1工程概况

 

　　宁波枢纽改建工程是集铁路、轨道交通、公交客运三种交通方式于一体的“立体零换乘”综合客运交通枢纽工程，地铁2号线南北向下穿宁波铁路站中心，与宁波铁路站一体共建，深基坑分铁路站和地铁站两级基坑。基坑长276m，宽124m，深22～24.084m，开挖总面积35000m2。

 

　　基坑位于宁波南站，既有杭深铁路正线（双线）通过便桥上跨基坑，在施工过程中，要保证正常运营；周边有各种商业建筑和管线。基坑内各种工程桩及便桥支撑桩等地基结构相互交织，各工序施工干扰大。

 

　　2工程及水文地质

 

　　2.1工程地质

 

　　东部沿海地区属典型的软土地基，具有高含水量、高压缩性、强度低、流变、触变性大等特点，稳定性差。影响基坑开挖范围内有15个工程地质亚层，构成为：填土、粘土、淤泥质粘土等；颜色呈灰色、灰绿色、灰黄色；性状为流塑～软塑，局部硬塑；多数层厚2.5～3.5，局部层厚4.0～9.5m。

 

　　2.2水文地质

 

　　场地范围内与工程有关的地下水分为松散岩类孔隙潜水和孔隙承压水两类。

 

　　（1）孔隙潜水主要赋存于表部填土和粘土、淤泥质土层中，水量较大，渗透系数在1.0×10-8～4.07×10-9m/s之间。水位动态变幅一般在0.5～1.0m之间。（2）孔隙承压水赋存于3种地层中：浅层③1层粉质粘土层、中层⑥2层砂质粉土层和深部⑧层粉砂、细砂层的承压含水层。含水层厚度一般3～5m，局部10～18m；水位稳定，动态变化不明显，基本不流动，渗透系数在4.2×10-8～1.5×10-6m/s。

 

　　3降水目的及降水范围

 

　　3.1降水目的

 

　　根据本工程的基坑开挖要求，本方案设计降水目的为：（1）降低坑内土体含水量，方便机械在坑内作业；（2）提高土体强度，减少围护结构变形，防止坑外地表过量沉降；（3）降低（微）承压水水头高度，防止基坑底部突涌的发生。

 

　　3.2降水范围

 

　　根据本工程围护设计说明，通过基坑抗突涌性验算降水范围及水位控制高度如下：

 

　　（1）③1层承压含水层层顶埋深取12.0m，临界开挖深度为5.77m，即当基坑开挖深度大于5.77m时，需要对该层卸压；由于③1层微承压水已被围护隔断，以坑内疏干降水为主。（2）⑥2层承压含水层的层顶埋深取37.5m，临界开挖深度为15.68m，基坑开挖至此标高时需进行降水卸压。（3）⑧层承压含水层顶埋深取51.0m，临界开挖深度为22.58m，只有北端头井的开挖深度约为24.084m，大于22.58m，需要考虑对该层卸压。

 

　　4降水方案设计

 

　　4.1降水方案的确定

 

　　负压真空降水技术可提高排水效率及降水效果，但一般真空管井的真空度最高可达0.06MPa，对分多层开挖深基坑，上层基坑开挖后，过滤器的暴露导致真空度的损失，一般仅能维持在0.04MPa，对于渗透系数极小的淤泥质粘土效果也不明显。

 

　　本工程采用的超强真空降水技术（SVD）弥补了一般的真空管井真空度难以保证的缺陷。该技术采用特殊的分离式气密性滤水管结构，形成高于0.08MPa的持续性负压真空，同时，在地下工程施工过程中，无论降水井如何暴露，内管始终处于密封状体，可以始终保持高真空度的负压真空。根据试验与实践统计，采用超强真空降水工艺后，不同的土层中单井出水量都有较大幅度的提高，特别是粘土地层提高的效果更显著，具体效果比较可见表1。

 

　　4.2疏干井设计

 

　　根据JGJ/T111-98《建筑与市政降水工程技术规范》，结合（SVD）高效降水技术特点及该工程所处地层情况，该基坑疏干井间距定为15m～16m，单井抽水面积取200m2。坑内疏干井布置数量见表2：

 

　　表2坑内疏干（联合）井布置理论与实际布置数量

 

　　另外，考虑降水漏斗的形成，疏干井深度一般比开挖面深约6m～7m。本工程侧翼的开挖深度约为9.05～9.65m，疏干井的深度设计为17.00m，井号为J1～J28。主体基坑南端头井基坑的开挖深度约为24.084m，坑内SVD井的深度设计为31.00m，井号为SVD71～SVD81；北端头井及标准段的开挖深度约为21.2～22.0m，坑内SVD井的深度设计为29.00m，井号为SVD29～SVD45，SVD55～SVD70。⑤夹层粘质粉土分布区SVD井的深度设计为33.00m，井号SVD46～SVD54。

 

　　4.3护坡潜水降水井设计

 

　　为防止土体滑坡，在二级坡的坡脚设潜水降水井，间距约为25.0m，深度为15.0m，数量为25口，编号为G1～G25。

 

　　4.4降压井设计

 

　　地下连续墙插入⑥2层约1.5～3.5m，对该层采用坑内降水；北端头井围护深度为46.0m，小于承压含水层⑧层层顶埋深（51.0m），对该层采用坑外降水。对⑥2层、⑧层减压降水进行估算。根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）基坑涌水量公式算得如下结果。

 

　　（1）⑥2层承压含水层基坑总涌水量约为236.3m3/d，单井出水量按13m3/d，理论布置数量为18.1口，增加3口备用兼观测井，实际布置减压井21口，编号为Y1～Y21，降压井深度设计为45.00m，滤水管的长度为7.0m。（2）北端头井⑧层承压含水层基坑总涌水量约为3122.5m3/d，单井出水量按1000m3/d，降压井理论布置数为3口，增加1口备用兼观测井，实际布置4口，编号为Y8-1～Y8-4，降压井深度设计为58.00m，滤水管的长度为7.0m。

 

　　为了确保降水工程的安全合理性，需要做现场抽水试验以获取必要的水文地质参数来复核理论计算结果。对不合理之处做出必要的调整，优化降水方案。

 

　　5设计要求与验收标准

 

　　5.1设计要求

 

　　（1）井壁管采用外径φ273mm焊接钢管；（2）滤水管的直径与井壁管的直径相同，管外包一层30～40目的尼龙网；（3）沉淀管接在滤水管底部，直径与滤水管相同，管长1.00m，底口用铁板封死；（4）降水井口应高于地面以上0.30m左右，周边采用优质粘土堵塞密封，深度不小于2.00m；（5）滤料填于滤水管的周围，高度为从井底向上至过滤器顶部以上2.0～5.0m，材料为中粗砂。

 

　　5.2质量验收标准

 

　　（1）井身偏差：井身应圆正，井的顶角及方位角不能突变，井身顶角倾斜度不能超过1度。（2）井管安装误差：井管应安装在井的中心，上口保持水平。井管与井深的尺寸偏差不得超过全长的正负千分之二；（3）井水含砂量：抽水稳定后，井水含砂量不得超过两万分之一（体积比）；（4）井中水位降深：在抽水稳定后，井中的水位处于安全水位以下。

 

　　6承压水降水自动化运行及风险控制系统

 

　　根据本工程降水的难度与风险，我们成功研发了一套“降压井运营风险控制系统”，该系统针对降承压水风险采取了一系列针对性自动控制措施，具有创新性，且在相关工程中得到了实践运行。该系统的主要功能和组成有。

 

　　6.1双电源智能化切换系统

 

　　该系统能够做到“市电”和“发电机”间智能切换。当市电出现缺相、电压低、断电等情况，ATS智能切换柜能够对发电机发出指令并自动启动发电机供电，当市电恢复正常能够自动判别并恢复市电供电。

 

　　6.2现场报警系统

 

　　（1）水位异常报警系统。报警器设置于各个降压井井口，出现水位异常超过设定预警值时，发出报警信号，提醒现场管理人员及时察觉抽水异常情况，及时采取相应措施。（2）断电报警系统。断电报警系统通过在电路上安装报警器，在断电时报警器进行报警通知现场工人及时进行电路检修或切换电路，同时通过GPRS系统通知管理人员。

 

　　6.3备用井自动开启系统

 

　　本系统通过与自动化水位采集与监测系统相结合，在监测到备用井水位出现异常时，及时发送相应的指令控制备用井自动启动，降低了降压风险。

 

　　6.4水位自动化采集与监测系统

 

　　应用先进的水位自动化采集仪结合高精度的振弦式水位采集传感器采集水位，可以在设定的时间间隔内自动地观测、采集观测井中的水位数据，并绘成图形。通过图形化的显示窗口可以直观地察觉到抽水井的动水位变化情况，快速地判断出现异常的因素。

 

　　6.5水位远程传输及监控系统

 

　　水位自动化采集系统将采集的数据生成适于远程传输的文件，连接有线网络或者GPRS将文件发送到远端的客户机。客户机通过配套软件读取文件，并将文件中的数据实时记录下来，同样地进行图形化显示。该系统的应用，降低了劳动强度，利于管理人员及时发现抽水运营风险并及时采取相应的应急措施。

 

　　7成井施工工艺

 

　　7.1钻孔工作

 

　　选用8QZJ-400及GPS-10型工程钻机及其配套设备，钻径φ600mm。成孔时采用反循环回转钻进泥浆护壁的成孔工艺。

 

　　（1）准备工作。包括：测放井位、埋设护口管、安装钻机等工作。护口管底口应插入原状土层中，护口管上部应高出地面0.1～0.3m，管外用粘性土或草辫子封严。（2）钻进成孔。开孔孔径为φ600mm，钻进开孔时应吊紧大钩钢丝绳，轻压慢转，以保证开孔钻进的垂直度，钻进过程中泥浆密度控制在1.10～1.15。（3）清孔换浆。钻孔至设计标高后，将钻头提至离孔底0.50m进行冲孔，并将孔内泥浆密度调至1.10，孔底沉淤小于30cm，待返出的泥浆内不含泥块为止。（4）井管检查。井管进场后，首先应检查过滤器的缝隙是否符合设计要求。其次要检查井管焊接是否牢固、焊缝均匀，无砂眼，焊缝堆高不小于6mm。（5）下放井管。测量孔深、逐根丈量滤水管并记录。在滤水管上下两端各设一套直径小于孔径5cm的扶正器，扶正器采用梯形铁环，上下部扶正器铁环应1/2错开。（6）埋填滤料。填滤料前，将孔内的泥浆密度逐步调到1.05，然后开小泵量，随填随测滤料高度，直至预定位置为止。

 

　　7.2洗井工作

 

　　分不同阶段分别利用井管内的钻杆、活塞和空压机抽水洗井，吹出管底沉淤，直到水清不含砂为止。洗井完毕后下泵试抽，试抽成功，代表该井成孔完毕，可以投入使用。

 

　　8降水运行

 

　　本基坑地下墙围护未隔断⑧层、⑥2部分隔断，降水将会对坑外环境产生一定影响，降水过程中应及时监测水位变化情况，采取沉降控制技术措施：

 

　　（1）基坑内的疏干井降水应在基坑开挖前20天进行抽水，做到及时降低基坑中开挖范围内土体中的地下水位；（2）做好基坑内的明排水系统，保证开挖时遇降雨能及时将积水抽干；（3）采用信息化施工，全天24小时值班，对观测井水位、周边地面、邻近建（构）物位移进行监测，发现问题及时处理；（4）对SVD井采用不割管搭设平台固定的保护措施，持续加载真空负压抽水，保证较好的疏干效果；（5）在不同开挖深度的工况阶段，合理控制承压水头，在满足基坑稳定性要求前提下，防止承压水头过度降低影响周边环境，在距基坑较近的筑物一侧设置几口观测井，必要时可以进行注水回灌；（6）降水结束提泵后，应及时将井注浆封闭，补好盖板。

 

　　9结束语

 

　　（1）在渗透系数较低的淤泥质沾土中采用SVD高效降水技术，不仅可以减少降水井的布设，而且降水效率高，降水效果良好，可以在类似工程中推广应用。（2）通过降承压水自动运行风险控制系统，在降低了劳动强度的同时，有效降低降了降水运行过程中风险。

 

　　参考文献

 

　　[1]JGJ/T111-98.建筑与市政降水工程技术规范[S].

 

　　[2]GB50202-2002.建筑地基基础工程施工质量验收规范[S].

 

　　[3]JGJ120-99.建筑基坑支护技术规程[S].