武汉长江一级阶地地铁车站深基坑降水设计

李立国 石湛

（长江勘测规划设计研究有限责任公司，湖北武汉 430010）

1 工程概况

武汉市轨道交通12 号线双墩站位于汉口建设大道与汉西路交叉口东侧，为地下三层双柱岛式站台车站，车站外包总长182m，标准段外包总宽23.9m，车站深度约31m。围护结构采用1.2m 地连墙+6 道内支撑方案，地连墙接缝设置MJS 止水。双墩站基坑开挖深度大，周边环境复杂，地层透水性强，需要制定行之有效、经济合理的降水方案。

2 工程地质

双墩站位于汉口长江一级阶地，地形较平坦，地面高程一般在23.56～24.66 米之间。场区覆盖层主要为人工填土层、第四系全新统冲积层，基岩为志留系坟头组泥岩。各层土分布情况及工程地质特征描述如下：

1-1 杂填土（Qml）：土质松散，其厚度0.9～4.9m，渗透系数1.0×10-3cm/s。

1-2 素填土（Qml）：松散，层厚0.0～2.1m，渗透系数1.0×10-4cm/s。

3-1 黏土（Q4al）：可塑状态，属中等偏高压缩性土，层厚2.3～8.4m，渗透系数5.0×10-7cm/s。

3-4 淤泥质黏土（Q4al）：软～流塑状态，属高压缩性土，层厚0.0～14.0m，渗透系数3.0×10-6cm/s。

3-4a 黏土（Q4al）：可塑状态，属中等偏高压缩性土，层厚0.0～4.0m，渗透系数5.0×10-7cm/s。

3-4b 粉质黏土夹粉土、粉砂（Q4al）：粉质黏土呈软塑状态，粉土呈中密状态，粉砂呈松散状态，粉土、粉砂呈交替分布，属于中等偏高压缩性土，层厚0.0～5.3m，渗透系数4.0×10-5cm/s。

4-1 粉细砂（Q4al）：稍密状态，属于中等压缩性土，层厚1.2～7.7m，渗透系数2.0×10-2cm/s。

4-2 粉细砂（Q4al）：中密状态，属于中等偏低压缩性土，层厚6.3～21.8m，渗透系数2.4×10-2cm/s。

4-3 中细砂（Q4al）：密实状态，属于低压缩性土，层厚8.1～19.8m，渗透系数2.4×10-2cm/s。

4-4 含砾中粗砂（Q4al）：饱和，中粗砂呈密实状态。层厚1.4～7.9m，渗透系数4.0×10-2cm/s。

20a-1 强风化泥岩（S2f）：节理、裂隙发育，岩芯多呈半岩半土状，局部呈残积土性质。层厚0.6～4.2m，渗透系数1.0×10-5cm/s。

20a-2 中风化泥岩（S2f）：泥质结构，泥质胶结，层状构造，节理、裂隙较发育，属极软岩，较破碎岩体，岩体基本质量等级为V级，渗透系数1.0×10-6cm/s。

3 水文地质

勘察场地地下水主要类型有上层滞水、孔隙承压水。

3.1 上层滞水主要分布于人工填土层中或浅部暗埋原沟塘处，水位不连续，无统一自由水面等特征。

3.2 孔隙承压水主要赋存于第四系全新统冲积层的砂层中，含水层厚度一般为20～40m。根据抽水试验资料，孔隙承压水的静止水位埋深7.8-8.3m，孔隙承压水位相当于绝对标高16.28-16.50m。

4 降水设计方案

4.1 基坑涌水量估算

根据武汉地区类似基坑工程经验，长江一级阶地30m 深基坑地连墙均按落底考虑，墙底进入基岩2～3m。本次采用疏干降水思路进行降水设计，承压水初始水头取19.0m，设计目标动水位标高取-8.4～-6.6m，水位降取25.6～27.4m，基坑出水量计算采用坑内降水布井的方式进行计算。

基坑出水量按“大井”法承压非完整井公式计算：

式中：Q-基坑降水出水量，m3/d；k-渗透系数，m/d；M-含水层厚度，m；S-基坑中心水位降，m；R-降水期间影响半径，m；r-大井园概化半径，m;L-过滤器工作部分长度，m。

基坑涌水量计算结果如表1 所示。

表1 基坑涌水量估算结果

4.2 降水井数量计算及布置

根据水文地质参数，取干扰井群单井出水量根据公式计算：

式中：q-管井出水能力（m3/d）；l-过滤器长度（m）；r-过滤器外径（m）；K-渗透系数（m/d）。

经计算，q=1501m3/d，结合抽水试验成果，单井实际出水量取1440m3/d，则需降水井数量为：

N=Q/q*1.1*70%（地连墙落底折减）

图1 基坑降水水位等值线

经计算，得N=28.3 口，经优化布置，天汉降水软件模拟计算后，需要26 口降水井就能将场地承压水降低至基底以下1.0m，坑内井间距约为20m。因基坑开挖深度大，处于长江一级阶地，风险较高，本次专门设置坑外观测井14 口，兼做应急备用井，井间距约为35m。

4.3 降水井深度及井结构

4.3.1 降水井（观测井）的深度

管井深度与过滤管安装深度与含水层埋深、厚度、渗透性、富水性及其出水能力等因素来综合确定，降水井实际深度取45.0m，观测井深取40.0m，降水井钻探井径取600mm。

4.3.2 井管

降水井过滤管长度均为12.5m，观测井过滤管长度15.0m，井管壁厚不小于3mm，管径250mm，均采用钢质焊管。

4.3.3 填砾与管外封闭

降水井井口至井深20.0m 含水层深度段环填硅质圆砾，以形成良好的人工反滤层，其余段环填黏土球以进行管外封填。

图2 降水井结构图

5 成井施工

降水井施工应满足如下要求：

5.1 测量放样：根据坐标控制点、降水设计方案与地下管线分布图，施放降水井井位。

5.2 钻机就位、调整：钻机采用正反循环钻机，钻机就位时需调整钻机的平整度和钻塔的垂直度，对位后用机台木垫实，以保证钻机安放平稳。

5.3 钻孔：在钻孔过程中应保证孔内泥浆液面高度与孔口平，严防塌孔。在地层条件允许的情况下，使用地层自造泥浆成孔，在钻孔过程中，技术人员详细描述地层情况，作为下管填料的依据。

5.4 清孔换浆：钻孔钻进至设计标高后，在提钻前将钻杆提至离孔底0.5m，进行冲孔清除孔内杂物，同时将孔内的泥浆密度逐步调至1.05～1.1 左右，沉渣厚度符合要求，返出的泥浆内不含泥块为止。

5.5 下管：对于钢管井，宜采用悬吊下管法，井管底部焊接钢板封堵牢靠，井管与井管之间焊接牢固，确保焊缝均匀、无砂眼。为保证井管居中及一定厚度的滤料，在滤管段上下部各加一组扶正器4 块。

5.6 填料：井管下好后，立即按设计要求回填滤料，滤料沿井壁四周均匀填入，并随填随测滤料层的顶面高度。

5.7 洗井：滤料回填后，应该在8h 内用潜水泵洗井，直至井水洗清达到规范要求为止。洗井时若出现井水中含有滤料，应停止洗井，检查原因，进行处理，必要时要报废掉，并按封井要求进行封井。

5.8 水泵安装、试抽水：洗井结束后进行水泵安装，要求安装前记录井深，便于控制水泵深度，水泵安装要牢固平稳确保设备安全，水井底部预留1m 沉淀段。

6 降水监测

降水运行前应统测一次井内水位和各井出水量。抽水开始后，在水位未达到设计降水深度以前，每天观测三次水位、水量。当水位已达到设计降水深度，且趋于稳定时，可每天观测一次。如遇降雨，观测次数宜每日2～3 次。

对水位、水量监测记录应及时整理，绘制水量Q 与时间t 和水位降深值S 与时间t 过程曲线图，分析水位水量下降趋势，预测设计降水深度要求所需时间。根据水位、水量观测记录，查明降水过程中的不正常状况及其产生的原因，及时提出调整补充措施，确保达到降水深度。

7 结论

本文介绍了武汉地区典型长江一级阶地地铁车站深基坑降水设计方案、施工工艺及监测措施。通过实践证明，降水方案及施工工艺合理，对武汉类似深基坑降水工程具有一定的借鉴意义。