王小宝，边 可

（天津市市政工程设计研究院，天津市 300051）

1 工程概况

1.1 车站概述

沈阳地铁2号线会展中心站位于营盘南街和银卡路交口处，营盘南街与浑河大街之间的绿地内，绿地宽45 m。车站跨路口沿营盘南街呈南北设置。路口东北角为1～3层国际会展中心，东南角为汽车城，以二层建筑为主。会展中心站为地下双层岛式站台，车站总长169.8 m，标准段主体结构宽18.50 m，车站主体及风道、出入口均采用明挖法施工，基坑开挖最大深度为17.1 m，围护结构为钢筋混凝土钻孔灌注桩。

1.2 车站范围工程地质及水文地质

车站位处冲洪积平原，地形平坦，周围均为既有建筑等城市设施。勘察场地无不良地质条件，场地稳定，适宜建设，但地下水丰富，地基土渗透系数大，设计、施工过程中应高度重视地下水对工程及周边建（构）筑物的不利影响。该场地勘察期间水位埋深7.20～11.60 m。

由于近年来对地下水开采的控制，地下水位有上升的趋势，设计时应考虑上浮问题。抗浮设计水位可按水位埋深1.00～2.00 m考虑，相当于标高约43 m。该站设计水位取水位埋深1.5 m计算。本次勘察对主要层位③-4、④-4、⑤-4砾砂及⑦-1泥砾层进行室内渗透试验，各层的渗透性见表1。车站地层、岩性、水文地质特征等详见图1。

表1 地基土渗透性表

2 降水方案分析和计算

2.1 地下水影响分析及降水方案

该区段地下水类型属第四系松散岩类孔隙潜水，主要赋存在中粗砂、砾砂及圆砾层中，主要含水层厚度24.3～27.5 m，属水量极丰富区。

该区段地下水的补给来源主要为侧向迳流，总体上由北东向南西迳流，局部由于水源井的开采形成小范围的降落漏斗。主要排泄方式为人工开采，次为侧向迳流排泄。

勘察期间水位埋深7.20～11.60 m。据资料显示，区内地下水位一年有两次突升。一次在5月初，因大伙房水库大量放水；另一次出现在7月末至8月初的主汛期，此时达到最高水位。9月下旬至翌年4月末，地下水位最低，地下水位年变幅约2 m。地下水位的动态变化还受地下水开采量的控制。

2.1.1 坑内降水方案

基坑围护结构采用地下连续墙、钻孔咬合桩、挖孔咬合桩单层结构，挡土、截水功能合一，或基坑采用围护桩（钻、挖）与截水帷幕联合作用，帷幕截水，围护桩承载。降水井在基坑内梅花型均匀布置，采用管井群井降水。

这种方案适用于软土、粘土或富水砂层中明挖修建的车站和区间，在上海地铁1号线工程中最早成功使用，其后在广州、深圳、南京、天津均被采用，在控制坑外地表沉降、减少排水量等方面积累了较为成熟的经验。

2.1.2 坑外降水方案

基坑围护结构采用地下连续墙、钻孔（咬合）桩、挖孔（咬合）桩单层结构，降水井在基坑外沿围护结构布置，采用管井群井降水，必要情况下采用深井回灌技术。这种方案适用于富水砂层采用明、盖挖或浅埋暗挖法施工的车站和区间。北京地铁最早成功采用，其后在北京的各条地铁线建设中均采用这种降水方案，同样取得了较为理想的效果和经验。

图1 车站地质纵断面图

2.1.3 堵水方案

堵水方案是采用注浆、搅拌、旋喷等方法将基坑或洞体周边进行隔水封闭的方案。对明挖方案可以通过两侧垂直帷幕和基底水平帷幕的型式进行封闭；对于浅埋暗挖方案，可以采用洞体周围注浆形成隔水帷幕的型式进行封闭。堵水方案在国内还没有作为主方案的先例。对于局部降水效果不好或降水条件不具备时采用堵水方案。此种方案作为一种辅助措施在北京、广州等城市均有所采用。

2.1.4 降水方案确定

通过方案比较，根据该区段工程地质及水文地质条件，含水层很厚，渗透性好，若在基坑内降水，由于基坑底部隔水层很薄或缺失，不能有效地阻隔基坑底部涌水，基坑涌水量也很大，并且在基坑内布井影响结构施工，增加了结构施工的时间，也增加了降水的时间。因此综合考虑，该车站基坑采用坑外管井降水方案。

2.2 降水量分析与计算

2.2.1 排水量计算

（1）总排水量计算

由于车站地下水类型主要为孔隙潜水，为简化计算，采用《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120-2012）F.0.2T条非完整井基坑出水量（潜水）公式来估算车站的涌水量，涌水量计算公式如下：

式（1）中：Q——隧道涌水量，m3/d；

H——潜水含水层厚度，m；

ro——基坑等效半径(m)，ro=0.29（a+b）；

h——降水井处含水层厚度，hm=（H+h）/2；

R——影响半径，m；

k——渗透系数，（m/d）。

根据上述计算结果，车站明挖法施工且不考虑止水措施的条件下，车站基坑总涌水量为63511.31 m3/d。

（2）单井出水量计算

设单位长度过滤器时单井出水量为q0，降水井井径为φ705 mm，井管管径为φ400 mm，计算q0=968.2 m3/d。

2.2.2 降水设计参数确定

管井布设：井间距约9 m，井数为65眼，沿基坑、风道和出入口周边布置。

凿井井径705 mm，井管直径400 mm；降水井井深20.20 m，工作时间480 d，设计出水量5650.1 m3/d，扬程 25.0 m；泵型 150QJ(R)25－3916，匹配电机YQS(u)150－4(4KM)，装机总容量 432 kW。

降水井构造详见图2。

2.2.3 排水设计参数确定

据《给排水工程快速设计手册》，城市污水管道、雨水管道的充满度流速规定如下：

（1）金属管线最大充许流速小于等于10 m/s,非金属管线最大充许流速小于等于5 m/s。

（2）最大设计充满度：当管径小于等于300 mm时，为0.6；当管径等于400 mm时，为0.7；当管径大于400 mm时，为0.75。

（3）雨水管道充满度一般按满流计算。

3 降水井结构及成井要求

为保证单井出水量和成井工艺等要求，成井井径采用705 mm，井管直径400 mm，全孔下放φ400无砂水泥滤水管，井口下部3 m范围内滤水管外包一层100～150 g/m2针刺无纺布，并用黏土回填夯实。井深范围内管外回填卵（砾）石滤层。过滤层滤料应具有一定的磨圆度，滤料含泥量（含石粉）不大于3%。各方位填料应均匀，速度不得过快，避免造成滤管偏移及滤料在孔内架桥现象。洗井后滤料下沉应及时补充滤料，实际填料量不小于理论计算量的95%。降水井施工时，井径误差±20 mm，垂直度误差不大于1%，井管安置应对中。

图2 降水井结构大样图(单位：mm)

4 降水工程的辅助措施及补救措施

4.1 建立地下动态监测网

由于降水周期较长，降水使场区地下水均衡关系发生较大变化，必然对周围环境产生影响。为了较准确地掌握场区地下水动态变化，及时采取必要的处理措施，在降水工程实施的同时，应建立地下动态监测网，监测点的设置原则为：

（1）在抽水影响半径内呈放射状设置观测孔；

（2）抽水影响半径以内的高大建筑物、古建筑物、危改类建筑物与抽水系统之间布设观测孔；

（3）不同含水层位设分层观测孔、取水孔。

地下水动态监测网提供的资料为：地下水位监测数据、地下水质月监测数据、工点的排水量数据、排水含砂量数据。

4.2 建立沉降监测网

在降水工程实施之前，要根据降水设计中计算的抽水量影响范围结合工程实际情况对一定范围内的典型建筑（高大建筑、重要建筑、古建筑及桥梁等）布设沉降监测点，在抽水期间要进行连续沉降观测，若累计沉降量接近预警值（根据不同类型建筑确定的不同预警值）时，及时上报并采取措施。

4.2.1 局部异常水处理措施

该车站为明挖基坑，在雨季时应做好防涝措施，地下各种水管有可能发生渗漏或爆裂，也应事先准备好紧急排水措施。应准备足够的备用潜水泵，能够满足随坏随换。

4.2.2 局部加深部位的承压水影响分析及处理

当设计的降水井能力已无法满足加深部位的降水要求时，可对加深的部位专门设计降水井，抽水结束后再进行封堵处理。

4.2.3 备用电源措施

为了保证降水期间抽水持续作业，防止长时间停电造成水位回升，影响地下结构施工，需考虑备用电源，建议采取以下措施：

（1）在原有供电系统上，还要采取作为二路供电系统应急备用电源，并配有自动切换装置。

（2）如因现场无法实施二路供电系统，则必须配备发电机作为应急备用电源。

5 结语

（1）该工程根据场地地质条件和水文地质条件，采用管井坑外降水方案是合理的，既保证了基坑无水作业，又对工程土建施工干扰影响较小，还可以缩短建设周期。

（2）降水的定量计算是建立在一定模型基础上的，现场水文地质是千变万化的，因此，定量预测尚需进一步研究和探讨。

（3）地铁工程降水是地铁施工建设的重要组成部分，直接影响工程建设的实施，控制工程建设周期，在整个工程建设中作用重大，意义深远。

（4）该工程目前已顺利竣工通车，为地铁降水工程设计成功实例，对以后类似工程有一定指导和借鉴作用。

[1]JGJ/T 111-1998，建筑与市政降水工程技术规范[S].

[2]JGJ 120-2012，建筑基坑支护技术规程[S].

[3]GB 50157-2003，地铁设计规范[S].

[4]天津市市政工程设计研究院.沈阳地铁2号线会展中心站围护结构施工图[Z].天津：天津市市政工程设计研究院，2006.