简谈浅析明挖地铁车站深基坑设计中承压水理由处理封面

论文导读：
【摘要】明挖地铁换乘车站因基坑开挖深度过深，基坑底需考虑地层中承压水突涌的问题。结合杭州地铁1号线城站站施工过程中承压水问题的处理方案，对基坑中承压水处理方案进行比对，提出合理的施工措施。
关键词：深基坑；承压水处理；止水帷幕

随着国内城市轨道交通的快速发展，地铁明挖车站中深基坑日益增多，承压水问题亦成为地铁深基坑设计过程中一个重大风险源。承压水处理不当将引发严重的工程事故，承压水减压控制影响基坑工程的设计、施工难度工期及投资费用。承压水的处理主要有降低水头压力和隔断水头压力两种措施。设计施工过程中应根据土层地质状况选取相应的处理措施，进而采取合理的施工工艺，达到保证基坑安全的目的。本文拟以杭州地铁1号线某车站的承压水处理为例，来论述承压水处理的设计过程。
1 工程概况
杭州地铁1号线城站站位于杭州火车站站前广场，沿西湖大道道路下方布置，周边高楼林立，管线密布，环境复杂。本站为杭州地铁

1、5号线换乘站，换乘方式为十字换乘。

车站围护结构采用地下连续墙加钢筋混凝土/钢支撑体系。1号线车站基坑标准段开挖深度16.7m，采用800mm厚，31.7米深地连墙；换乘节点5号线基坑开挖深度23.9米，采用1000mm厚，41.9米深地连墙。换乘节点结构底板位于⑧1粉质粘土层。
本工程所处地属于钱塘江冲海积平原地貌单元，场地自然地面较平坦，地面标高7-8m。场地土自上而下依次为：①1杂填土，①3淤填土，③2砂质粉土，③3砂质粉土夹粉砂，③5砂质粉土，③6粉砂，⑦2粉质粘土，⑧1粉质粘土，⑧2粘土，⑩1粉质粘土，⑩2含砂粉质粘土，⑩3粉质粘土夹粉砂，⑿4圆砾层，⒁1中粗砂层，⒁2圆砾层【1】。
场地内地下水主要分为孔隙潜水和孔隙承压水两类。孔隙潜水主要赋存于表层填土及③2～③6层粉土、粉砂中，由大气降水和地表水径流补给，地下水位随季节变化，静止水位埋深1.2～2.4m。深层孔隙承压含水层主要分布于深部的⑿4层和⒁层中粗砂、圆砾中，水量较丰富，隔水层为上部的粘土层（⑦、⑧、⑩层），承压含水层顶板高程为-34.61～-32.96m，隔水层顶板高程为-11.66～-8.85m，实测承压水头埋深在地表下8.26米，相应高程为-0.87米。
2 本车站深基坑工程特点
本站深基坑工程有以下几个特点：
（1）在基坑开挖深度范围内，主要以砂性粉土和粉砂为主，地下水位高，含水量丰富，渗透系数大，流塑性强，基坑开挖时易产生流砂，涌砂及边坡失稳等现象。
（2）车站所处地理环境交通繁忙，建筑物密布，地下管线众多，环境保护要求较高，对基坑开挖引起的变形量控制要求高。
根据承压水基坑突涌判定条件【2】，当上部为不透水层，坑底下某深度处有承压水层时，基坑底抗渗流稳定性可按下式计算：
式中 ：为透水层以上土的饱和重度（kN/m3）
为透水层顶面距基坑底面的深度（m）
为含水层水压力（kPa）
地勘单位在基坑深处【1】，选取Z1cz-10、Z1cz-1

1、Z1cz-1

6、Z1cz-17钻孔进行试算，结果见表

2.1-1：

深基坑突涌试算表 表1-1
场地承压水头可能顶裂或冲毁基坑底板造成基坑突涌，需要采取相应的措施保证基坑开挖的稳定性。
3 基坑承压水常用处理措施及设计
承压水是地表以下充满于两个稳定隔水层之间承受静水压力的含水层中的重力水。承压水常分布于松散地层，一般埋藏于场地下部，具有承压性和渗透性。承压水的这种承压性和渗透性，使得基坑在开挖施工中易产生突涌、坑底隆起、管涌、或流砂破坏【4】。承压水处理方式主要有深井降低承压水和基坑止水帷幕法。
（1)深井降低源于：毕业论文致谢词范文www.7ctime.com
承压水：利用深井降低承压水是保证深基坑施工作业的一种常用的方法，从试算结果看，承压水头（水头高度为32.5m左右）只需降低水头3.0m左右；根据钱塘江两岸承压水试验资料，⑿4层透水性好，单位涌水量大，若采用此种方法降低承压水水头，需设置一定数量的深井，但降水会形成大面积降水漏斗，可能引起基坑周边地面沉降，导致周边建筑物和公共设施的开裂或损坏，对环境的影响较大。
（2)基坑止水帷幕方法：可以分为全封闭止水帷幕、悬挂式止水帷幕两种方案。全封闭止水帷幕是利用相应的施工方法在基坑周围形成一圈止水帷幕，帷幕穿透论文导读：m／s，根据实验室模拟抽水分析，初步估算降水作业影响范围在lkm左右。同时，施工单位在进行基坑开挖前，开始对换乘节点部位承压水进行减压抽水，经过一个月的抽水试验，承压水水头降低约3m。施工单位采取多种措施均无法降低承压水水头压力。5承压水施工方案调整根据施工现场反应情况，设计单位考虑采取基坑止水帷幕方
圆砾层进入基岩，切断承压水补给的水源，再利用帷幕内深井对承压水进行降水，这样能够更有效地降低承压水水头，且对环境影响很小，但此方法施工工期长，造价较高；而悬挂式止水帷幕方案是仅进入卵石层一定深度，以增加承压水的绕渗时间，在深井降水的配合下，达到降低基坑承压水水头的目的，本方法在一定程度上减小了止水帷幕的施工难度，但降水难度较大，对环境仍有一定的影响。
设计单位根据地质勘察报告的建议，对本基坑换乘节点处承压水提出了单纯的降低承压水水头5米的处理措施。如图1所示。
图1 换乘节点基坑采用深井降水降低水头压力
4现场施工状况反馈
根据钱塘江两岸承压水试验资料，⑥4层透水性好，单位涌水量大，若采用此种方法降低承压水水头，需设置一定数量的深井，但降水会形成大面积降水漏斗，可能引起基坑周边地面沉降，导致周边建筑物和公共设施的开裂或损坏，对环境的影响较大。为验证及补充地质水文资料，补充开展了抽水试验【3】，通过试验得出该承压含水层的渗透系数为0．254 cm／s，根据实验室模拟抽水分析，初步估算降水作业影响范围在l km左右。
同时，施工单位在进行基坑开挖前，开始对换乘节点部位承压水进行减压抽水，经过一个月的抽水试验，承压水水头降低约3m。施工单位采取多种措施均无法降低承压水水头压力。
5 承压水施工方案调整
根据施工现场反应情况，设计单位考虑采取基坑止水帷幕方法。因地下连续墙已施工完毕，根据本站周边情况，后续的止水帷幕方案只能在地换乘节点地连墙施工范围内进行处理。
（1）深层旋喷桩止水帷幕
在换乘节点沿地下连续墙内侧增设3排深层高压旋喷桩止水帷幕，深度为54 m，并在基坑内同步施工3道深层旋喷桩分隔墙，将基坑分成四小段，分段开挖降低风险。旋喷桩总长54 m,需穿透约10 m厚圆砾层，并进入全风化岩层2 m左右，平面布置见图2。
此方案的难点在于深层旋喷桩的施工工艺难以保证，并且费用极高，施工效果不能保证。
（2）地下连续墙止水帷幕
在围护结构内侧施做深54m的素混凝土地下连续墙并形成闭合的止水帷幕将承压含水层完全隔断，然后在止水帷幕内部采用深井泵结合真空降水将承压水头降至设计水位，且降水曲线包在止水帷幕内，极大地减少对周围环境的影响。换乘节点内布置抽水试验孔3只，在帷幕形成28 d 后通过抽水试验来判断止水帷幕的整体性和止水效果。
图3 换乘节点基坑采用地连墙帷幕隔断承压水
（3）灌浆止水帷幕
采用灌浆帷幕的方法对基坑范围内围护墙下圆砾层(范围在40．2～53．1 m)进行全断面渗透灌浆使土粒胶结，改善土的性质，限制地下水活动及制止土体位移，防止渗漏，从而解决承压水问题。