西安地铁二号线北苑站降水技术研究:西安地铁二号线北苑站

　　摘要:结合西安地铁二号线北苑站工程地质及水文地质条件，对该车站深基坑施工进行了降水设计，并根据降水施工过程中降水水相关数据对降水方案进行了优化，优化后的降水效果达到了预期降水要求，为西安地铁及深基坑工程在类似条件下的降水设计及施工积累了经验。
　　关键词：地铁 基坑 降水设计 计算分析
　　
　　Abstract Combined with engineering geology and hydrology geology conditions of Beiyuan station of Xi’an Subway Line 2, dewatering has been designed in the construction of deep foundation pit of this station. On the bases of the correlative data during the dewatering courses, dewatering method has been optimized and prospective dewatering demand has been achieved, experience has been accumulated for design and construction of dewatering under similar condations Xi’an Subway and some other deep foundation pit projects.
　　KeywordsSubwayFoundation PitDewatering Design Calculation and Analysis
　　中图分类号：TV551.4文献标识码：A 文章编号：
　　
　　1、 概述
　　
　　地铁车站施工过程中，地下水对基坑的整体稳定、坑底隆起稳定、基坑管涌、流砂以及承压水对基坑底部突涌都将产生一定的影响。地铁车站降排水就是在基坑开挖和基坑施工过程中采用集水明排、降水、截水、回灌等方法控制地下水对基坑的渗透变形和渗透破坏，在可控范围内使地下水对周边环境影响控制在允许范围内，避免造成破坏性后果。车站基坑降水目的是通过降水施工与车站主体支护体系共同作用，确保深基坑工程的稳定与安全，确保基坑干槽作业和后续工作的正常进行。降水技术主要包括降排水方案设计、降水施工组织管理、降水监测方案制定和实施等。
　　
　　2、 北苑站施工条件
　　
　　该车站位于北绕城高速南侧，车站范围现为农田，车站周边无建筑物，现场范围内无相关管线。
　　2.1 地形地貌
　　西安市位于关中平原中部渭河南岸，地形平缓开阔。北苑车站场地地貌单元为渭河一级阶地，地形平坦，现为农田，地面标高374.27～375.37，高差1.2m。
　　2.2 地层岩性特征
　　场地地层自上而下划分为9个工程地质层：○1杂填土（Q4ml）：杂色，松散，以建筑垃圾为主，含少量粘性土，厚度变化不大。○2素填土（Q4ml）：以褐黄、黄褐色为主，主要成分为粘性土加少量碎砖渣、植物根系等，松散～稍密。岩性不均。局部地段为杂填土和建筑垃圾。本层厚度1.2～2.9m,层底深度1.2～2.9m,层底高程374.61～372.66m。○3黄土状土（Q4al）：褐黄色，稍湿，可塑。针状孔及虫孔状发育，有铁锰质及钙质条纹，含蜗牛壳，云母片等，局部加有中砂薄层。本层厚度4.9～6.7m,层底深度6.3～8.6m,层底高程369.51～366.87m。○4粉质粘土（Q4al）：灰色，可塑。针孔状发育，含铁锰质，云母片等，本层分布不稳定，局部地段缺失，一般厚度0～3.2m,局部地段渐变为粉土或粉砂,层底高程366.84～364.68m。○5粉细砂（Q4al）：灰色，潮湿—饱和，密实。主要矿物成份为石英、长石、云母及少量暗色矿物。本层分布不连续，多以透镜状存在，厚度0.3～3.0m不等。○6中砂（Q4al）：灰色，砂质纯净，密实，饱和，主要成分为石英、长石、云母等。局部地段为粉细砂或粗砂。本层厚度2.0～4.8m,层底深度11.80～15.40m,层底高程363.54～359.88m。○7粗砂（Q4al）：灰色，密实，饱和。砂质纯净，级配较好，主要成份为石英、长石、云母及暗色矿物，含少量砾石或圆砾，局部地段渐变为砾砂或圆砾。本层厚度8.6～14.6m,层底深度22.0～25.0m，层底高程348.94～353.83m。○8粉质粘土（Q3al）：灰色，可塑。针孔状发育，含铁锰质，云母片，土质均匀。该层分布不稳定，厚度变化大，局部地段缺失，在本场地分布厚度0.00～6.70m。○9中砂（Q3al）:灰色，密实，砂质纯净，主要成分为石英、长石、云母及暗色物质。含少量砾石或圆砾，局部地段为粗砂或细砂。最大厚度14.00m,高程335.81m。
　　2.3 地下水位、地下水类型及含水层分布
　　钻孔测得地下水位埋深10.80～11.80m,地下水位高程364.02～364.62m。同期在周围民井测得地下水埋深11.29～11.40m,相应高程365.53～365.02m。实测民用井水位可视为本车站的真实水位。
　　场地地下水按其埋藏条件划分属第四系孔隙潜水,主要含水层为第四系冲积砂层。含水层厚度40～80m。其中含水层中的粉质粘土层形成了相对的隔水层。
　　车站场地潜水含水层的补给主要来自大气降水渗透、农田灌溉的入渗以及侧向径流的补给。
　　2.4 地下水补给径流与排泄方式
　　地下水的径流方向与区域内总体地形趋势一致，由南向北。地下水最大流速9.6m/d,平均流速5.64m/d。地下水的排泄方式主要有侧向径流、人工开采、自然蒸发等形式。
　　
　　3、降水方案研究
　　
　　3.1 基坑降水特点
　　车站基坑深度大，砂层厚度大，水位降深大，基坑范围内地表下8-10m开始直至基坑底(基坑底标高359.87)以下6-9米均为砂层，且地下水位在地表以下10.8m,坑内水位需降至坑底1m以下，需降低8-10m。
　　3.2 设计参数的选取
　　自然地面以下地下水静止水位： 10.85m；管井设计半径：rw=d/2=0.25m；含水层厚度： H=18m；地下水渗透系数：K=55m/d；基坑全长176.2m、宽度18.5m；降水控制面积为：176.2×19.5＝3435.9㎡；基坑中心安全水位降深：
　　364.62-（358.87-1.5）＝7.25m;水位降深：S0=10m。
　　3.3 降水计算
　　○1抽水影响半径R：R=2s =2×10 =629.3m；
　　○2基坑等效半径r0：
　　r0=0.29×（a＋b）＝0.29×（176.2+18.5）=56.463m；
　　○3基坑涌水量Q：按照面状基坑无压完整井涌水量计算公式计算如下：
　　
　　○4单井出水能力q：
　　
　　单井出水量按600 m3/d考虑。
　　○5管井数量N：
　　N=1.1Q/q=1.1×18013.5/600=33.02；降水井数量按34口设计。
　　3.4 降水井结构设计与平面布设
　　根据计算结果及基坑周边条件，设计井深20米，平均井距13.2 米，降水井距基坑边距离为：东侧2.5米，西侧5.5米.布井时，靠南侧各井距缩短为12米，在基坑南侧距坑边5.5米、基坑南北轴线位置交汇点布设一口降水井。剩余井位延基坑周边平均分布。降水井裸孔直径600mm，井管选用Φ500mm无砂砼滤水管。滤层选用泾河级配豆石。砼井管接缝处采用两层宽度30cm的塑料编织布缠绕，并用14#铁丝绑扎4道，以防漏沙。