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摘要：随着城市人口越来越多，地铁作为一种不受道路情况影响，能快速、安全运送乘客的交通系统被广泛运用。地铁工程深基坑降水作为深基坑施工的关键步骤，如何确定安全可靠、经济适用的降水方案及控制措施，尤为重要。本文结合工程实例，重点说明该工程深基坑降水方案的确定、采取的措施、取到的效果。
关键词：地铁站；深基坑；降水
中图分类号：U231+.3 文献标识码：A 文章编号：
一、工程概况
天津地铁2号线顺驰桥站线路平面为直线，为地下两层岛式站台，车站全长为207m，结构标准段基坑宽度为18.5m，基坑开挖深度18.8m，围护结构采用地下连续墙。车站设4个出入口（其中一个预留），2座风亭。
本车站位于天津市河东区华昌大街下，东侧靠近顺驰立交桥，北侧是东屏园小区及旧居民楼，南侧是日出东方小区，西侧重要分布6根电力管线和雨水、污水管线，距基坑约5m距离。
二、工程地质、水文情况
本站区地层从上至下共分为8层：①杂填土：很湿～饱和状；②粉质粘土：硬塑～流塑状；③粉质粘土、粉土：软塑～流塑状；④粉质粘土：可塑～软塑状；⑤粉土、粉砂：中密～密实状；⑥粉质粘土：硬塑～流塑状⑦粉土、粉砂：中密～密实状；⑧粉质粘土：硬塑～可塑状。本车站地下水主要为孔隙潜水，存储在②、③、④粉质粘土、粉土中，受大气降水补给为主，附近地表河水补给为辅；⑤、⑦地层中赋存着微承压水，稳定水位埋深3.1～3.2m。
工程地质与基坑开挖及围护结构深度对比图
三、本工程降水难点分析
1、工程地质条件比较复杂，地层种类较多，且相互交叉。
2、自地表以下14.1m范围内以杂填土、粉质粘土、粉土夹层为主，由于该范围内属于饱和性土层，透水性很弱，降潜水困难。
3、站区内含两层粉土、粉砂层，该土层中含有微承压水，稳定水位为3.1～3.2m，且基底位于第一层粉土、粉砂层中，降低承压水头是重中之重。
4、车站北侧旧居民楼较多，基坑降水对周边地层沉降反应明显，降水方式及降水时间控制要求较高。
四、降水分析及方案确定
（一）潜水及第一层微承压水分析
根据“工程地质与基坑开挖深度及地连墙墙趾关系图”，基坑开挖面以上绝大部分处于杂填土、粉质粘土、粉土层中，部分进入第一层粉土、粉砂层中。为此，须对基坑开挖面以上土层内的潜水与第一层粉土、粉砂内的微承压水进行疏干。目的是，首先保证基坑处于干燥状态，便于土方开挖，其次保证土层得意固结，增强土体抗剪强度和自稳性，防止开挖过程中，开挖面边坡失稳和第一层微承压水对基坑的破坏。
（二）第二层微承压水分析及安全性验算
随着基底开挖面以上土体的不断开挖、运出，应对第二层粉土、粉砂层内的微承压水的基坑突涌稳定性进行安全验算，若不能满足基坑安全要求，须降低承压水头。
承压水层顶板以上的覆土压力：Pz=Hs*Rs；承压水的顶托压力：Pw=Hw*Rw
基坑突涌稳定性安全系数：F=Pz/Pw。
Hs----基坑底至承压含水层顶板之间的距离，单位m；
Rs----土层加权平均厚度，取19KN/m3；
Hw----承压水层顶板以上的承压水头高度，单位m；
Rw----地下水重度，取10KN/m3；
F-----基坑突涌稳定性安全系数，取1.2。
本工程第二微承压水层顶板埋深为21.3m，微承压水稳定水位为3.15m，车站标准段开挖深度16.3m，端头井开挖深度18.3m。
承压水层顶板以上的覆土压力
Pz=Hs*Rs=（21.3-18.3）*19=57KPa
承压水的顶托压力
Pw=Hw*Rw=（21.3-3.15）*10=181.5KPa
基坑突涌稳定性安全系数
F=Pz/Pw=57/181.5=0.31<1.2
根据以上计算结果，需要布置降压井，降低承压水头。
（三）降水方案的确定
依据以上降水分析，该工程降水应进行降潜水、降承压水相结合的方式进行，即基坑内既要设置潜水井，又要设置降压井。
本工程通过基坑面积、开挖深度、含水层厚度、设计要求降水深度等，计算出基坑涌水量，进一步确立了降潜水井个数；通过降水试验，确定承压井渗透系数，进而计算出单井影响半径，确定降压井个数。
五、降水采取的措施
1、因本工程第二层微承压水对基坑会产生突涌的可能，故在基坑内设置了降压观测井，每天对承压水头进行观测。如在开挖过程中，水位出现异常，分析原因，采取相应措施。
2、基坑周边旧建筑和地下管线较多，在基坑外侧设置了水位观测孔，对坑外水位变化每天至少进行一次监测。同时降水运行过程中，根据不同的开挖深度，计算降低承压水头高度，结合监测数据，确定是否启动相邻承压井，做到按需降水，以减少或降低对周边环境的影响。根据计算，该工程基坑开挖到基底，需降低承压水的水头高度值为13.4m，即承压水水头埋深在14.35m。
3、为了保证每口承压井降水效果，在开挖过程中，井管四周每层土层开挖结束后，在承压水井管与井孔之间采用优质粘土填充并夯实，保证降水井管与井孔之间密封不漏气，确保抽水的真空度。
4、基坑潜水的控制，采取了“分层、按需降水，动态调整”的降水原则。
5、为保证基坑周边建筑、基坑本身、围护结构等的安全，该项目聘请专业监测单位（天津市市政工程设计研究院市政勘测处），编制了专项检测方案，提出各种预警和报警值，以指导施工。本工程主要对围护结构和建筑物的沉降、位移；地下管线沉降；基坑周边地面沉降；基坑内外水位；基底隆起等项目进行监测。
六、取得的效果
（一）降水效果
基坑降水过程中，含潜水土层固结效果良好，承压水头控制得当。基坑施工过程，基坑稳定，周边建筑物及地下管线未出现明显沉降或变形。降水效果良好，基坑及周边环境安全可控。
基坑降水效果照片
（二）取得的效益
通过前期降水试验，了解和掌握了该工程地质水文条件，工程技术人员进行了降水方案的优化，即从设计给出的潜水井28口，承压井14口，优化为潜水井18口，承压井8口（含2口水位观測井）。通过优化方案，本工程总计减少10口潜水井，6口承压井，降低了人工费、材料费、抽水台班费、封井费用的付出等，总计减少成本约25万元；同时，又方便施工，加快了施工进度，回避降水过剩带来的风险，节约了资源，对项目整体效益有不可估量的作用。
参考文献
（1）郑刚.《深基坑工程设计理论及工程应用》.中国建筑工程出版社
（2）王景军.《桩基支护与降水工程 》黑龙江科学技术出版社
（3）李世烽．隧道支护设计新论[M]．北京：科学出版社，1999
（4）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
关键词：地铁站；深基坑；降水
中图分类号：U231+.3 文献标识码：A 文章编号：
一、工程概况
天津地铁2号线顺驰桥站线路平面为直线，为地下两层岛式站台，车站全长为207m，结构标准段基坑宽度为18.5m，基坑开挖深度18.8m，围护结构采用地下连续墙。车站设4个出入口（其中一个预留），2座风亭。
本车站位于天津市河东区华昌大街下，东侧靠近顺驰立交桥，北侧是东屏园小区及旧居民楼，南侧是日出东方小区，西侧重要分布6根电力管线和雨水、污水管线，距基坑约5m距离。
二、工程地质、水文情况
本站区地层从上至下共分为8层：①杂填土：很湿～饱和状；②粉质粘土：硬塑～流塑状；③粉质粘土、粉土：软塑～流塑状；④粉质粘土：可塑～软塑状；⑤粉土、粉砂：中密～密实状；⑥粉质粘土：硬塑～流塑状⑦粉土、粉砂：中密～密实状；⑧粉质粘土：硬塑～可塑状。本车站地下水主要为孔隙潜水，存储在②、③、④粉质粘土、粉土中，受大气降水补给为主，附近地表河水补给为辅；⑤、⑦地层中赋存着微承压水，稳定水位埋深3.1～3.2m。
工程地质与基坑开挖及围护结构深度对比图
三、本工程降水难点分析
1、工程地质条件比较复杂，地层种类较多，且相互交叉。
2、自地表以下14.1m范围内以杂填土、粉质粘土、粉土夹层为主，由于该范围内属于饱和性土层，透水性很弱，降潜水困难。
3、站区内含两层粉土、粉砂层，该土层中含有微承压水，稳定水位为3.1～3.2m，且基底位于第一层粉土、粉砂层中，降低承压水头是重中之重。
4、车站北侧旧居民楼较多，基坑降水对周边地层沉降反应明显，降水方式及降水时间控制要求较高。
四、降水分析及方案确定
（一）潜水及第一层微承压水分析
根据“工程地质与基坑开挖深度及地连墙墙趾关系图”，基坑开挖面以上绝大部分处于杂填土、粉质粘土、粉土层中，部分进入第一层粉土、粉砂层中。为此，须对基坑开挖面以上土层内的潜水与第一层粉土、粉砂内的微承压水进行疏干。目的是，首先保证基坑处于干燥状态，便于土方开挖，其次保证土层得意固结，增强土体抗剪强度和自稳性，防止开挖过程中，开挖面边坡失稳和第一层微承压水对基坑的破坏。
（二）第二层微承压水分析及安全性验算
随着基底开挖面以上土体的不断开挖、运出，应对第二层粉土、粉砂层内的微承压水的基坑突涌稳定性进行安全验算，若不能满足基坑安全要求，须降低承压水头。
承压水层顶板以上的覆土压力：Pz=Hs*Rs；承压水的顶托压力：Pw=Hw*Rw
基坑突涌稳定性安全系数：F=Pz/Pw。
Hs----基坑底至承压含水层顶板之间的距离，单位m；
Rs----土层加权平均厚度，取19KN/m3；
Hw----承压水层顶板以上的承压水头高度，单位m；
Rw----地下水重度，取10KN/m3；
F-----基坑突涌稳定性安全系数，取1.2。
本工程第二微承压水层顶板埋深为21.3m，微承压水稳定水位为3.15m，车站标准段开挖深度16.3m，端头井开挖深度18.3m。
承压水层顶板以上的覆土压力
Pz=Hs*Rs=（21.3-18.3）*19=57KPa
承压水的顶托压力
Pw=Hw*Rw=（21.3-3.15）*10=181.5KPa
基坑突涌稳定性安全系数
F=Pz/Pw=57/181.5=0.31<1.2
根据以上计算结果，需要布置降压井，降低承压水头。
（三）降水方案的确定
依据以上降水分析，该工程降水应进行降潜水、降承压水相结合的方式进行，即基坑内既要设置潜水井，又要设置降压井。
本工程通过基坑面积、开挖深度、含水层厚度、设计要求降水深度等，计算出基坑涌水量，进一步确立了降潜水井个数；通过降水试验，确定承压井渗透系数，进而计算出单井影响半径，确定降压井个数。
五、降水采取的措施
1、因本工程第二层微承压水对基坑会产生突涌的可能，故在基坑内设置了降压观测井，每天对承压水头进行观测。如在开挖过程中，水位出现异常，分析原因，采取相应措施。
2、基坑周边旧建筑和地下管线较多，在基坑外侧设置了水位观测孔，对坑外水位变化每天至少进行一次监测。同时降水运行过程中，根据不同的开挖深度，计算降低承压水头高度，结合监测数据，确定是否启动相邻承压井，做到按需降水，以减少或降低对周边环境的影响。根据计算，该工程基坑开挖到基底，需降低承压水的水头高度值为13.4m，即承压水水头埋深在14.35m。
3、为了保证每口承压井降水效果，在开挖过程中，井管四周每层土层开挖结束后，在承压水井管与井孔之间采用优质粘土填充并夯实，保证降水井管与井孔之间密封不漏气，确保抽水的真空度。
4、基坑潜水的控制，采取了“分层、按需降水，动态调整”的降水原则。
5、为保证基坑周边建筑、基坑本身、围护结构等的安全，该项目聘请专业监测单位（天津市市政工程设计研究院市政勘测处），编制了专项检测方案，提出各种预警和报警值，以指导施工。本工程主要对围护结构和建筑物的沉降、位移；地下管线沉降；基坑周边地面沉降；基坑内外水位；基底隆起等项目进行监测。
六、取得的效果
（一）降水效果
基坑降水过程中，含潜水土层固结效果良好，承压水头控制得当。基坑施工过程，基坑稳定，周边建筑物及地下管线未出现明显沉降或变形。降水效果良好，基坑及周边环境安全可控。
基坑降水效果照片
（二）取得的效益
通过前期降水试验，了解和掌握了该工程地质水文条件，工程技术人员进行了降水方案的优化，即从设计给出的潜水井28口，承压井14口，优化为潜水井18口，承压井8口（含2口水位观測井）。通过优化方案，本工程总计减少10口潜水井，6口承压井，降低了人工费、材料费、抽水台班费、封井费用的付出等，总计减少成本约25万元；同时，又方便施工，加快了施工进度，回避降水过剩带来的风险，节约了资源，对项目整体效益有不可估量的作用。
参考文献
（1）郑刚.《深基坑工程设计理论及工程应用》.中国建筑工程出版社
（2）王景军.《桩基支护与降水工程 》黑龙江科学技术出版社
（3）李世烽．隧道支护设计新论[M]．北京：科学出版社，1999
（4）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