地下铁道施工技术课件：地铁降水与防排水技术

地铁降水与防排水技术

杭州地铁1号线湘湖站北二基坑事故现场——2008年11月15日下午3时15分，正在施工的杭州地铁湘湖站北2基坑现场发生大面积坍塌事故，造成21人死亡，24人受伤（截止2009年9月已先后出院），直接经济损失4961万元。

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隧道开挖的费用每延米（2～3）万元，但有时因地层变化，费用差异较大。以地铁隧道为例，每一处渗漏水的修复需要几千元不等，如果渗漏水处管片需要更换，直接的费用就（1.3～2）万元不等，这还不包括人工修复费用等；间接损失按国际的经验，如果渗漏水不修复，长期的维修保养费用大约要5倍，隧道漏水每年吞掉数十亿”。7.1地铁降水技术基坑开挖时，流入坑内的地下水和地表水如不及时排除，会使施工条件恶化、造成土壁塌方，亦会降低地基的承载力。降水技术可分为明排水法和人工降低地下水位法两种。

7.1地铁降水技术基坑明排——明排水法1一般采用截、疏、抽的方法。

截：在现场周围设临时或永久性排水沟、防洪沟或挡水堤，以拦截雨水、潜水流入施工区域；抽：在低洼地段设置集水、排水设施,然后用抽水机抽走。疏：在基坑内设置纵横排水沟，疏通、排干场内地表积水；

7.1地铁降水技术基坑明排——明排水法1水淹基坑损失惨重工期延误1明沟与集水井排水

在基坑的一侧或四周设置排水明沟，在四角或每隔20～30m设集水井,排水沟始终比开挖面低0.4～0.5m，集水井比排水沟低0.5～1m，在集水井内设水泵将水抽排出基坑。适用于土质好、地下水量不大的基坑排水。普通与集水井排水法

7.1地铁降水技术2分层明沟排水

当基坑土层由多种土层组成,中部夹有透水性强的砂类土时,为防止上层地下水冲刷基坑下部边坡,宜在基坑边坡上分层设置明沟及集水井。分层明沟排水法

7.1地铁降水技术3深层明沟排水

当地下基坑相连、土层渗水量和排水面积大，为减少大量设置排水沟的复杂性，可在基坑内的深基础或合适部位设置一条纵、长、深的主沟，其余部位设置边沟或支沟与主沟连通，通过基础部位用碎石或砂子作盲沟。适用于深度大的大面积地下室、箱基的基坑施工排水。深层明沟排水法不考虑基坑排水的恶果

在含水丰富的土层中开挖大面积基坑时，明沟排水法难以排干大量的地下涌水，当遇粉细砂层时，还会出现严重的翻浆、冒泥、涌砂现象，不仅基坑无法挖深，还可能造成大量的水土流失、边坡失稳、地面塌陷，严重者危及邻近建筑物的安全。

7.1地铁降水技术井点降水2基坑底低于地下水位时基底会不停的渗水人工降水方法主要有：轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点，统称井点降水。

遇有此种情况时应采用井点降水的人工降水方法施工

7.1地铁降水技术1井点降水的作用减小横向荷载防止流砂防止涌水稳定边坡防止塌方防止管涌防止地下水涌入基坑防止地下水的渗流引起边坡塌方消除地下水的水位差,防止坑底的管涌降水后,使板桩减少了横向荷载消除地下水的渗流,也就防止流砂现象降低地下水位后，还能使土壤固结，增加地基土的承载能力!2轻型井点降水轻型井点是沿基坑四周将井点管埋入蓄水层内，利用抽水设备将地下水从井点管内不断抽出，将地下水位降至基坑底以下。适用于渗透系数为0.1～50m/d的土层中。

降水深度：单级井点3～6m，多级井点6～12m。轻型井点法降低地下水位全貌图基坑轻型井点降水⑴轻型井点的设备

由管路系统（滤管、井点管、弯联管及总管）和抽水设备（真空泵、离心泵和水气分离器）组成。轻型井点工作原理及滤管构造见图：

轻型井点设备工作原理滤管构造井点管⑵轻型井点的平面布置

①单排布置：当基坑(槽)宽度＜6m、降水深度≯5m时可采用单排布置。井点管应布置在地下水的上游一侧，两端的延伸长度不宜小于坑槽的宽度B。

②双排布置：当基坑(槽)宽度＞6m时采用。单排布置

③环型或U型布置：当基坑面积较大时，应采用环型布置（考虑施工机械进出基坑时宜采用U型布置）。双排布置

●采用双排、环型或U型布置时，位于地下水上游一排的井点间距应小些，下游井点的间距可大些。

●如采用U形布置，则井点管不封闭的一段应在地下水的下游方向。地下室电梯井局部二次降水井点降水不到位的基坑基础施工至地下水位以上施工降水方可停止⑶轻型井点的高程布置轻型井点降水深度一般≯6m。井点管埋置深度H(不包括滤管)，可按下式计算：

●如H值小于降水深度6m时，则可用一级井点；●当H值稍大于6m时，如降低井点管的埋置面可满足降水深度要求时，仍可用一级井点降水；

一级轻型井点高程布置轻型井点的高程布置

●在确定井点管埋置深度时，还应考虑井点管露出地面0.2～0.3m，滤管必须埋在透水层内。●当一级井点达不到降水深度要求时，则可采用二级井点。基坑二级轻型井点降水地下室三级井点降水二级轻型井点降水⑷轻型井点的设计及计算

井点系统的设计应掌握施工现场地形图、水文地质勘察资料、基坑的施工图设计等资料。

设计内容除进行井点系统的平面布置和高程布置外,尚应进行涌水量的计算，确定井管数量及井距，选择抽水设备等工作。⑸轻型井点的埋设程序

排放总管→埋设井点管→用弯联管将井点与总管接通→安装抽水设备。

排放总管埋设井点管接通弯联管⑹防范井点降水不利影响的措施

井点降水必然会形成降水漏斗，从而导致周围土壤固结并引起地面沉陷，为减少井点降水对周围建筑物及地下管线造成影响，可在井点线外4～5m处设置回灌井点，将井点中抽出水经沉淀后用压力注入回灌井中，形成一道水墙。

设置挡土帷幕也可减少井点降水引起的不利影响。回灌井点水位图回灌井点布置设置挡土帷幕减少不利影响3管井井点

管井井点由滤水井管、吸水管和抽水机组成。管井埋设的深度和距离根据需降水面积、深度及渗透系数确定，一般间距10～50m，最大埋深可达10m，管井距基坑边缘距离≮1.5m(冲击钻成孔)或3m(钻孔法成孔)，适用于降水深度3～5m、渗透系数为20～200m/d的基坑中施工降水。管井井点设备简单、排水量大、易于维护、经济实用。管井埋设管井填充滤料管井抽排水施工

如需降水深度较大，可采用深井井点,适用于降水深度＞15m、渗透系数为10～250m/d的基坑。故称为“深井泵法”。管井井点构造标准管井小井管井深井井点PVC简易管井4喷射井点

是在井点管内设特制的喷射器，用高压水泵或空气压缩机向喷射器输入高压水或压缩空气，形成水气射流,将地下水抽出排走。其降水深度可达8～20m。5电渗井点

电渗井点以井点管作负极，打入的钢筋作正极，通入直流电后，土颗粒自负极向正极移动，水则正极向负极移动而被集中排出。本法常与轻型井点或喷射井点结合使用。电渗井点构造与布置

7.2地铁工程防排水技术结构防水的设计原则、等级和设防标准1①“以防为主、防排结合、多道防线、刚柔结合、综合治理”；②坚持以混凝土结构自防水为主，柔性附加防水为辅；③结构自防水为根本，采取措施控制混凝土结构裂缝的产生，增强混凝土的抗渗性能；④以变形缝、施工缝、穿墙管等特殊部位的接缝防水为重点；⑤选择具有良好的物理和化学性能、抗渗性和无毒性、耐刺穿性的防水材料，防水材料的寿命应尽量与结构混凝土寿命相匹配；⑥对于明挖地铁车站，搞好降水与堵水，确保防水层（必须）在无明水条件下施做。

7.2地铁工程防排水技术防水等级标准一级不允许渗水，无湿渍二级不允许渗水，有少量、偶见的湿渍三级有少量漏水点，不得有线流和泥流，漏水量<0.5

L/（m2·d）四级有流水量，不得有线流和漏泥沙，漏水量<2.0

L/（m2·d）结构防水的设计原则、等级和设防标准1地下铁道结构防水等级为：①地下铁道车站及机电设备集中地段，防水等级为一级。②地下铁道区间隧道及附属工程，防水等级为二级或三级。

3.1

线路选线

7.2地铁工程防排水技术地下铁道结构防水体系2结构自防水接缝防水附加防水层

3.1

线路选线

7.2地铁工程防排水技术地下铁道结构防水体系2防水混凝土防水原理（结构自防水）

由于混凝土内部存在大小不等的无数孔隙，水灰比过大时会形成毛细渗水通道和离析水孔隙，通过调整配合比和施工工艺，抑制和减少混凝土内部孔隙的生成或改变混凝土内部孔隙的特征，提高密实度，以截断水流的通道达到防水的目的。普通防水混凝土，外加剂防水混凝土

7.2地铁工程防排水技术防水材料涂膜防水卷材防水自防水砼防水砂浆防水砼防水卷材屋面防水施工地下室防水施工防水涂料卷材防水外防外贴法外防内贴法热溶法冷粘法胶粘法防水砂浆沥青胶细石砼图7.2.1底板附加防水层施工图7.2.2变形缝防水

7.2地铁工程防排水技术3地下铁道结构防水施工

7.2地铁工程防排水技术1.明挖法结构防水

7.2地铁工程防排水技术1.明挖法结构防水（1）

外防外贴法

是将立面防水卷材直接铺设在防水结构的外墙外表面。

施工程序：浇筑垫层→砌永久性保护墙→砌300mm高临时保护墙→墙上粉刷水泥砂浆找平层→转角处铺贴附加防水层→铺贴底板防水层→浇筑底板和墙体砼→防水结构外墙水泥砂浆找平层→立面防水层施工→验收、保护层施工。1.明挖法结构防水（1）

外防外贴法

7.2地铁工程防排水技术地下室外防外贴法施工

7.2地铁工程防排水技术（2）

外防内贴法

是在浇筑砼垫层后，将永久性保护墙全部砌好，将卷材铺贴在垫层和永久保护墙上。外防内贴法示意图地下室外防内贴法施工全景2.盖挖法结构防水

7.2地铁工程防排水技术

盖挖法结构防水除采用结构自防水外（抗渗标号不低于P8），并应增设附加防水层组成多道防线。连续墙附加防水层按不同结构形式采用两种不同的方法。（1）夹层式的防水结构夹层式的防水结构，即在复合墙的地下连续墙与内衬之间设置防水隔离层。（2）涂抹式防水结构涂抹式防水结构，即在单层墙的内表面（经处理过的），涂抹一