孙 彤

（中铁第五勘察设计研究院集团有限公司，北京 102600）

随着经济社会的高度发展，城市经济建设作为经济建设的重要组成部分发展速度日益提升，城市轨道交通建设逐渐迎来高峰期，而轨道交通工程多以地下工程为主，基坑向深和大的方向发展，地下水对基坑影响较大，开挖基坑时为保证安全，需要降低地下水位使得基坑在“干燥”状态下施工[1-5]。

长春市轨道交通5 号线东大桥地铁车站工程位于伊通河旁，东大桥站位于伊通河谷冲积阶地（Ⅰ）地貌单元，本站内潜水主要赋存于粉砂、细中砂和中粗砂层中，局部具有承压性，地层富水性好，透水性强，与伊通河水力联系密切。本区域基坑需要采取截水围护方案，截水围护方案根据其是否插入隔水层可分为落底式围护方案和悬挂式围护方案。落底式围护结构嵌入基坑底部隔水层，阻止基坑内外水力联系，止水效果好，对周边影响较小；但当含水层深厚时，需要采用悬挂式围护结构方案，这种情况下基坑外的水会通过围护结构的底端，绕流进入基坑内。以长春市东大桥站地下连续墙深度对周边建筑物的影响，以及对2 种围护结构方案优缺点进行对比分析。

基坑降水可以有效地降低坑内水位，同时考虑减轻降水对周边建（构）筑物的影响，在满足基坑降水深度条件下，使得基坑周边地下水降深最小，确定合理的悬挂式止水帷幕的插入深度。

1 工程概况

长春市轨道交通5 号线一期工程东大桥站位于东大桥街与惠工路交叉口，东大桥街布置呈东西走向。站点周边主要以政府办公、居住建筑和文物建筑为主。

东大桥站为地下三层标准岛式车站。车站有效站台中心里程为：K41+543.020，车站起点里程为：K41+381.545，车站终点里程为：K41+551.495，结合基坑地层情况，本工程为长春轨道交通5 号线一期工程中围护结构方案是悬挂式截水方案车站。东大桥站平面示意图如图1 所示。

图1 东大桥站平面示意图

2 地质水文

东大桥站地层主要由人工堆积层（Q4ml）、第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl）和白垩系泥岩层（K）3 大类组成。地层岩性以填土、粉质黏土和砂类土为主，地表普遍存在1.5～7.0 m 厚的人工堆积填土层。车站纵断面地质水文图如图2 所示。

图2 车站纵断面地质水文图

本场地内潜水主要赋存于第四系全新统冲洪积层中的粉砂、细中砂和中粗砂内，地层富水性好，透水性强，与伊通河水力联系密切。

车站与伊通河最近距离约61.7 m，由现场抽水试验所得初始水位埋深3.3 m，补给方式主要有伊通河侧向径流补给及地表水下渗、大气降水入渗等，其中伊通河侧向径流补给与伊通河地表水下渗补给为主要补给来源，排泄方式主要为蒸发及人工开采，低水位期为4-6 月，高水位期为9-10 月，静水位年变幅2.0～3.0 m，动水位年变幅达3.0 m 以上。勘察报告水文地质参数见表1。

表1 勘察报告水文地质参数表

3 基坑设计

根据本工程勘察资料，基坑范围内分布2A-2 层孔隙潜水和2A-6、2A-7 层微承压水。本次基坑降水针对地下进行疏干及减压处理。

车站绝大部分位于渗透系数较大的砂层，针对车站邻近伊通河且所处地层情况，推荐采用地连墙作为车站围护结构，根据车站地层及周边环境分析，地连墙考虑落底式与悬挂式围护结构方案进行设计。

东大桥站站基坑最深为27.1 m，基坑宽度为27.2～22.6 m，围护结构采用1 m 厚地连墙，车站周边建构筑物均在车站1 倍基坑范围内，且邻近伊通河，车站施工期间风险较大，尤其针对车站无水施工，降水尤其重要，对地连墙在满足基坑稳定性的前提下，还应考虑止水及外部渗流情况，减少周边建、构筑物的变形。车站围护结构平面示意图如图3 所示。

图3 车站围护结构平面示意图

4 数值分析

降水数值分析采用Visual Modflow 软件进行模拟，Visual Modflow 软件可模拟潜水、承压水和隔水层中的瞬变流和稳定流的情况。并可利用有限差分数值理论模拟孔隙介质中地下水流动。主要应用于模拟井流、河流、排泄、蒸发和补给对非均质和复杂边界条件的水流系统的影响分析。

由Visual Modflow 计算分析得到的坑外水位降深和各含水层数据，可以模拟出基坑降水运行180 d 后的地面情况，由于降水引起的坑外土体最大沉降约为0.69～2.5 mm。

车站模型模拟俯视图如图4 所示，降水运行180 d后坑外土体沉降等值线如图5 所示，降水运行时间与坑外水位降水和坑外地表沉降统计表见表2。

表2 水位降深及地表沉降预测值与时间关系统计表

图4 车站模型模拟俯视图

图5 降水180 d 后坑外地表沉降图

根据计算对比，悬挂式截水方案，地下连续墙设置深度为27.6 m，对比落地式止水截水方案，地下连续墙深度均为35 m 嵌入至泥岩渗透系数小于0.5 m/d的隔水层中。

结合悬挂段和落底段地表沉降计算值对比情况分析，发现叠加基坑开挖和降水二者综合效果的地表沉降计算值与现场实测结果变化趋势一致，数值较为接近。

根据2 种地连墙嵌入深度进行降水坑外地下沉降分析云图如图6 所示。

图6 分析云图

结合悬挂式降水断面分析，计算数值与实际测数值变化趋势较为接近。根据沉降值满足国家规范要求，说明悬挂式止水帷幕是可以保证安全的。

5 经济性分析与结论

根据止水帷幕深度进行经济性比较分析，结合现场地质情况分析，富水砂层隔水层较深，可采用悬挂式止水帷幕方案，若采用落底式止水帷幕，费用较高，且浪费的工程量较多，根据本站悬挂式止水帷幕和落底式止水帷幕分析工程量见表3。

表3 地下连续墙工程量统计表

根据上述2 种方案对比分析，伴随基坑地连墙深度增加，地连墙施工工程量及费用大幅提高，但基坑降水施工在满足要求的前提下，费用变化较小。在确定合理的止水帷幕深度和降水方案的前提下，悬挂式止水帷幕可大大减少工程造价，节约工期，对周边环境的影响可控，应在后续工程建设中应用推广。