城市轨道交通主体基坑降水及降水试验方法研究

城市轨道交通主体基坑降水及降水试验方法研究

李大勇

中铁滨海（天津）轨道交通投资发展有限公司 天津 300457

摘要：现如今，由于我国人口的不断增长，以及与外宾的密切沟通友好往来，大量的人口出行导致现路面交通不堪重负。也正因如此，国家对当下的城市轨道交通建设尤为重视，其中施工过程中的基坑降水问题也会致使安全隐患的产生。本文就以城市轨道交通主体的基坑降水问题为研究核心做出实验，以便研究。

关键词：城市轨道；基坑降水

引言

基坑降水是指在开挖基坑时,地下水位高于开挖底面,地下水会不断渗入坑内，为保证基坑能在干燥条件下施工,防止边坡失稳、基础流砂、坑底隆起、坑底管涌和地基承载力下降而做的降水工作。

一、基坑降水作用

地下水的存在降低了土层的稳定性，非常容易造成基坑积水以及边坡的塌陷，很多工程事故的出现（如地面塌陷，地下管线的断裂等等），大多都与基坑降水处理不当有关。

二、试验目的

在施工抽降水实施前，需要进行有针对性的降水试验，降水试验主要目的有以下几个方面：

（1）通过单井试验，检验降水井的成井质量，获取单井出水量；

（2）通过群井试验，定性的检验围护结构的渗漏情况。

（3）通过群井试验，检验群井疏干降水效果，判断坑内降水井布置是否满足将基坑水位降至基底以下1m的要求；

（4）通过群井试验，了解基坑外侧各含水层水位变化规律，判断基坑内外水力联系，以及含水层之间的水力联系。

（5）通过群井试验，结合周边环境监测结果，检验基坑降水对周边环境的影响。

（6）通过群井试验，确定后期降水运行水泵型号, 检验基坑排水用电是否满足要求。

（7）通过群井试验，取得全面数据分析，为后续降水井设置及降水运行方案提供依据。

降水试验模拟正式降水情况，为后续降水提供可靠依据。

三、试验安排

降水试验主要利用基坑内现有的降水井和观测井，具体分单井试验和群井试验两部分进行。试验安排如下：

1.单井试验

为了验证成井质量及出水量情况，选取基坑内1口疏干井为抽水井，将水泵放置在井底位置，试验期间将降水井水位降至井底，同步观测试验井附近降水井及基坑外观测井水位变化情况。抽水时间1天，水位恢复1天。

2.群井试验

群井试验结合基坑开挖深度，基坑群井降水试验分三步进行：

第一步：选取基坑内降水井作为抽水井，水泵放置地面以下15m位置。坑内预留1~2口降水井作为坑内水位观测井，同步观测坑内外观测井水位变化情况，同时记录各抽水井出水量。抽水持续时间2天。

第二步：降水井水泵放置井底。坑内预留1~2口降水井作为坑内水位观测井，同步观测坑内外观测井水位变化情况，同时记录各抽水井出水量，抽水持续时间3天。

第三步：抽水完成后进行水位恢复，监测时间连续1天或恢复降深的80%。

试验结束后，进行试验数据汇总分析，并形成生产性降水试验报告，并协同总包单位召开降水试验报告专家论证会。根据群井试验结果以及专家论证意见，共同决定坑外承压水观测井的水位降深控制值及后续降水运行过程中的注意事项。

四、试验方法

1.试验前准备工作

（1）记录每口井的初始水位，水位稳定后方可进行抽水试验；

（2）排水沟必须达到同时出水畅通能力；

（3）电路系统必须保证所有抽水试验井能同时工作，不发生跳闸现象，同时确保其它用电设备不接在降水专用电箱上，以防跳闸；

（4）各观测孔，抽水孔的具体坐标及标高落实下来进一步核查，便于科学计算。

2.初始水位观测

洗井和试验设备安装完毕后，必须进行抽水前的初始水位观测。抽水试验开始前，连续2天观测抽水井及观测井内的地下水位，要求初始水位观测不少于连续的2天。如果观测水位变化幅度不大于2.0cm，认为地下水位处于稳定状态。

3.正式抽水

（1）正式抽水之前，要检查电源、水泵完好，校正测线，统一时间起点；

（2）人员及设备到位，排水途径贯通；

（3）抽水试验的出水量应进行同步观测；

（4）群井抽水试验持续抽水时间不少于5天，延续时间根据施工工期考虑。

（5）动水位与出水量应统一指挥同时观测，水位变化实行人工监测。

（6）根据规范要求，出水量采用水表测量时，应读到0.1m3，流量观测要求每天至少观测1次。

4.恢复水位的观测

停止抽水后水位自然恢复，此时水位观测尤为重要。恢复水位观测频率与抽水试验时的观测相同，恢复水位观测至水位趋于稳定为止。

五、正式降水

1.降水运行要求事项

正式抽水运行需要做好以下几方面的工作：

（1）降水运行前，现场合理布设排水管道并便于接入施工现场排水设施；做好降水供电系统，配备独立的电源线；

（2）降水前各降水井均测量其井口标高、静止水位并进行相关记录；

（3）抽水井个数和抽水量大小应根据基坑土方开挖方案及试运行结果进行控制，结合基坑支撑分布状况，分层进行抽水。严密监控坑内外水位变化，动态调整出水井的出水量参数。

根据土方开挖工序，在降水试验结束后土方正式开挖过程中，应根据基坑土方开挖区域，进行按需降水、分层降水：

第一步：开挖至第二道支撑底，第二道支撑埋深约6m，水位需降至第二道支撑底以下1m，即水位降至7m。水泵放置第二道支撑底以下5m，水泵放置深度约为11m；

第二步：开挖至第三道支撑底，第三道支撑底埋深约10m，水位需降至第三道支撑底以下1m，即水位降至11m。水泵放置第三道支撑底以下5m，水泵放置深度为16m；

第三步：开挖至第四道支撑底，第四道支撑底埋深约14m，水位需降至第四道支撑底以下1m，即水位降至15m。水泵放置第四道支撑底以下5m，水泵放置深度为20m；

第四步：开挖至基底，基底埋深约16.93m~18.96m，水位需降至基底以下1m，水泵放置井底。

根据抗突涌验算，结合开挖深度与安全水位埋深关系对应表，基坑开挖过程中结合观测井水位埋深情况，判定是否需要启动备用坑外观测兼减压井。水泵放置深度，开挖过程中可根据现场实际情况进行调整，动态降水。

（4）做好抽水记录，记录内容包括降水井涌水量Q和水头降深s，以掌握抽水动态，指导降水运行达到最优。应定期对基坑总出水量、出水量异常的单井流量、井口出水含砂率及坑内潜水位、承压水水位等进行观测。

（5）降水施工过程中应针对每口井做好流量计量，采用安装流量计的方法，需要观测记录人员准确详细的记录。

（6）降水过程中应加强监测，根据监测数据做实时动态调整，按需降水避免超降。

（7）坑内疏干井随着基坑开挖割除上部井管，便于基坑开挖；

（8）禁止在基坑底板浇筑完毕前终止降水运行。

（9）适当增加预降水时间，针对疏干难度较大黏土层可适当辅以明排措施。

2.降水运行工况

（1）在坑内疏干降水时，至少宜提前21天或更早进行，以保证有效降低开挖土体中的含水量，确保基坑开挖施工的顺利进行。

（2）水位降至开挖面绝对标高以下至少1.0m后，方可进行下一步土方开挖施工，抽水井内水泵下放深度根据实际开挖工况进行调整。

（3）基坑降水运行要与土方基坑开挖工况相结合，满足土方开挖要求的前提下遵循“按需降水”，即基坑开挖前首先进行疏干预降水，保障基坑顺利开挖，水位降至开挖面绝对标高以下至少1.0m后，方可进行下一步土方开挖施工。

（4）开挖前应通过试抽水、渗漏检测等措施判断地连墙的渗漏部位，如发现渗漏部位提前采取堵漏应急措施，开挖面接近第一微承压含水层时，应采取“探挖”措施。

（5）基坑降水运行严格遵循“按需降水、动态调整”的疏干方式，严禁超降，过量抽取地下水。

3.降水井保护

基坑开挖时注意保护降水井管，降水井管管材强度不是很高，经不起一些机械设备的碰撞和冲击，除了降水单位必须保证井管连接的焊接质量以外，在坑内挖土过程中，挖机等不能直接碰撞坑内井管，井周边500mm范围内的土不得用挖机操作，可以人工扦土，并要有专人指挥。

首层土方开挖之前，所有的降水井顶部必须插上小红旗以示警戒。坑内的疏干井随基坑开挖深度逐步割除多余的井管，在下层土方开挖之前，疏干井的管口处应设置小红旗等醒目标志，对可能受车辆行走影响的电缆线以及管路加以防护，并且抽水人员加强对现场的巡视力度。由于基坑开挖场地比较小，应加强后期基坑开挖过程对降水井的保护。针对这一问题提出以下几点保护要求：

（1）土方开挖前每口降水井进行明显标识。

（2）土方开挖前每口降水井井口必须进行封口处理。

（3）土方开挖过程中必须有专人进行现场执勤，确保每口开挖机械覆盖的降水井均能照顾到，及时配合开挖机械进行降水井周边多余土方的人工清理。

（4）开挖过程中，每口降水井暴露部分必须贴反光条，进行警示。

（5）降水井布置时，尽量避开挖土路线。

（6）采用厚度较大的钢管，保证降水井的强度。

六、检查要求

针对降水施工过程中的特殊过程，应对以下进行质量控制。

降水井成井材料完成进场报验，井管直径、材料、滤料满足设计要求。

成井质量应符合下列规定：

1.成井深度满足设计要求；

2.滤料含泥量不大于3%，滤料配比满足设计要求；

3．成孔深度偏差值为-200mm~+1000mm；

4．成孔直径偏差值为±20mm；

5．降水井井位与围护结构间距不小于1.5m；

6．钢管井滤管孔隙率不小于20%，无砂管井滤水管孔隙率不小于15%；

7．管井实际填料量不小于设计量的95%；

8．井管垂直度不应大于1%；

9．井管下管应居中，其轴线位置的允许偏差应为±5mm。

七、结束语

基坑降水对基坑结构的稳定性及土体性质影响很大，降水前应做好充分准备工作，包括但不限于：周边调查、方案编制、专家论证、重难点分析、总体部署、资源配置、施工方法、支护监测、危险源辨识、质量措施、安全文明施工及应急预案等。以上就是本人对城市轨道基坑降水做出实验得出结论，基坑降水在城市轨道建设中尤为重要，很多工程由于没有重视导致安全事故发生，不仅延长了工期，同时也会耗费大量不必要的资金。所以希望本文实验过程及结论能大大提高施工质量，减少由于基坑降水引发的安全隐患。

参考文献：

[1]邓鹏，冯晓腊，唐彦，马俊.深基坑降水设计及降水对周边环境影响分析[J].环境与安全工程.2012.03：116-120.

[2]李殷龙.地铁基坑降水设计思路及方法探讨[J].四川水泥.2016.12：76