地鐵車站施工降水技術(shù)研究摘 要:結(jié)合北京地鐵十號線黃莊站降水施工,介紹了降水施工中的管井和引滲井的施工工藝,并對其施工過程及應(yīng)急措施做了相應(yīng)的總結(jié),為類似工程的施工提供方案支持。關(guān)鍵詞:降水,施工,管井,引滲井1 工程概況1.1車站概況 北京地鐵黃莊站位于中關(guān)村與知春路交叉口,為地下兩層暗挖車站。四號線與十號線斜交,十號線在上,四號線在下,為上側(cè)下島的換乘站,兩線在該站同期施工。四號線黃莊站位于中關(guān)村大街下,呈南北走向。車站中心里程為Ｋ20+484,總長216.2ｍ,車站寬23.10ｍ,站中軌面高程為30.529ｍ。十號線黃莊站在知春路下,呈近東西走向。車站中心里程為Ｋ2+310,總長156.908ｍ,車站寬23.20ｍ,站中軌面高程為37.339ｍ。車站主體采用暗挖法施工,十號線站體端頭設(shè)蓋挖豎井。1.2 工程水文地質(zhì)條件 1)地層50ｍ范圍內(nèi),地層層序自上而下依次為:人工填土層(Ｑｍｌ),新近沉積層(Ｑ42+3ｐｌ),第四紀全新世沖洪積層(Ｑ4ａｌ+ｐｌ),第四紀晚更新世沖洪積層(Ｑ3ａｌ+ｐｌ)。2)地下水:場內(nèi)存在三層地下水,即上層滯水、潛水及承壓水。上層滯水,水位標高為42.16ｍ～47.00ｍ,埋深4.80ｍ～9.50ｍ;潛水,水位標高為35.39ｍ～31.53ｍ,埋深16.10ｍ～20.10ｍ;承壓水,水位標高27.10ｍ～24.47ｍ,埋深25.10ｍ～27.20ｍ。2 降水施工設(shè)計2.1 管井參數(shù)計算2.1.1 參數(shù)取值 潛水及承壓水含水層的地層主要為卵石圓礫層,滲透系數(shù)?。?80ｍ/ｄ;水位埋深潛水取16.4ｍ,承壓水取26.0ｍ;井位處水位降深Ｓ的取值,按要求將承壓水位降至結(jié)構(gòu)底板以下1ｍ～2ｍ,故對于四號線取9.1ｍ,對于十號線取10.3ｍ;含水層厚度取13.6ｍ;影響半徑Ｒ=1ｍ。2.1.2 涌水量計算 先計算引用半徑ｒ0,對矩形基坑,根據(jù)長度Ａ與寬度Ｂ之比,可將其平面形狀化成一個引用半徑為ｒ0的圓井按下式進行計算。當(dāng)Ａ/Ｂ<2/3時,
當(dāng)Ａ/Ｂ>2/3或基坑呈不規(guī)則形狀時,ｒ0=Ｐ/2π。其中,Ｆ為井點系統(tǒng)包圍的基坑面積,ｍ2;Ｐ為不規(guī)則基坑的周長,ｍ。 其中,Ｑ為基坑潛水涌水量,ｍ3/ｄ;ｋ為含水層滲透系數(shù),5ｍ/ｄ;Ｈ為含水層厚度,4.6ｍ;Ｓ為降深,2.5ｍ;Ｒ為影響半徑;ｒ0為基坑換算半徑;Ｒ0為引用影響半徑。2.1.3 降水井?dāng)?shù)量及間距確定2.1.4降水參數(shù) 經(jīng)上述分析,確定本標段共設(shè)降水井720眼,其中管井175眼,滲井545眼。管井井徑1000ｍｍ,井深31.5ｍ;濾水管管徑Φ700ｍｍ,濾料Φ3ｍｍ～Φ7ｍｍ,沿車站結(jié)構(gòu)施工邊墻外側(cè)2ｍ～3ｍ布置,間距5ｍ～7ｍ。2.2 管井、引滲井施工2.2.1 管井、引滲井施工工藝流程 測量放點→定井位→圍擋→切割路面(井位及管線)→埋設(shè)鋼護筒、壘砌泥漿池→鉆機就位、調(diào)整→鉆孔至設(shè)計孔深→換漿、驗孔→下井管、填濾料→洗井、補濾料、上部封井→埋設(shè)排水聯(lián)絡(luò)管線及配電→水泵安裝、試抽水→恢復(fù)路面(地面)→清理施工現(xiàn)場→降排水管理與服務(wù)。2.2.2 管井(引滲井)施工方法及技術(shù)要求 1)定井位:根據(jù)降水設(shè)計方案提供的井位圖、地下管線分布圖及坐標控制點,并參照車站永中線控制點施放降水井井位。2)埋設(shè)護筒:當(dāng)采用正(反)循環(huán)方式成孔時,為避免鉆進過程中循環(huán)水流將孔口回填土沖塌,鉆孔前必須埋設(shè)鋼護筒。護筒外徑1000ｍｍ(引滲井600ｍｍ),深度視地層情況而定。在護筒上口設(shè)進水口,并用粘土將護筒外側(cè)填實。護筒必須安放平整,護筒中心即為降水井中心點。3)壘砌泥漿池:為保證鉆進過程中水流循環(huán)及保存鉆孔出渣,并且不破壞現(xiàn)狀路面,占路臨時施工圍擋內(nèi)泥漿池,在路面壘砌單井體積1.5倍的泥漿池,泥漿池底部鋪墊塑料布防止?jié)B水,使用完畢后用渣土車將泥漿拉走,恢復(fù)現(xiàn)場原貌;結(jié)構(gòu)施工圍擋內(nèi)泥漿池盡量設(shè)置在土方開挖范圍內(nèi),沉淀干燥后隨土方開挖拉走;結(jié)構(gòu)施工圍擋內(nèi)如需恢復(fù)場地原貌的,則泥漿池做法同占路臨時施工圍擋內(nèi)泥漿池做法。4)鉆機就位、調(diào)整:鉆機就位時需調(diào)整鉆機的平整度和鉆塔的垂直度,對位后用機臺木墊實,以保證鉆機安放平穩(wěn)。鉆機對位偏差應(yīng)小于20ｍｍ,鉆孔垂直度偏差1%。5)鉆孔:若采用泥漿護壁鉆孔,在鉆孔過程中應(yīng)保證孔內(nèi)泥漿液面高度與孔口平,嚴防塌孔。6)換漿:鉆孔至設(shè)計深度以下0.5ｍ左右,將鉆頭提高0.5ｍ,然后用清水繼續(xù)反循環(huán)操作替換泥漿,直到泥漿粘度約為20ｓ為止。7)下管:下管前應(yīng)檢查井管是否已按設(shè)計要求包纏尼龍紗網(wǎng);無砂水泥管接口處要用塑料布包嚴,鋼管(施作于侵入結(jié)構(gòu)的降水井點,可以起到支撐的效果)上下段焊接時要保證垂直度并焊接嚴實。井管必須確保在井孔居中。8)填濾料:填料必須從井四周均勻緩慢填入,避免造成孔內(nèi)架橋現(xiàn)象或折斷ＰＶＣ管,洗井后若發(fā)現(xiàn)濾料下沉應(yīng)及時補充濾料,填料高度必須嚴格按設(shè)計要求執(zhí)行。9)封井:施工結(jié)束后,將ＰＶＣ管截斷至地平高度,用鋼帽蓋?。校郑霉芎蠡謴?fù)路面。2.3 異常水處理措施 為了有效預(yù)防這種異常水給工程帶來損失,應(yīng)采取如下處理措施:1)當(dāng)隧道或基坑開挖遇到突然出現(xiàn)的不明外來水時,應(yīng)立即停止開挖,做引流回填,控制因出水帶出地層顆粒形成地層擾動坍塌,然后查明外來水補給源,采取尋源斷流措施;2)對出水范圍的基坑壁或隧道頂部,必須采用特殊加固措施,比如小導(dǎo)管注漿、局部土釘補強等方法,穩(wěn)定后再繼續(xù)下步開挖。 潛水含水層殘留水處理:車站降水基本都要將開挖范圍內(nèi)的潛水含水層疏干,由于受潛水含水層底板凹凸不平的影響,以及含水層中存在不透水或弱透水粘性土夾層的影響,要完全疏干潛水實際上是不可能的,在局部粘性土夾層或潛水含水層底板處會出現(xiàn)潛水殘留滲水面,這部分水若處理不好將帶出地層中大量細顆粒物質(zhì),使車站或隧道開挖面地層土擾動并可能發(fā)生坍塌。出現(xiàn)這種情況時,應(yīng)放慢挖土速度,及時在坑壁做盲管導(dǎo)流,并在槽邊挖盲溝集水,再將集水排走。導(dǎo)流盲管一般采用長0.5ｍ的Φ25ｍｍ塑料管,做成花管并纏80目尼龍紗網(wǎng)。盲溝一般貼坑壁挖,寬300ｍｍ,深300ｍｍ。為了防止土塊掉落將導(dǎo)流盲溝堵塞,防止水流將基坑底細顆粒物質(zhì)帶走造成基底土擾動,應(yīng)在盲溝中填Φ4ｍｍ～Φ6ｍｍ礫石,并在溝底做防水處理。 對于局部加深部分的承壓水,若設(shè)計的周邊降水井能力已無法滿足加深部分的降水要求時,可對加深的部位專門設(shè)計降水井,抽水結(jié)束后對降水井必須進行封堵處理。3結(jié)語 降水施工是隧道開挖前期準備的一個必要工作,基坑開挖表明,降水效果良好,坑道干燥,降水對周邊建筑物及環(huán)境沒有造成不良影響。因此,本單位在北京地鐵黃莊車站的施工降水施工是在掌握施工現(xiàn)場水文地質(zhì)條件,分析現(xiàn)有的機械設(shè)備、參照以前的類似工程所采用的一個較為有效的降水方法,充分解決了施工中的水問題,為后續(xù)工程的順利開展奠定了基礎(chǔ)。參考文獻:[1]沈春林.防水工程手冊[Ｍ].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1975.89 91.[2]朱永全,宋玉香,劉 勇,等.地下鐵道[Ｊ].石家莊鐵道學(xué)院學(xué)報,2003.112 114.[3]郭勇剛,董春靈.南京地鐵深基坑降排水施工技術(shù)[Ｊ].鐵道建筑技術(shù),2004(4):36 39.
當(dāng)Ａ/Ｂ>2/3或基坑呈不規(guī)則形狀時,ｒ0=Ｐ/2π。其中,Ｆ為井點系統(tǒng)包圍的基坑面積,ｍ2;Ｐ為不規(guī)則基坑的周長,ｍ。 其中,Ｑ為基坑潛水涌水量,ｍ3/ｄ;ｋ為含水層滲透系數(shù),5ｍ/ｄ;Ｈ為含水層厚度,4.6ｍ;Ｓ為降深,2.5ｍ;Ｒ為影響半徑;ｒ0為基坑換算半徑;Ｒ0為引用影響半徑。2.1.3 降水井?dāng)?shù)量及間距確定2.1.4降水參數(shù) 經(jīng)上述分析,確定本標段共設(shè)降水井720眼,其中管井175眼,滲井545眼。管井井徑1000ｍｍ,井深31.5ｍ;濾水管管徑Φ700ｍｍ,濾料Φ3ｍｍ～Φ7ｍｍ,沿車站結(jié)構(gòu)施工邊墻外側(cè)2ｍ～3ｍ布置,間距5ｍ～7ｍ。2.2 管井、引滲井施工2.2.1 管井、引滲井施工工藝流程 測量放點→定井位→圍擋→切割路面(井位及管線)→埋設(shè)鋼護筒、壘砌泥漿池→鉆機就位、調(diào)整→鉆孔至設(shè)計孔深→換漿、驗孔→下井管、填濾料→洗井、補濾料、上部封井→埋設(shè)排水聯(lián)絡(luò)管線及配電→水泵安裝、試抽水→恢復(fù)路面(地面)→清理施工現(xiàn)場→降排水管理與服務(wù)。2.2.2 管井(引滲井)施工方法及技術(shù)要求 1)定井位:根據(jù)降水設(shè)計方案提供的井位圖、地下管線分布圖及坐標控制點,并參照車站永中線控制點施放降水井井位。2)埋設(shè)護筒:當(dāng)采用正(反)循環(huán)方式成孔時,為避免鉆進過程中循環(huán)水流將孔口回填土沖塌,鉆孔前必須埋設(shè)鋼護筒。護筒外徑1000ｍｍ(引滲井600ｍｍ),深度視地層情況而定。在護筒上口設(shè)進水口,并用粘土將護筒外側(cè)填實。護筒必須安放平整,護筒中心即為降水井中心點。3)壘砌泥漿池:為保證鉆進過程中水流循環(huán)及保存鉆孔出渣,并且不破壞現(xiàn)狀路面,占路臨時施工圍擋內(nèi)泥漿池,在路面壘砌單井體積1.5倍的泥漿池,泥漿池底部鋪墊塑料布防止?jié)B水,使用完畢后用渣土車將泥漿拉走,恢復(fù)現(xiàn)場原貌;結(jié)構(gòu)施工圍擋內(nèi)泥漿池盡量設(shè)置在土方開挖范圍內(nèi),沉淀干燥后隨土方開挖拉走;結(jié)構(gòu)施工圍擋內(nèi)如需恢復(fù)場地原貌的,則泥漿池做法同占路臨時施工圍擋內(nèi)泥漿池做法。4)鉆機就位、調(diào)整:鉆機就位時需調(diào)整鉆機的平整度和鉆塔的垂直度,對位后用機臺木墊實,以保證鉆機安放平穩(wěn)。鉆機對位偏差應(yīng)小于20ｍｍ,鉆孔垂直度偏差1%。5)鉆孔:若采用泥漿護壁鉆孔,在鉆孔過程中應(yīng)保證孔內(nèi)泥漿液面高度與孔口平,嚴防塌孔。6)換漿:鉆孔至設(shè)計深度以下0.5ｍ左右,將鉆頭提高0.5ｍ,然后用清水繼續(xù)反循環(huán)操作替換泥漿,直到泥漿粘度約為20ｓ為止。7)下管:下管前應(yīng)檢查井管是否已按設(shè)計要求包纏尼龍紗網(wǎng);無砂水泥管接口處要用塑料布包嚴,鋼管(施作于侵入結(jié)構(gòu)的降水井點,可以起到支撐的效果)上下段焊接時要保證垂直度并焊接嚴實。井管必須確保在井孔居中。8)填濾料:填料必須從井四周均勻緩慢填入,避免造成孔內(nèi)架橋現(xiàn)象或折斷ＰＶＣ管,洗井后若發(fā)現(xiàn)濾料下沉應(yīng)及時補充濾料,填料高度必須嚴格按設(shè)計要求執(zhí)行。9)封井:施工結(jié)束后,將ＰＶＣ管截斷至地平高度,用鋼帽蓋?。校郑霉芎蠡謴?fù)路面。2.3 異常水處理措施 為了有效預(yù)防這種異常水給工程帶來損失,應(yīng)采取如下處理措施:1)當(dāng)隧道或基坑開挖遇到突然出現(xiàn)的不明外來水時,應(yīng)立即停止開挖,做引流回填,控制因出水帶出地層顆粒形成地層擾動坍塌,然后查明外來水補給源,采取尋源斷流措施;2)對出水范圍的基坑壁或隧道頂部,必須采用特殊加固措施,比如小導(dǎo)管注漿、局部土釘補強等方法,穩(wěn)定后再繼續(xù)下步開挖。 潛水含水層殘留水處理:車站降水基本都要將開挖范圍內(nèi)的潛水含水層疏干,由于受潛水含水層底板凹凸不平的影響,以及含水層中存在不透水或弱透水粘性土夾層的影響,要完全疏干潛水實際上是不可能的,在局部粘性土夾層或潛水含水層底板處會出現(xiàn)潛水殘留滲水面,這部分水若處理不好將帶出地層中大量細顆粒物質(zhì),使車站或隧道開挖面地層土擾動并可能發(fā)生坍塌。出現(xiàn)這種情況時,應(yīng)放慢挖土速度,及時在坑壁做盲管導(dǎo)流,并在槽邊挖盲溝集水,再將集水排走。導(dǎo)流盲管一般采用長0.5ｍ的Φ25ｍｍ塑料管,做成花管并纏80目尼龍紗網(wǎng)。盲溝一般貼坑壁挖,寬300ｍｍ,深300ｍｍ。為了防止土塊掉落將導(dǎo)流盲溝堵塞,防止水流將基坑底細顆粒物質(zhì)帶走造成基底土擾動,應(yīng)在盲溝中填Φ4ｍｍ～Φ6ｍｍ礫石,并在溝底做防水處理。 對于局部加深部分的承壓水,若設(shè)計的周邊降水井能力已無法滿足加深部分的降水要求時,可對加深的部位專門設(shè)計降水井,抽水結(jié)束后對降水井必須進行封堵處理。3結(jié)語 降水施工是隧道開挖前期準備的一個必要工作,基坑開挖表明,降水效果良好,坑道干燥,降水對周邊建筑物及環(huán)境沒有造成不良影響。因此,本單位在北京地鐵黃莊車站的施工降水施工是在掌握施工現(xiàn)場水文地質(zhì)條件,分析現(xiàn)有的機械設(shè)備、參照以前的類似工程所采用的一個較為有效的降水方法,充分解決了施工中的水問題,為后續(xù)工程的順利開展奠定了基礎(chǔ)。參考文獻:[1]沈春林.防水工程手冊[Ｍ].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1975.89 91.[2]朱永全,宋玉香,劉 勇,等.地下鐵道[Ｊ].石家莊鐵道學(xué)院學(xué)報,2003.112 114.[3]郭勇剛,董春靈.南京地鐵深基坑降排水施工技術(shù)[Ｊ].鐵道建筑技術(shù),2004(4):36 39.
