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摘 要：基坑降排水作为地铁车站施工的一个必不可少的措施之一，其效果一直制约着地铁深基坑开挖施工，并对基坑开挖的安全性及工程施工质量产生直接影响。本文通过结合广州地铁十四号线支线工程知识城南站基坑降水的施工经验和教训，寻找切实可行的基坑降排水控制办法，分析管井井点降水施工要点、基坑降水的过程控制方法及其它辅助降排水措施，并对以后的基坑降排水施工提出改进的建议，为类似工程的施工提供技术借鉴。
关键词：地铁;深基坑;降水;管井
1 工程概况
广州市轨道交通十四号线支线知识城南站为地下两层岛式站台车站，全长220米，标准段宽度19.7m，扩大段宽度25m，基坑面积约4500㎡，基坑开挖深度约16.98m～18.93m。知识城南站地下水常水位处于地表以下1.8～6.6米，平均为3.36米。基坑降水采用坑内降水形式，并采用管井井点降水的方法进行基坑降水。
1.1 地质情况
知识城南站基坑深度范围内从上向下依次为：素填土〈1〉、淤泥质土层〈4-2B〉、粉细砂〈3-1〉、中粗砂〈3-2〉、粉质粘土〈4N-2〉、砂质粘性土、砾质粘性土〈5H-1〉、〈5H-2〉及花岗岩全风化层〈6H〉，本站基坑底部大部分位于〈5H-2〉中，局部少量位于花岗岩全风化层〈6H〉，风化岩和残积土主要为砂质粘性土、砾质粘性土层（5H-1）、（5H-2）和全风化岩层（6H），位于基坑下半部分及基底位置，具有遇水易软化、崩解的特性，施工时若被水淹泡，其承载力降低较明显。
1.2 水文条件
知识城南站主要含水层为粉细砂（3-1）、粗砂层（3-2）、砾砂层（3-3），透水性中等～强;残积黏性土（5H-1）、（5H-2）、基岩全风化层（6H）渗透性较弱，为弱透水层;河湖相淤泥（4-2A）、淤泥质土（4-2B）几乎不透水，为相对隔水层。
2 基坑降水设计
2.1 降水井设计
知识城南站基坑面积约4500㎡，基坑开挖深度约16.98m～18.93m，采用纵向分层放坡开挖;基坑开挖采用3台PC200、1台PC120反铲挖机作业，机械的性能特点决定了施工时应保证地下水位处于开挖面以下0.5米以上方能保证正常的开挖施工。
现场采用坑内管井井点降水方法，沿车站长度方向分两排交错布置，同时考虑到降水井运行维护及土方开挖施工，井位基本靠第一道砼支撑设置，降水井间距离15m左右，距离地连墙墙边5m，共布置32口降水井。
2.2 降水井方案优化
（1）降水井直径选用1000mm，井管选用φ600钢花管。相比φ325钢花管，大大提高了井管的汇水面积及井壁的进水流速，使得过滤层的渗水通道更易形成，降低了滤网堵塞结垢的发生率。另外，由于孔径的增加，围填滤料厚度增加且厚度的均匀性更容易得到保证，过滤效果提升也会降低滤网堵塞及井管沉淀物产生量。
（2）采用20目尼龙网，将外包层数由3层减为2层。通过查阅相关资料后得知：相比40目尼龙网，滤网单目净径由0.48mm增大到0.75mm，单层滤网孔隙率有58.3%增大到62.5%，大大提高了滤网的过水能力。针对井管滤网可能存在严重破损现象，采用钢丝网对井管进行外包处理，对尼龙网进行了有效保护。
（3）将降水井深度增加至基底以下6m。地连墙基底嵌固深度为8m，适当增加降水井深度可降低降水井由于各种客观存在的原因导致井底沉渣物太厚造成的有效降水深度不足的风险，避免基坑底部降水效果差而导致整个深基坑降水失败。
（4）采用5～10mm瓜米石作為围填砾料。瓜米石由于磨圆度要好、棱角状石子少，填充更密实，隔滤作用更明显，同时其对滤网的破坏作用较碎石要小。
3 降水井施工
3.1 施工工艺流程
测量放样→埋设护筒→钻机就位→钻孔→终孔→下放井管→围填砾料→填泥封孔→洗井→试抽→正式抽水
3.2 施工及要求
3.2.1 测放井位
根据降水井井位平面布置图测放井位，当布设的井点受地面障碍物或施工条件影响时，现场可作适当调整。根据设计图纸等资料计算孔底标高，然后根据护筒顶标高计算钻孔深度。
3.2.2 埋设护筒
护筒底口要插入原状土中，护筒外用粘性土封严，防止施工时护筒外返浆，护筒上部高出地面0.30m。
3.2.3 钻机就位
通过分析降水井成孔工艺对降水井降水效果的影响，现场采用旋挖钻机成孔，并做到钻机稳固水平，钻杆保证垂直。旋挖钻具有成孔时间短、所需护壁泥浆比重较小、泥浆置换所需时间短等特点，不仅大大提高了成井效率，也使得后续工序衔接更紧密，泥浆置换更容易， 清孔效果更好，避免由于成孔时间长导致的护壁泥浆部分泥皮硬化，使过滤管周围难以形成渗透性良好的圆环状汇水面。同时，旋挖钻成孔孔壁垂直度易保证，确保过虑管周围的滤料厚度和均匀性。
3.2.4 钻进成孔
降水井开孔孔径为φ1000mm，根据设计图纸，成孔施工采用孔内自然造浆，钻进过程中泥浆比重控制在1.10～1.15，以防止孔壁坍塌。
3.2.5 清孔换浆
钻孔钻进至设计标高后，采用泵吸反循环法进行泥浆置换，在井管内下放泥浆泵至孔底0.30m～0.50m，井管上口要加闷头密封，从井底泵送泥浆进行边冲孔边逐步调浆，使孔内的泥浆从滤水管向外由井管与孔壁的环状间隙内返浆，使孔内的泥浆密度逐步下调到1.05～1.1。同时，换浆过程中应避免泥浆比重过小造成坍孔。
3.2.6下放井管
下管前必须探井，目的是检查孔深及井孔是否直圆。采用自制探井器，探井器直径应大于井管直径且小于孔径20mm～30mm，探井过程中如发现井身质量不符合要求，应及时进行修整，待井身质量合格后方可进行下管作业。井管应平稳入孔，每节井管的两端口要找平。为了保证井管不靠在井壁上和保证填料厚度，在滤水管上下部各加一组扶中器，保证环状填料间隙厚度大于150mm，外包两层20 目滤网及。采用钢丝网对井管进行外包处理，对尼龙网进行有效保护。下管要准确到位。自然落下，不可强力压下，以免损坏过滤结构。井管到位后进行泥浆稀释，在稀释泥浆时井管管口应密封，使泥浆从过滤器经井管与孔壁的环状间返回地面，稀释泥浆应逐步缓慢进行。 3.2.7 填砾料（瓜米石）
填料采用3～7mm瓜米石。按前述降水井的构造设计要求填入砾料，并随填随测围填砾料的高度，直至砾料下入预定位置为止。滤料需要从井口四周均匀回填，防止将井管挤偏。
3.2.8 井口封闭
为防止泥浆及地表污水从管外流入井内，在地表以下围填2.0m厚的优质粘性土封孔。
3.2.9 洗井
洗井是决定降水井成效的关键工序，洗井不及时，不仅耽误了最佳洗井时机，导致后续洗井效果不明显，必然会造成降水井出水量不满足降水要求。现场施工采用泵吸反循环进行洗井，大大减少了操作工人的工作量，并能持续作业，同时由于介质循环速度更快，洗井效率也更高。洗井以吹出管底沉淤，直至水清不含砂为止。
3.2.10 抽水试验
洗井结束后，应进行试抽水，主要目的是检验管井出水量的大小，抽水时间为6～8h，现场做好降水井出水量及动水位记录，观察、分析降水井出水量、动水位是否仅在一定范围内波动，出水量及动水位有没有持续上升或下降的趋势，如果出水量持续下降，应确定是否为降水井洗井效果不佳，否则应采用空压机洗井方法进行处理。
3.2.11 正式降水
结合“分步、按需、受控”的降水原则，根据基坑开挖情况分步、分批启用降水井，按需降水，每一施工段的每一层土方开挖前提前2周左右时间进行该区域范围及周边的基坑降水，每次降水深度至下一层开挖标高以下50cm～1m，减少基坑各降水井的降水时间，降低基坑降水对周边环境的影响。
4 效果检查
4.1 降水效果
通过以基坑内观测井的水位变化情况作为依据，结合基坑开挖实际降水情况，得出知识城南站基坑内第一施工段水位下降值-时间变化曲线，可知，知识城南站基坑水位最终降深在18.5米左右，基坑水位控制良好，降水深度满足基坑开挖要求，基坑降水是成功的。
4.2 周邊环境影响
通过对监测日报进行统计分析，知识城南站的深基坑监测在基坑周边监测、地表沉降、地下水位、管线沉降等各项数据均未超出报警值，证明此次深基坑降水对周边环境影响是可控的，能够满足相关要求。同时也再次证明，现场坚持采用分段按需降水的方法进行基坑降水是可行的。
5 结语
基坑降水控制的工作不能仅仅局限于对降水井施工质量的控制，应该从多方面着手，重视并坚持过程控制，同时应结合现场实际，灵活采用其它辅助降排水措施。基坑降排水过程也应该是一个科学、有依据的实施过程，需要通过现场试验及结合工程进度情况、基坑监测数据情况综合分析，做到降水及时、有度，保证基坑施工安全及工程质量。本文依托广州地铁十四号线支线工程知识城南站基坑降水施工，总结分析了适用于本区域的降水施工控制方法，目的是为类似工程的施工提供技术借鉴。
参考文献：
[1]姚天强，石振华. 基坑降水手册[M];中国建筑工业出版社，2006.
[2]刘国彬，王卫东. 基坑工程手册[M];中国建筑工业出版社，2009.
[3]吴林高，李国等. 基坑工程降水案例[M];人民交通出版社，2009.2.
[4]宋功业. 井点降水施工技术与质量控制[M];中国电力出版社，2014.1.
（1广州地铁集团有限公司，广东 广州 510220;2中铁十二局集团有限公司，陕西 西安 710016）
关键词：地铁;深基坑;降水;管井
1 工程概况
广州市轨道交通十四号线支线知识城南站为地下两层岛式站台车站，全长220米，标准段宽度19.7m，扩大段宽度25m，基坑面积约4500㎡，基坑开挖深度约16.98m～18.93m。知识城南站地下水常水位处于地表以下1.8～6.6米，平均为3.36米。基坑降水采用坑内降水形式，并采用管井井点降水的方法进行基坑降水。
1.1 地质情况
知识城南站基坑深度范围内从上向下依次为：素填土〈1〉、淤泥质土层〈4-2B〉、粉细砂〈3-1〉、中粗砂〈3-2〉、粉质粘土〈4N-2〉、砂质粘性土、砾质粘性土〈5H-1〉、〈5H-2〉及花岗岩全风化层〈6H〉，本站基坑底部大部分位于〈5H-2〉中，局部少量位于花岗岩全风化层〈6H〉，风化岩和残积土主要为砂质粘性土、砾质粘性土层（5H-1）、（5H-2）和全风化岩层（6H），位于基坑下半部分及基底位置，具有遇水易软化、崩解的特性，施工时若被水淹泡，其承载力降低较明显。
1.2 水文条件
知识城南站主要含水层为粉细砂（3-1）、粗砂层（3-2）、砾砂层（3-3），透水性中等～强;残积黏性土（5H-1）、（5H-2）、基岩全风化层（6H）渗透性较弱，为弱透水层;河湖相淤泥（4-2A）、淤泥质土（4-2B）几乎不透水，为相对隔水层。
2 基坑降水设计
2.1 降水井设计
知识城南站基坑面积约4500㎡，基坑开挖深度约16.98m～18.93m，采用纵向分层放坡开挖;基坑开挖采用3台PC200、1台PC120反铲挖机作业，机械的性能特点决定了施工时应保证地下水位处于开挖面以下0.5米以上方能保证正常的开挖施工。
现场采用坑内管井井点降水方法，沿车站长度方向分两排交错布置，同时考虑到降水井运行维护及土方开挖施工，井位基本靠第一道砼支撑设置，降水井间距离15m左右，距离地连墙墙边5m，共布置32口降水井。
2.2 降水井方案优化
（1）降水井直径选用1000mm，井管选用φ600钢花管。相比φ325钢花管，大大提高了井管的汇水面积及井壁的进水流速，使得过滤层的渗水通道更易形成，降低了滤网堵塞结垢的发生率。另外，由于孔径的增加，围填滤料厚度增加且厚度的均匀性更容易得到保证，过滤效果提升也会降低滤网堵塞及井管沉淀物产生量。
（2）采用20目尼龙网，将外包层数由3层减为2层。通过查阅相关资料后得知：相比40目尼龙网，滤网单目净径由0.48mm增大到0.75mm，单层滤网孔隙率有58.3%增大到62.5%，大大提高了滤网的过水能力。针对井管滤网可能存在严重破损现象，采用钢丝网对井管进行外包处理，对尼龙网进行了有效保护。
（3）将降水井深度增加至基底以下6m。地连墙基底嵌固深度为8m，适当增加降水井深度可降低降水井由于各种客观存在的原因导致井底沉渣物太厚造成的有效降水深度不足的风险，避免基坑底部降水效果差而导致整个深基坑降水失败。
（4）采用5～10mm瓜米石作為围填砾料。瓜米石由于磨圆度要好、棱角状石子少，填充更密实，隔滤作用更明显，同时其对滤网的破坏作用较碎石要小。
3 降水井施工
3.1 施工工艺流程
测量放样→埋设护筒→钻机就位→钻孔→终孔→下放井管→围填砾料→填泥封孔→洗井→试抽→正式抽水
3.2 施工及要求
3.2.1 测放井位
根据降水井井位平面布置图测放井位，当布设的井点受地面障碍物或施工条件影响时，现场可作适当调整。根据设计图纸等资料计算孔底标高，然后根据护筒顶标高计算钻孔深度。
3.2.2 埋设护筒
护筒底口要插入原状土中，护筒外用粘性土封严，防止施工时护筒外返浆，护筒上部高出地面0.30m。
3.2.3 钻机就位
通过分析降水井成孔工艺对降水井降水效果的影响，现场采用旋挖钻机成孔，并做到钻机稳固水平，钻杆保证垂直。旋挖钻具有成孔时间短、所需护壁泥浆比重较小、泥浆置换所需时间短等特点，不仅大大提高了成井效率，也使得后续工序衔接更紧密，泥浆置换更容易， 清孔效果更好，避免由于成孔时间长导致的护壁泥浆部分泥皮硬化，使过滤管周围难以形成渗透性良好的圆环状汇水面。同时，旋挖钻成孔孔壁垂直度易保证，确保过虑管周围的滤料厚度和均匀性。
3.2.4 钻进成孔
降水井开孔孔径为φ1000mm，根据设计图纸，成孔施工采用孔内自然造浆，钻进过程中泥浆比重控制在1.10～1.15，以防止孔壁坍塌。
3.2.5 清孔换浆
钻孔钻进至设计标高后，采用泵吸反循环法进行泥浆置换，在井管内下放泥浆泵至孔底0.30m～0.50m，井管上口要加闷头密封，从井底泵送泥浆进行边冲孔边逐步调浆，使孔内的泥浆从滤水管向外由井管与孔壁的环状间隙内返浆，使孔内的泥浆密度逐步下调到1.05～1.1。同时，换浆过程中应避免泥浆比重过小造成坍孔。
3.2.6下放井管
下管前必须探井，目的是检查孔深及井孔是否直圆。采用自制探井器，探井器直径应大于井管直径且小于孔径20mm～30mm，探井过程中如发现井身质量不符合要求，应及时进行修整，待井身质量合格后方可进行下管作业。井管应平稳入孔，每节井管的两端口要找平。为了保证井管不靠在井壁上和保证填料厚度，在滤水管上下部各加一组扶中器，保证环状填料间隙厚度大于150mm，外包两层20 目滤网及。采用钢丝网对井管进行外包处理，对尼龙网进行有效保护。下管要准确到位。自然落下，不可强力压下，以免损坏过滤结构。井管到位后进行泥浆稀释，在稀释泥浆时井管管口应密封，使泥浆从过滤器经井管与孔壁的环状间返回地面，稀释泥浆应逐步缓慢进行。 3.2.7 填砾料（瓜米石）
填料采用3～7mm瓜米石。按前述降水井的构造设计要求填入砾料，并随填随测围填砾料的高度，直至砾料下入预定位置为止。滤料需要从井口四周均匀回填，防止将井管挤偏。
3.2.8 井口封闭
为防止泥浆及地表污水从管外流入井内，在地表以下围填2.0m厚的优质粘性土封孔。
3.2.9 洗井
洗井是决定降水井成效的关键工序，洗井不及时，不仅耽误了最佳洗井时机，导致后续洗井效果不明显，必然会造成降水井出水量不满足降水要求。现场施工采用泵吸反循环进行洗井，大大减少了操作工人的工作量，并能持续作业，同时由于介质循环速度更快，洗井效率也更高。洗井以吹出管底沉淤，直至水清不含砂为止。
3.2.10 抽水试验
洗井结束后，应进行试抽水，主要目的是检验管井出水量的大小，抽水时间为6～8h，现场做好降水井出水量及动水位记录，观察、分析降水井出水量、动水位是否仅在一定范围内波动，出水量及动水位有没有持续上升或下降的趋势，如果出水量持续下降，应确定是否为降水井洗井效果不佳，否则应采用空压机洗井方法进行处理。
3.2.11 正式降水
结合“分步、按需、受控”的降水原则，根据基坑开挖情况分步、分批启用降水井，按需降水，每一施工段的每一层土方开挖前提前2周左右时间进行该区域范围及周边的基坑降水，每次降水深度至下一层开挖标高以下50cm～1m，减少基坑各降水井的降水时间，降低基坑降水对周边环境的影响。
4 效果检查
4.1 降水效果
通过以基坑内观测井的水位变化情况作为依据，结合基坑开挖实际降水情况，得出知识城南站基坑内第一施工段水位下降值-时间变化曲线，可知，知识城南站基坑水位最终降深在18.5米左右，基坑水位控制良好，降水深度满足基坑开挖要求，基坑降水是成功的。
4.2 周邊环境影响
通过对监测日报进行统计分析，知识城南站的深基坑监测在基坑周边监测、地表沉降、地下水位、管线沉降等各项数据均未超出报警值，证明此次深基坑降水对周边环境影响是可控的，能够满足相关要求。同时也再次证明，现场坚持采用分段按需降水的方法进行基坑降水是可行的。
5 结语
基坑降水控制的工作不能仅仅局限于对降水井施工质量的控制，应该从多方面着手，重视并坚持过程控制，同时应结合现场实际，灵活采用其它辅助降排水措施。基坑降排水过程也应该是一个科学、有依据的实施过程，需要通过现场试验及结合工程进度情况、基坑监测数据情况综合分析，做到降水及时、有度，保证基坑施工安全及工程质量。本文依托广州地铁十四号线支线工程知识城南站基坑降水施工，总结分析了适用于本区域的降水施工控制方法，目的是为类似工程的施工提供技术借鉴。
参考文献：
[1]姚天强，石振华. 基坑降水手册[M];中国建筑工业出版社，2006.
[2]刘国彬，王卫东. 基坑工程手册[M];中国建筑工业出版社，2009.
[3]吴林高，李国等. 基坑工程降水案例[M];人民交通出版社，2009.2.
[4]宋功业. 井点降水施工技术与质量控制[M];中国电力出版社，2014.1.
（1广州地铁集团有限公司，广东 广州 510220;2中铁十二局集团有限公司，陕西 西安 710016）