武漢地鐵三號線范湖站降水方案研究

施利 安永林

摘 要；在地下水發(fā)育的地方修建地鐵車站，經(jīng)常會遇到如何處理地下水的問題。為了更好地解決武漢地鐵三號線范湖站深基坑降水問題，首先對車站工程概況做了介紹，由于本車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻，墻底已進(jìn)入相對隔水層，墻體已有效阻隔了坑內(nèi)、外第四系砂層中的地下水水力聯(lián)系，為了降低坑內(nèi)外水頭差過大對圍護(hù)結(jié)構(gòu)的影響，本車站降水采用坑內(nèi)疏干降水、坑外設(shè)置減壓井的思路，并進(jìn)行了相應(yīng)的設(shè)計(jì)，包括基坑出水量、水泵選擇、降水井?dāng)?shù)量等。

關(guān)鍵詞：深基坑 降水設(shè)計(jì) 總涌水量

中圖分類號：U463 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）02（a）-0069-01

1 工程概況

武漢市軌道交通三號線第十一標(biāo)段范湖站土建工程位于青年路與常青路及規(guī)劃馬場角路交叉口的東側(cè)，沿規(guī)劃馬場角路下呈東西向布置，與2號線范湖站通過通道換乘。本站為地下三跨三層12.5m島式站臺，車站主體結(jié)構(gòu)外包尺寸為267×21.6×24.8m（長×寬×高），車站頂部覆土約3.3～3.6m。范湖站附屬工程包括6個(gè)出入口、4個(gè)緊急疏散口、3組風(fēng)亭及一個(gè)換乘通道；出入口及風(fēng)亭分設(shè)于規(guī)劃馬場角路兩側(cè)路邊。

2 降水井設(shè)計(jì)

由于本車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻，墻底已進(jìn)入相對隔水層（強(qiáng)風(fēng)化砂巖），墻體已有效阻隔了坑內(nèi)、外第四系砂層中的地下水水力聯(lián)系，為了降低坑內(nèi)外水頭差過大對圍護(hù)結(jié)構(gòu)的影響，本車站降水采用坑內(nèi)疏干降水、坑外設(shè)置減壓井的思路進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.1 疏干井設(shè)計(jì)

疏干井的布置，滿足基坑開挖及施工要求，確?；邮┕ぐ踩?、順利進(jìn)行。

對于降水過程中，基坑內(nèi)明水、降雨等外來水源不在方案設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。

按照上述原則，采用下式計(jì)算確定：

基坑降水總量按：Q=FSW計(jì)算，

其中，Q為基坑內(nèi)總抽水量（m3）；F為基坑面積（m2）；S為含水層頂板至設(shè)計(jì)安全水位面的距離（m）；W為含水層原天然平均含水率（%） 。

西端頭盾構(gòu)井：

F=28.3m×17.1m=483.93m2

S=13.5m

W=0.1

Q=653.2m3

車站主體：

F=241.9m×23m=5563.7㎡

S=12m

W=0.1

Q=6676.4m3

水泵選擇

根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，基坑內(nèi)疏干井采用選用QJ200-20-40型號深井潛水泵，揚(yáng)程是40m，電機(jī)功率為5.5kW，水泵小時(shí)流量為20 m3/h，所以，日抽水量為20×24=480m3/d。

降水井?dāng)?shù)量：

N=Q/q+1

q=單井出水量480m3/d

西端盾構(gòu)井 N=2.36口

車站主體 N=14.9口

根據(jù)基坑形狀、單井影響范圍及土層特點(diǎn)，還有業(yè)主對西端頭井的工期要求等，西端盾構(gòu)井實(shí)際布置4口降水井，車站主體實(shí)際布置15口降水井，2個(gè)基坑共布置降水井19口，本次未專門設(shè)計(jì)觀測井，以部分降水井兼觀測井。

根據(jù)基坑工程經(jīng)驗(yàn)，為達(dá)到基坑干開挖要求，疏干井井深一般在基坑內(nèi)深度為40m～45m。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，本工程主體基坑共布置疏干井19口，具體分布情況見表1：

2.2 減壓井設(shè)計(jì)

武漢市常年地下水位大致為地下8m，范湖站地下連續(xù)墻為落地式地連墻，隔斷基坑內(nèi)外水系，當(dāng)基坑內(nèi)水位降至一定程度時(shí)，基坑內(nèi)外水位差加大，導(dǎo)致地連墻承受的壓力加大，從而對圍護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性造成極大影響。

因此在基坑外側(cè)應(yīng)加設(shè)減壓井，減壓井同時(shí)兼作監(jiān)測井的作用，當(dāng)基坑內(nèi)降水井工作一段時(shí)間后測得坑外減壓井水位未下降，則說明圍護(hù)結(jié)構(gòu)封閉性較好，需要適當(dāng)?shù)慕档涂油馑?，此時(shí)應(yīng)在基坑外設(shè)置減壓井。

基坑外布置減壓井?dāng)?shù)量的計(jì)算如下：

（1）

式中：Q為基坑降水出水量（m3/d）；k為滲透系數(shù)，按降水經(jīng)驗(yàn)，取k=12m/d；m為含水層厚度，M=31m；S為基坑中心水位降。

按上述抗突涌驗(yàn)算，取S=13m；R為降水期間影響半徑，取R=252m；r0為大井園概化半徑，取r0=0.29（a+b）=0.29×（267+21.6）=84m。

計(jì)算結(jié)果：

Q=23574 m3/d

單井抽水量計(jì)算：

=120×3.14×0.25×15×=3595 （注：r井管內(nèi)徑0.25；l濾管長度15m）

水泵選擇

根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，基坑外減壓井選用QJ200-150-33型號深井潛水泵。揚(yáng)程為33m，電機(jī)功率為5.5kW；水泵小時(shí)流量150 m3/h，所以日抽水量為150×24=3600m3/d，大于單井涌水量3595m3/d，滿足要求。

降水井?dāng)?shù)量：

根據(jù)公式：N=Q/q+1

N=8口

為盡量使降落漏斗平緩，經(jīng)優(yōu)化布置，天漢降水軟件模擬計(jì)算后，實(shí)際需要8口減壓井，就能很好地將承壓水降至4m～7m標(biāo)高，方能滿足基坑安全要求。

根據(jù)降水需要，基坑外降水井采用40m深井即可滿足要求。

當(dāng)基坑內(nèi)降水井工作一段時(shí)間后測得坑外減壓井水位也有相應(yīng)的下降時(shí)，則說明圍護(hù)結(jié)構(gòu)封閉性不是很好，有大量水通過縫隙流入到坑內(nèi)，需要加大坑內(nèi)降水力度，而此時(shí)坑外則不能大量降水，以免對周圍房屋、管線等造成影響，此種情況可適當(dāng)減少減壓井的數(shù)量，布置到合理的位置即可。

3 結(jié)語

（1）為了降低坑內(nèi)外水頭差過大對圍護(hù)結(jié)構(gòu)的影響，本車站降水采用坑內(nèi)疏干降水、坑外設(shè)置減壓井的思路進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（2）必須在地下連續(xù)墻全封閉后才能進(jìn)行抽水；同時(shí)進(jìn)行降水觀測，內(nèi)容包括井涌水量（Q）、水位降深（S），以掌握動態(tài)，指導(dǎo)降水運(yùn)行，不斷優(yōu)化降水運(yùn)行方案。

參考文獻(xiàn)

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