真空深井降水技術(shù)及其在地鐵施工中的應(yīng)用研究

尹歆

（中鐵七局集團(tuán)西安鐵路工程有限公司）

真空深井降水技術(shù)及其在地鐵施工中的應(yīng)用研究

尹歆

（中鐵七局集團(tuán)西安鐵路工程有限公司）

現(xiàn)階段來說，廣州地鐵建設(shè)取得了很大的成就，極大滿足了廣大交通客流的需求。在廣州地鐵建設(shè)過程中，如果通過自滲井同抽水管井進(jìn)行有機(jī)協(xié)調(diào)，那么基于土建施工的角度考慮，將難以實(shí)現(xiàn)良好效果。為此，本文通過探討真空降水工程技術(shù)，包括施工范圍、性能特點(diǎn)以及公正原理諸多方面，希望充分解決復(fù)雜地層施工過程中，面臨一系列降水難題，促進(jìn)廣州地鐵實(shí)現(xiàn)良好的施工建設(shè)。

真空深井；降水技術(shù)；地鐵施工；應(yīng)用；研究

現(xiàn)階段來說，在地鐵建設(shè)過程中，如果通過自滲井同抽水管井進(jìn)行有機(jī)協(xié)調(diào)，那么效果難以有效保障。無論是界面殘留水還是飽和水，乃至上層滯水等諸多方面如果通過現(xiàn)階段管井方法，將非常不利于疏干。尤其是廣州地鐵開展施工階段，不同施工標(biāo)段普遍存在帶水作業(yè)等一系列問題。長期下去，將大大不利于車站及隧道開挖等過程。為此，有必要探討真空降水工程技術(shù)，充分解決復(fù)雜地層施工過程中面臨一系列降水難題。

1　工程項(xiàng)目研究概況

廣州地鐵建設(shè)過程中，暗挖段相對(duì)來說工程建設(shè)較為復(fù)雜，一旦降水效果難以保障，容易出現(xiàn)側(cè)壁滯留水等問題，同時(shí)不利于暗挖施工順利進(jìn)行。從地鐵施工角度分析，同普通開挖項(xiàng)目存在諸多不同，地鐵施工過程中，線路普遍需要埋深，甚至達(dá)到地下水位之下，同時(shí)存在著施工周期長、線長以及點(diǎn)多的問題。此外，地鐵線路規(guī)劃過程中，普遍位于廣州市較為繁華地段。通過工程實(shí)踐及調(diào)研，結(jié)果發(fā)現(xiàn)上層滯水之所以不能疏干，主要受到下面幾個(gè)原因影響：①由于大量黏土層作用，導(dǎo)致滯水難以實(shí)現(xiàn)自滲流，而通過管井抽水等作用，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)滯水科學(xué)有效影響。②降水井施工過程中，應(yīng)做好地下管線方面的躲避工作，這樣容易引起井間距過大等方面的問題，同時(shí)大大不利于管井實(shí)現(xiàn)良好滲排。③上層滯水滲排過程中，只有經(jīng)過較長時(shí)間，才能有效凸顯其效果。然而，實(shí)際廣州地鐵施工建設(shè)過程中，本身存在任務(wù)重及工期緊等方面的問題，通常土建施工開展的同時(shí)，也在開展降水井施工。然而，降水井施工本身存在一定滯后性，這就引起滲排時(shí)間普遍較短，并不能充分起到良好滲排效果。

基于此，管井降水過程中，關(guān)于滲透系數(shù)大、粗顆粒特性有關(guān)土層而言，在承壓水及潛水等諸多方面，效果相對(duì)較為明顯。然而，一旦飽和水或者分圖層等方面，在實(shí)際處理過程中普遍存在難度較大的問題。無論是界面殘留水還是飽和水，乃至上層滯水等諸多方面如果通過現(xiàn)階段管井方法，將非常不利于疏干。如果僅僅通過引滲井自滲，將難以起到良好效果。為此，需通過科學(xué)合理手段，實(shí)現(xiàn)滲透動(dòng)力不斷加大。由于受限于施工場(chǎng)地和降深，無論是噴射井點(diǎn)還是輕型井點(diǎn)，針對(duì)于廣州地鐵建設(shè)都不太合適。為此，需通過真空降水工程技術(shù)，實(shí)現(xiàn)廣州地鐵建設(shè)科學(xué)有效運(yùn)用。

2　廣州地鐵施工工程項(xiàng)目概況

以廣州地鐵施工建設(shè)過程中某地鐵站為例，該站主要呈地下島式。在標(biāo)準(zhǔn)段設(shè)計(jì)過程中，通常是三層雙跨箱類型。從有效站臺(tái)角度講，里程達(dá)到了522.000+DK11。從車站有效站臺(tái)來說，其右線軌頂高程達(dá)到了相應(yīng)的17.2m。車站基坑面積較大，達(dá)到了13.8萬m2。在這其中，主要包括北地塊及南地塊兩個(gè)部分，北地塊面積達(dá)到了7.08萬m2，而南地塊面積達(dá)到了6.72萬m2。在開挖的過程中，將開挖深度控制在15～23m范圍之內(nèi)。土方開挖也是一個(gè)重要的過程，開挖量維持在220萬m3左右。此工程項(xiàng)目包括換乘通道1個(gè)、消防出口1個(gè)，同時(shí)還包括3個(gè)入口以及風(fēng)道2個(gè)。在車站主體施工過程中，通過明挖法進(jìn)行。

3　水文地質(zhì)條件

3.1地表水

在場(chǎng)地?cái)M建過程中，地表出現(xiàn)塘河分布。在施工過程中，首先把塘河進(jìn)行填平然后對(duì)其隔斷[1]。對(duì)于東側(cè)塘河來說，同該地湖泊進(jìn)行連通。在實(shí)際勘查過程中，通過測(cè)量得出水位標(biāo)高達(dá)到了1.10m左右。在場(chǎng)地周圍，地表水水位變化過程中，一般容易受到湖泊水位、相門塘水位諸多方面作用。

3.2潛水

針對(duì)于孔隙潛水來說，通常賦存在淺土層，在富水性方面普遍較差，同時(shí)容易出現(xiàn)透水性不均等現(xiàn)象。在實(shí)際勘查的過程中，通過科學(xué)有效測(cè)量得出水位標(biāo)高達(dá)到了1.25m左右。在水位穩(wěn)定之后，標(biāo)高同樣達(dá)到了1.50m左右。從不及來源角度來說，主要是地表水入滲和打氣降水等。從排泄方式角度考慮，主要是空氣蒸發(fā)。

3.3微承壓水

通常來說，微承壓水具備良好透水特點(diǎn)，從富水性方面來說屬于中等。一般賦存在粉砂。從補(bǔ)給來源角度考慮，一般是側(cè)向徑流或者垂直入滲。從排泄方式角度考慮，主要是民井抽取。

4　成孔成井施工技術(shù)和相關(guān)的技術(shù)要求

4.1測(cè)放井位

測(cè)放井位過程中，應(yīng)切實(shí)按照井點(diǎn)平面圖，然后開展科學(xué)有效布置。如果井點(diǎn)布設(shè)過程中，容易受到地面障礙物以及施工條件等方面因素作用，在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)放井位方面，應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

4.2埋設(shè)護(hù)口管

首先應(yīng)于原狀土層中，進(jìn)行管底口插入。在此過程中，應(yīng)切實(shí)避免施工階段出現(xiàn)管外返漿等不良現(xiàn)象[2]。為此，在護(hù)口管管外，需通過粘性土以及草辮子等物質(zhì)進(jìn)行密封，應(yīng)切實(shí)保障密封要嚴(yán)實(shí)。

4.3安裝鉆孔

鉆孔安裝過程中，應(yīng)首先固定安裝臺(tái)，應(yīng)切實(shí)保障孔、轉(zhuǎn)盤以及大溝之間始終保持平行，同時(shí)應(yīng)讓大鉤實(shí)現(xiàn)同孔中心一致。

4.4鉆進(jìn)成孔

深井管井應(yīng)切實(shí)保障鉆孔到底。應(yīng)合理安排開孔孔徑，將孔徑保持在大約600mm左右。同時(shí)，應(yīng)力求實(shí)現(xiàn)開孔鉆進(jìn)過程中具備良好垂直度?；诖?，在開孔鉆進(jìn)過程中，應(yīng)遵循輕壓慢轉(zhuǎn)的原則，應(yīng)注意針對(duì)鋼絲繩吊緊。應(yīng)通過先進(jìn)施工技術(shù)，例如孔內(nèi)自然造漿等，實(shí)現(xiàn)對(duì)于泥漿密度良好的控制，應(yīng)在鉆進(jìn)階段，將泥漿密度保持在合理區(qū)間內(nèi)。

4.5清孔換漿

鉆孔鉆進(jìn)過程中，如果達(dá)到了設(shè)計(jì)標(biāo)高范圍，應(yīng)開展沖孔清除工作，將孔內(nèi)雜物實(shí)現(xiàn)合理有效清除[3]。提鉆過程之前，應(yīng)注重把鉆桿提高，使其距離孔底大約0.5m范圍。應(yīng)合理控制孔底沉淤現(xiàn)象，使其不超過30cm，同時(shí)應(yīng)科學(xué)控制孔內(nèi)泥漿密度，使其低于傳統(tǒng)的1.10。

4.6下井管

在管子進(jìn)場(chǎng)完成后，還需廣泛開展縷空工作，并對(duì)其符合性檢查。檢查過程中，應(yīng)位于下管錢進(jìn)行孔深測(cè)定，只有切實(shí)滿足設(shè)計(jì)規(guī)范，才能進(jìn)行下井管。應(yīng)控制直徑不超過孔徑的6cm。在井連接的過程中，應(yīng)切實(shí)保障牢固和垂直，并將井口進(jìn)行固定和居中，下井應(yīng)充分符合設(shè)計(jì)深度。

4.7填礫料

針對(duì)于井管內(nèi)部，填礫料過程中，應(yīng)切實(shí)保障入鉆桿指導(dǎo)距離孔底大約0.5m左右。此外，需通過悶頭，對(duì)井管上口進(jìn)行相應(yīng)的密封。在此過程中，應(yīng)在沖孔的過程中進(jìn)行調(diào)漿工作[4]。應(yīng)保障孔內(nèi)良好泥漿密度，通常調(diào)到1.05左右較為合適。同時(shí)，應(yīng)按照濾水管由內(nèi)朝外的順序，在孔壁及井管間隙，大力開展返漿工作。同時(shí)應(yīng)切實(shí)遵循構(gòu)造設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)范，在填料的過程中，一邊進(jìn)行礫料高度測(cè)量。

4.8井口封閉

針對(duì)于地表下大約1m左右范圍內(nèi)，進(jìn)行粘性土回填工作。同時(shí)應(yīng)注意封孔止水，這樣才能避免管外流入污水，同時(shí)避免泥漿現(xiàn)象造成的影響。

4.9洗井

充分借助于井管鉆桿等設(shè)備，然后接清水進(jìn)行洗井。需要注意的是，提出鉆桿之前，應(yīng)注重加強(qiáng)管底淤泥清理工作，管底水如果達(dá)到較為清晰的狀態(tài)，才能進(jìn)行停止清洗。

4.10試抽

在洗井完成之后，如果出現(xiàn)水位恢復(fù)。應(yīng)根據(jù)相關(guān)計(jì)算進(jìn)行下泵。同時(shí)為切實(shí)保障良好降深，針對(duì)于濾水管下半部分，應(yīng)保障其為下入深度。在試抽經(jīng)過一定時(shí)間后，大約維持在3h左右，應(yīng)隨著主要孔水位出現(xiàn)的變化，并對(duì)井內(nèi)水位進(jìn)行科學(xué)有效測(cè)定。同時(shí)應(yīng)注意安裝水表，并采取科學(xué)手段測(cè)定流量。

4.11抽水試驗(yàn)

在抽水試驗(yàn)開展之前，應(yīng)注重加強(qiáng)測(cè)量工作，應(yīng)針對(duì)于初始水位開展相應(yīng)測(cè)量。同時(shí)應(yīng)注重加強(qiáng)水位時(shí)間觀測(cè)，在抽水開始后，前10min之內(nèi)，應(yīng)定期進(jìn)行觀測(cè)，應(yīng)保障每分鐘至少1次。在10～30min左右，也需展開定期觀測(cè)，可以在每2min左右將次數(shù)控制在1次。在超過100min之后，時(shí)間應(yīng)適當(dāng)延長。

4.12正式降水

在試抽結(jié)束之后，如果試抽始終保持正常，則應(yīng)開展降水。通過相應(yīng)的基坑開挖，一直到地下水位之前，抽水時(shí)間應(yīng)控制在超過14d。如果水位未符合計(jì)算深度，應(yīng)保持每天觀測(cè)三次。如果水位符合計(jì)算深度，應(yīng)保持每天觀測(cè)一次。

5　結(jié)語

本文通過探討真空降水工程技術(shù)，希望充分解決復(fù)雜地層施工過程中，面臨一系列降水難題，促進(jìn)廣州地鐵實(shí)現(xiàn)良好的施工建設(shè)。廣州地鐵建設(shè)過程中，相對(duì)來說工程建設(shè)較為復(fù)雜，一旦降水效果難以保障，將難以實(shí)現(xiàn)良好效果。為此，需通過真空降水工程技術(shù)，實(shí)現(xiàn)廣州地鐵建設(shè)科學(xué)有效運(yùn)用。

[1]李繼然.真空深井降水技術(shù)及其在地鐵施工中的應(yīng)用[J].低碳世界，2013（24）：319～320.

[2]陳萬忠.真空深井降水技術(shù)在地鐵施工中的應(yīng)用研究[J].中國科技縱橫，2012（22）：18.

[3]馬宇，靳陳.超強(qiáng)真空降水工藝在軟土深基坑工程中的應(yīng)用[J].建筑施工，2013，35（4）：276～278.

[4]武金料.超大面積淺基坑真空小深井分區(qū)降水施工技術(shù)研究[J].上海鐵道科技，2013（4）：78～80.

U231+.3

A

1673-0038（2015）42-0254-02

2015-9-30

尹歆（1988-），男，助理工程師，本科，從事市政工程施工及質(zhì)量管理工作。