地铁车站施工降水技术研究工学论文

地铁车站施工降水技术研究工学论文

　　摘要:结合北京地铁十号线黄庄站降水施工,介绍了降水施工中的管井和引渗井的施工工艺,并对其施工过程及应急措施做了相应的总结,为类似工程的施工提供方案支持。

　　关键词:降水,施工,管井,引渗井

　　1 工程概况

　　1.1 车站概况

　　北京地铁黄庄站位于中关村与知春路交叉口,为地下两层暗挖车站。四号线与十号线斜交,十号线在上,四号线在下,为上侧下岛的换乘站,两线在该站同期施工。四号线黄庄站位于中关村大街下,呈南北走向。车站中心里程为Ｋ20+484,总长216.2ｍ,车站宽23.10ｍ,站中轨面高程为30.529ｍ。十号线黄庄站在知春路下,呈近东西走向。车站中心里程为Ｋ2+310,总长156.908ｍ,车站宽23.20ｍ,站中轨面高程为37.339ｍ。车站主体采用暗挖法施工,十号线站体端头设盖挖竖井。

　　1.2 工程水文地质条件

　　1)地层50ｍ范围内,地层层序自上而下依次为:人工填土层(Ｑｍｌ),新近沉积层(Ｑ42+3ｐｌ),第四纪全新世冲洪积层(Ｑ4ａｌ+ｐｌ),第四纪晚更新世冲洪积层(Ｑ3ａｌ+ｐｌ)。2)地下水:场内存在三层地下水,即上层滞水、潜水及承压水。上层滞水,水位标高为42.16ｍ～47.00ｍ,埋深4.80ｍ～9.50ｍ;潜水,水位标高为35.39ｍ～31.53ｍ,埋深16.10ｍ～20.10ｍ;承压水,水位标高27.10ｍ～24.47ｍ,埋深25.10ｍ～27.20ｍ。

　　2 降水施工设计

　　2.1 管井参数计算

　　2.1.1 参数取值

　　潜水及承压水含水层的地层主要为卵石圆砾层,渗透系数取Ｋ=80ｍ/ｄ;水位埋深潜水取16.4ｍ,承压水取26.0ｍ;井位处水位降深Ｓ的取值,按要求将承压水位降至结构底板以下1ｍ～2ｍ,故对于四号线取9.1ｍ,对于十号线取10.3ｍ;含水层厚度取13.6ｍ;影响半径Ｒ=1ｍ。

　　2.1.2 涌水量计算

　　先计算引用半径ｒ0,对矩形基坑,根据长度Ａ与宽度Ｂ之比,可将其平面形状化成一个引用半径为ｒ0的圆井按下式进行计算。当Ａ/Ｂ<2>2/3或基坑呈不规则形状时,ｒ0=Ｐ/2π。其中,Ｆ为井点系统包围的基坑面积,ｍ2;Ｐ为不规则基坑的周长,ｍ。

　　其中,Ｑ为基坑潜水涌水量,ｍ3/ｄ;ｋ为含水层渗透系数,5ｍ/ｄ;Ｈ为含水层厚度,4.6ｍ;Ｓ为降深,2.5ｍ;Ｒ为影响半径;ｒ0为基坑换算半径;Ｒ0为引用影响半径。

　　2.1.3 降水井数量及间距确定

　　2.1.4 降水参数

　　经上述分析,确定本标段共设降水井720眼,其中管井175眼,渗井545眼。管井井径1000ｍｍ,井深31.5ｍ;滤水管管径700ｍｍ,滤料3ｍｍ～7ｍｍ,沿车站结构施工边墙外侧2ｍ～3ｍ布置,间距5ｍ～7ｍ。

　　2.2 管井、引渗井施工

　　2.2.1 管井、引渗井施工工艺流程

　　测量放点→定井位→围挡→切割路面(井位及管线)→埋设钢护筒、垒砌泥浆池→钻机就位、调整→钻孔至设计孔深→换浆、验孔→下井管、填滤料→洗井、补滤料、上部封井→埋设排水联络管线及配电→水泵安装、试抽水→恢复路面(地面)→清理施工现场→降排水管理与服务。

　　2.2.2 管井(引渗井)施工方法及技术要求

　　1)定井位:根据降水设计方案提供的井位图、地下管线分布图及坐标控制点,并参照车站永中线控制点施放降水井井位。2)埋设护筒:当采用正(反)循环方式成孔时,为避免钻进过程中循环水流将孔口回填土冲塌,钻孔前必须埋设钢护筒。护筒外径1000ｍｍ(引渗井600ｍｍ),深度视地层情况而定。在护筒上口设进水口,并用粘土将护筒外侧填实。护筒必须安放平整,护筒中心即为降水井中心点。3)垒砌泥浆池:为保证钻进过程中水流循环及保存钻孔出渣,并且不破坏现状路面,占路临时施工围挡内泥浆池,在路面垒砌单井体积1.5倍的泥浆池,泥浆池底部铺垫塑料布防止渗水,使用完毕后用渣土车将泥浆拉走,恢复现场原貌;结构施工围挡内泥浆池尽量设置在土方开挖范围内,沉淀干燥后随土方开挖拉走;结构施工围挡内如需恢复场地原貌的,则泥浆池做法同占路临时施工围挡内泥浆池做法。4)钻机就位、调整:钻机就位时需调整钻机的平整度和钻塔的垂直度,对位后用机台木垫实,以保证钻机安放平稳。钻机对位偏差应小于20ｍｍ,钻孔垂直度偏差1%。5)钻孔:若采用泥浆护壁钻孔,在钻孔过程中应保证孔内泥浆液面高度与孔口平,严防塌孔。6)换浆:钻孔至设计深度以下0.5ｍ左右,将钻头提高0.5ｍ,然后用清水继续反循环操作替换泥浆,直到泥浆粘度约为20ｓ为止。7)下管:下管前应检查井管是否已按设计要求包缠尼龙纱网;无砂水泥管接口处要用塑料布包严,钢管(施作于侵入结构的降水井点,可以起到支撑的效果)上下段焊接时要保证垂直度并焊接严实。井管必须确保在井孔居中。8)填滤料:填料必须从井四周均匀缓慢填入,避免造成孔内架桥现象或折断ＰＶＣ管,洗井后若发现滤料下沉应及时补充滤料,填料高度必须严格按设计要求执行。9)封井:施工结束后,将ＰＶＣ管截断至地平高度,用钢帽盖住ＰＶＣ管后恢复路面。

　　2.3 异常水处理措施

　　为了有效预防这种异常水给工程带来损失,应采取如下处理措施:1)当隧道或基坑开挖遇到突然出现的不明外来水时,应立即停止开挖,做引流回填,控制因出水带出地层颗粒形成地层扰动坍塌,然后查明外来水补给源,采取寻源断流措施;2)对出水范围的基坑壁或隧道顶部,必须采用特殊加固措施,比如小导管注浆、局部土钉补强等方法,稳定后再继续下步开挖。

　　潜水含水层残留水处理:车站降水基本都要将开挖范围内的潜水含水层疏干,由于受潜水含水层底板凹凸不平的影响,以及含水层中存在不透水或弱透水粘性土夹层的影响,要完全疏干潜水实际上是不可能的,在局部粘性土夹层或潜水含水层底板处会出现潜水残留渗水面,这部分水若处理不好将带出地层中大量细颗粒物质,使车站或隧道开挖面地层土扰动并可能发生坍塌。出现这种情况时,应放慢挖土速度,及时在坑壁做盲管导流,并在槽边挖盲沟集水,再将集水排走。导流盲管一般采用长0.5ｍ的25ｍｍ塑料管,做成花管并缠80目尼龙纱网。盲沟一般贴坑壁挖,宽300ｍｍ,深300ｍｍ。为了防止土块掉落将导流盲沟堵塞,防止水流将基坑底细颗粒物质带走造成基底土扰动,应在盲沟中填4ｍｍ～6ｍｍ砾石,并在沟底做防水处理。

　　对于局部加深部分的承压水,若设计的周边降水井能力已无法满足加深部分的降水要求时,可对加深的部位专门设计降水井,抽水结束后对降水井必须进行封堵处理。

　　3 结语

　　降水施工是隧道开挖前期准备的一个必要工作,基坑开挖表明,降水效果良好,坑道干燥,降水对周边建筑物及环境没有造成不良影响。因此,本单位在北京地铁黄庄车站的施工降水施工是在掌握施工现场水文地质条件,分析现有的机械设备、参照以前的类似工程所采用的一个较为有效的降水方法,充分解决了施工中的水问题,为后续工程的顺利开展奠定了基础。

　　参考文献:

　　[1]沈春林.防水工程手册[Ｍ].北京:中国建筑工业出版社,1975.89 91.

　　[2]朱永全,宋玉香,刘 勇,等.地下铁道[Ｊ].石家庄铁道学院学报,2003.112 114.

　　[3]郭勇刚,董春灵.南京地铁深基坑降排水施工技术[Ｊ].铁道建筑技术,2004(4):36 39.

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