开始降水与抽水，能在短时间内降低水位。以此克服由于粉土层与粉质粘土层的渗透系数相对较低而难以快速降水的问题，而且一般较快速度的降水还会发生水土流失，通过对上述措施的合理应用，还能有效防止水土流失。
（4）由一井多能与同时起效井取代降压井和疏干井，能直接减少疏干井和减压井施工费用，并起到减少总数、优化降水和缩减成本的作用。
（5）充分利用连通器效应，向承压水层引渗流水，借助混合井中设置的水泵能实现良好降水，不再采用每个井点都布置水泵的方法，降低相应的人力物力，最终发挥出良好的经济效益。
2.4.2自动维持控制
传统的降水方法必须要由人来实时观测井内实际水位，不仅存在很大的误差，而且效率低下。得到水位信息后，结合与工况之间的关系判断是否需要進行降水，不仅工作量较大，而且具有滞后性，泵机易空转造成烧损。
对于以上问题，本工程根据液位继电器基本原理，开发出一套专用于深基坑降水的自动控制系统，通过对继电器及其回路水深的设置，由继电器对电闸开闭进行控制，完成和三种不同水位回路相对应的开闭，实现自动、准确与动态控制的目标，改善由人工进行观测造成的滞后与不准确，以发挥出更好的降水效果。
该系统主要具有以下特征：继电器采用电线与降水井中水直接连通，形成完整的回路;电线末端分为高中低三档，如果井中水处于不同标高，则探针感应各频率后将其反馈至继电器，以此呈现出多种不同的回路。借助继电器对电闸开闭进行控制，当继电器呈现出的回路有所不同时，将对电闸进行不同的控制。该系统主要具有以下几种优势：
（1）满足基坑特殊的环境要求，对井中的实际水平进行自动控制，极大的减少劳动力，并缩减相应控制费用。
（2）对水位进行精确控制，以水位开闭电闸为依据确保水泵正常运作，防止由人工观测造成的麻烦与不准确。
（3）探针在水位不断下降时，当水位比中位低时，立即停止降水动作，而水位不断上升时，当水位比高位高时，立即开始降水动作。
3结束语
综上所述，本地铁站深基坑降水切实有效，所用降水技术合理可行，具有良好的参考借鉴价值。在实际的深基坑施工过程中，首先要做好地质勘察，明确地质条件与水文地质，然后根据基坑实际情况与施工要求，采取行之有效的降水技术。除此之外，在条件允许的情况下，还应积极采用或开发创新技术，如根据连通器原理布置混合井，以及开发自主的水位自动维持系统，以此减少实际的劳动力投入，提高自动化水平，达到保证基坑施工安全的根本目的。
参考文献：
[1]袁斌，武永霞，廖少明，张伟森，沈水龙.基于数值模拟的富水砂砾地层深基坑降水方案优化[J].工程勘察，2017，45（01）：34-39.
[2]吴意谦，朱彦鹏.潜水地区深基坑降水引起地面沉降的抽水试验及其简化计算[J].土木建筑与环境工程，2015，37（S2）：168-177.
[3]周勇，魏嵩锜，朱彦鹏.兰州地铁车站深基坑开挖过程中降水对邻近地下管道的影响[J].岩土工程学报，2014，36（S2）：495-499.
[4]黄应超，徐杨青.深基坑降水与回灌过程的数值模拟分析[J].岩土工程学报，2014，36（S2）：299-303.
[5]廖翔，骆祖江，于丹丹.深基坑降水地下水渗流三维数值模拟[J].工程勘察，2014，42（07）：22-25+30.
[6]陈兴贤，骆祖江，安晓宇，谈金忠，田开洋.深基坑降水三维变参数非稳定渗流与地面沉降耦合模型[J].吉林大学学报（地球科学版），2013，43（05）：1572-1578.
关键词：大型地铁站;深基坑;降水施工
如今，地下轨道交通在我国各大城市快速发展，但地铁车站建设直接受城市用地条件约束，尤其是在深基坑开挖方面，不仅要考虑深基坑支护，而且还要采用有效的技术措施进行降水，降水情况的好坏对深基坑施工有直接影响，如果降水不当，则不仅影响施工正常进行，而且还有可能引发安全事故。因此，必须重视并做好深基坑降水。
1工程概况
某地铁站采用地下二层结构，总长166.5m，南北两端井宽为21.5m，标准段总宽17.2m。车站东西段均存在一处风道，在南北侧设有三处进出口。基坑支护采用地下连续墙形式，标准段与端头井墙深分别为26.5m和28.0m;标准段与端头井墙厚分别为0.6m和0.8m。连续墙不仅是车站基坑支护主要结构，而且还是车站永久结构重要组成部分，和内衬墙组成永久侧墙。连续墙之间为柔性接头，所用混凝土的强度等级为C30，S8级抗渗。主体结构东侧基坑与端头井由水泥浆搅拌桩进行加固，加固区为底板下方3m，外部被动区加固从顶板上方1m直到底板下方1m。
从前期地质勘察报告看，场区地层按照水文地质，可将地下水分成潜水和承压水两种类型。对于潜水含水层，地表下方36.54m区域内为粘性土层，其透水性相对较弱，大气降水与蒸发对地下水位有直接影响，为地表以下1.25m处;对于承压含水层，由粘质粉土、砂质粉土和灰色粉砂三部分组成，粘质粉土属微承压含水层，地表下部5m可见水头，砂质粉土与灰色粉砂均属第一承版含水层，地表下部4.9m可见水头。该层土实际分布深度在22-44m，个别地段的含水层直接连通。
以基坑开挖施工要求为依据，结合基础底板结构特点，本工程基坑降水必须满足下列要求：通过有效的降水使开挖区中地下水快速疏通，使土地得到有效固结，在保证自稳性的基础上提高前景高度，避免开挖面失稳而造成安全事故。降低承压水层水头，避免基坑底部因涌水而发生隆起，从而保证基坑施工时底板有良好的稳定性。
2深基坑降水施工技术
2.1降水井合理布置
通常情况下，地铁车站的降水井主要设置在外侧，但受到场地条件的限制，南侧便道宽度只有4m，而且在地下还分布有多条管道，如雨水管与污水管等，留给降水井设置的空间很小，此外在地下管线周围不得设置降水井，否则将造成管线沉降或管道变形。场地北侧有一条施工便道，各类型车辆来往频繁。若将降水井设置在场地北侧，则除了要增加一定降水井数量，还很难保证降水井整体性与完好性，最终使降水作用的发挥受到影响。
考虑到以上影响因素，需要在基坑中的偏南侧设置降水井。同时，在完成施工后应采取合理有效的措施进行封井，施工中不允许发生碰撞和截割，对井管提出了很高的保护要求。布置方法具体为：基坑中设置五座降水井，基坑外设置两座观测井。借助真空深井井点实现基坑降水，通过对273降水井的合理设置，能有效降低区域潜水，每个井点的降水面积在250m2左右，按照15-16m的要求对井点间距进行有效控制。
2.2井身构造及其设计
（1）降水井的井口必须比地面高0.5m，这样能避免地表积水从井口进入到井内，同时由水泥浆或者是粘土对井口进行封闭，深度应达到4.0m以上，确保管内真空度可以满足要求。
（2）井身的成孔直径为500mm，由250mm直径钢管通过焊接制成，降压井孔径略大于降水井，为550mm，材料类型与降水井相同。
（3）降压井和降水井都使用现阶段常见的桥式滤水管，在其外层包裹尼龙网，其管径和井壁管直径完全相同。滤水管具体位置应充分考虑不同井位的地质剖面进行设计。对于降水井，其设置梁段长度分别为3m和4m的滤水管，对应的地层为第四层与第五层;而降压井则设置在之前提到的微承压层和承压层当中。
（4）对沉淀管而言，它具有能防止过滤器由于沉砂而堵塞对进水造成影响的作用。一般在滤水管的底部设置沉淀管，其直径和滤水管完全相同，长度按1.0m控制，底口在安装完毕后使用铁板进行封闭。根据场地实际情况，对于降水井，其井深应控制在一定限度内，为保证井底滤水管实际长度满足要求，在主体结构中布置的降水井，不得设置沉淀管，而降压井则必须按照要求进行沉淀管设置。
（5）用经处理后的粗砂由井底开始向地表进行孔隙围填，保证填砂的均匀性与密实性。需要注意的是，应选择具有良好磨圆度的粗砂，由井底开始不断向上直到管顶上部2.0-4.0m范围都需进行充分围填。
（6）井身围填表面上部用粘土进行夯实处理，并完全密封井口，确保其不会发生漏气。对于降压井，其封井主要采用在井内先填碎石再注混凝土的方法。
2.3施工工艺与施工控制
2.3.1降水井施工
（1）必須对降水井的井管进行有效密封，确保真空系统在进行土方开挖以前可以达到不低于0.06MPa的真空度，在对土方进行开挖施工时，管内真空度可能出现下降，但要将其保持在0.03MPa以上。
（2）伴随基坑不断开挖外露出的井管应随时割除，并采取有效措施进行封堵。为了给挖掘机的施工作业提供便利，伴随基坑持续开挖而露出的井管应采用分段的方法进行割除，同时用粘土及时回填，直至达到密实状态，确保真空度有充足抽水能力。
2.3.2降压井施工
（1）在对基坑进行开挖时，按照不同部位在各深度条件下算出需要降低的水头，包括承压水与承压含水层。根据底板稳定条件可以得出，含水层顶板和基坑底板之间的土压力必须比承压水顶托力大，通过计算确定开挖过程中需要降低的水位。当基坑各部位在开挖施工至危险深度以后，可开启相应位置的降压井来实施有效抽水，同时对相邻部位实际水深进行动态监测，以此确定是否需要对相邻井进行调整。 （2）在进行主体结构施工时，上层结构完成浇筑施工并达到要求的强度以后，地下墙能和底板形成一个整体一同发挥作用，其抗弯与抗剪强度通过验算可以满足达到承压水顶托力设计要求，可见主体底板在浇筑施工后可停止后续降水。
2.4创新技术
本次深基坑降水在采用以上基本技术的基础上，还应用了以下两项创新技术。
2.4.1混合井降水
本工程上层滞水在黏土层与粉质粘土中赋存，生产生活水、降水与地表水提供补给。因此层的孔隙率相对较小，且土层可以达到致密状态，使其土体渗透系数极小，导致在较短的时间以内难以起到降水作用，按土方开挖及基坑支护等方面的要求，在较短的时间以内有效降水可以为基坑后续施工带来很大的便利。
从以上土层性质与基坑施工要求看，先根据不同含水层实际厚度，采用相应的构造措施，由地面开始不断向下按交替形式布置滤管及实管，使降水井成为同时具备减压与疏干两种功能的混合井，即用降水井替代降压井与疏干井，在对浅部土层进行开挖时，该井可以发挥疏干的作用，而对中部与深部的土进行开挖时，则能发挥出减压效果。因混合井在上下水层中贯穿， 所以由该井汇集到的水能和含水层实现连通，即发挥与连通器相同的效应。以这一效应为基础的降水做法主要具有以下技术优势：
（1）克服了由于土层渗透系数相对较低，不能在短时间内对上层滞水进行降低而带来的问题，即基坑开挖难度增大，开挖施工安全隐患多等。
（2）许多和含水层保持相连状态的疏干井能降低开挖面受到的压力，实际减压效果十分明显，对保证基坑安全极为有利。
（3）能发挥缓蓄速降作用，在降水井不进行抽水时，处在上层的滞水能缓慢的渗透至井内，同时汇集到含水层，以起到蓄水的根本作用;而蓄水达到数量要求后，开始降水与抽水，能在短时间内降低水位。以此克服由于粉土层与粉质粘土层的渗透系数相对较低而难以快速降水的问题，而且一般较快速度的降水还会发生水土流失，通过对上述措施的合理应用，还能有效防止水土流失。
（4）由一井多能与同时起效井取代降压井和疏干井，能直接减少疏干井和减压井施工费用，并起到减少总数、优化降水和缩减成本的作用。
（5）充分利用连通器效应，向承压水层引渗流水，借助混合井中设置的水泵能实现良好降水，不再采用每个井点都布置水泵的方法，降低相应的人力物力，最终发挥出良好的经济效益。
2.4.2自动维持控制
传统的降水方法必须要由人来实时观测井内实际水位，不仅存在很大的误差，而且效率低下。得到水位信息后，结合与工况之间的关系判断是否需要進行降水，不仅工作量较大，而且具有滞后性，泵机易空转造成烧损。
对于以上问题，本工程根据液位继电器基本原理，开发出一套专用于深基坑降水的自动控制系统，通过对继电器及其回路水深的设置，由继电器对电闸开闭进行控制，完成和三种不同水位回路相对应的开闭，实现自动、准确与动态控制的目标，改善由人工进行观测造成的滞后与不准确，以发挥出更好的降水效果。
该系统主要具有以下特征：继电器采用电线与降水井中水直接连通，形成完整的回路;电线末端分为高中低三档，如果井中水处于不同标高，则探针感应各频率后将其反馈至继电器，以此呈现出多种不同的回路。借助继电器对电闸开闭进行控制，当继电器呈现出的回路有所不同时，将对电闸进行不同的控制。该系统主要具有以下几种优势：
（1）满足基坑特殊的环境要求，对井中的实际水平进行自动控制，极大的减少劳动力，并缩减相应控制费用。
（2）对水位进行精确控制，以水位开闭电闸为依据确保水泵正常运作，防止由人工观测造成的麻烦与不准确。
（3）探针在水位不断下降时，当水位比中位低时，立即停止降水动作，而水位不断上升时，当水位比高位高时，立即开始降水动作。
3结束语
综上所述，本地铁站深基坑降水切实有效，所用降水技术合理可行，具有良好的参考借鉴价值。在实际的深基坑施工过程中，首先要做好地质勘察，明确地质条件与水文地质，然后根据基坑实际情况与施工要求，采取行之有效的降水技术。除此之外，在条件允许的情况下，还应积极采用或开发创新技术，如根据连通器原理布置混合井，以及开发自主的水位自动维持系统，以此减少实际的劳动力投入，提高自动化水平，达到保证基坑施工安全的根本目的。
参考文献：
[1]袁斌，武永霞，廖少明，张伟森，沈水龙.基于数值模拟的富水砂砾地层深基坑降水方案优化[J].工程勘察，2017，45（01）：34-39.
[2]吴意谦，朱彦鹏.潜水地区深基坑降水引起地面沉降的抽水试验及其简化计算[J].土木建筑与环境工程，2015，37（S2）：168-177.
[3]周勇，魏嵩锜，朱彦鹏.兰州地铁车站深基坑开挖过程中降水对邻近地下管道的影响[J].岩土工程学报，2014，36（S2）：495-499.
[4]黄应超，徐杨青.深基坑降水与回灌过程的数值模拟分析[J].岩土工程学报，2014，36（S2）：299-303.
[5]廖翔，骆祖江，于丹丹.深基坑降水地下水渗流三维数值模拟[J].工程勘察，2014，42（07）：22-25+30.
[6]陈兴贤，骆祖江，安晓宇，谈金忠，田开洋.深基坑降水三维变参数非稳定渗流与地面沉降耦合模型[J].吉林大学学报（地球科学版），2013，43（05）：1572-1578.