淺談明挖隧道降水設(shè)計與施工在北京市廣渠路東延隧道工程3#標(biāo)段中的應(yīng)用

韓偉

摘要：隨著我國交通網(wǎng)絡(luò)的不斷完善，各城市的隧道建設(shè)已全面展開，使得我國隧道工程項目數(shù)量逐漸增加。本文以北京市廣渠路東延（怡樂西路～東六環(huán)路）隧道工程3#標(biāo)段為例，介紹了明挖隧道中降水施工工藝的技術(shù)原理。從基坑降水處理、降水井的施工等方面，闡述了明挖隧道中降水施工工藝的技術(shù)應(yīng)用，對提升施工安全性和降低處理成本起到很大的作用。該工程在要求周邊道路沉降量小、工期緊的情況下，采用合理的降水施工工藝，既加快了施工進(jìn)度，又有效提高了隧道工程質(zhì)量，較好地解決了隧道施工中基坑漏水、滲水的問題。

關(guān)鍵詞：明挖隧道;降水施工;施工工藝

緒論：明挖施工是一種重要的隧道開挖方式，在施工過程中，容易出現(xiàn)滲水或漏水的問題，對工程質(zhì)量和安全造成影響。因此，相關(guān)施工人員應(yīng)當(dāng)采取一定的降水處理措施，確保施工的安全性和隧道工程的施工質(zhì)量。

在隧道開挖過程中對于降水的處理，首先，應(yīng)當(dāng)妥善分析施工所在地的地質(zhì)條件以及周邊環(huán)境的具體情況，判斷工程整體的施工需求。其次，盡可能采用降低基坑開挖范圍內(nèi)水含量的方式，減少基坑滲水問題的出現(xiàn)，滿足隧道開挖的安全要求和質(zhì)量要求。

根據(jù)大量的工程現(xiàn)狀來看，采取有針對性的技術(shù)工藝進(jìn)行降水處理，可以使施工過程中滲水、漏水問題出現(xiàn)的頻率減少，施工質(zhì)量顯著提高，安全性得到保障。同時，減少了后續(xù)處理滲水、漏水問題的工作量，節(jié)約施工成本，使整個隧道工程的經(jīng)濟(jì)效益有所提高。此外，隧道降水施工工藝的有效應(yīng)用，可以使施工環(huán)節(jié)中產(chǎn)生的廢水得到及時處理，減少對周邊生態(tài)環(huán)境造成的污染，符合綠色施工理念，對我國低碳環(huán)保事業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

基于此，本文結(jié)合筆者自身經(jīng)歷的北京市廣渠路東延（怡樂西路～東六環(huán)路）隧道工程3#標(biāo)段。選擇適當(dāng)?shù)拿魍谒淼澜邓に?，分析正確的施工方法，以期能夠提高明挖隧道降水處理水平，為我國隧道工程的建設(shè)提供一定參考。

一、工程概況

（一）隧道工程的設(shè)計概要和土質(zhì)特征

廣渠路東延（怡樂西路～東六環(huán)路）3#標(biāo)段某隧道工程起點(diǎn)接廣渠路二期預(yù)留高架，終點(diǎn)與東六環(huán)路相交，起止樁號K14+660～K16+300，隧道全長為1640m，隧道整體較寬。本隧道的開挖采用明挖法，隧道主體為閉合框架結(jié)構(gòu)，設(shè)計時速為每小時80km，覆土厚度最高值為5.5m，開挖寬度最大是30.3m。根據(jù)施工前的考察，我們得知該隧道工程所在地的土質(zhì)以粉質(zhì)黏土、粉土以及黏性土為主，也含有一定量的砂類土。

本工程降水設(shè)計為線狀降水，線路總長1.6km，降水工程復(fù)雜程度為復(fù)雜，設(shè)計安全等級為一級。降水井布置在基坑內(nèi)，南北各一排，距結(jié)構(gòu)邊線2.5m，間距8.5m，降水井設(shè)計井徑為600mm，設(shè)計深度27m;觀測井布置在基坑外側(cè)，基坑南北兩側(cè)各布置一排，紅線南北兩側(cè)各布置一排，間距40m，具體布置情況下圖1-1-1，基坑抽水周期按360天考慮。

（二）隧道工程周邊地下水特征

隧道工程周邊地下水特征是施工前應(yīng)當(dāng)著重勘測的要點(diǎn)，該隧道工程的周邊地下水主要來源于自然降水供給，受季節(jié)性降雨影響較大。在勘察過程中，還發(fā)現(xiàn)該隧道工程的周邊地下水深度存在波動變化的情況，全年高水位集中于夏季，地下水深度通常在11m～18m之間。

二、施工技術(shù)難點(diǎn)

（一）根據(jù)設(shè)計要求，明挖隧道基坑在開挖和主體結(jié)構(gòu)施工過程中，需保證地下水水位在開挖面以下，局部地區(qū)需不停地進(jìn)行抽水作業(yè)，水量極大，給施工場區(qū)排水造成很大的壓力。

（二）降水過程中，局部降水量大的區(qū)域容易出現(xiàn)地表沉降，對施工現(xiàn)場周邊道路和地下專業(yè)管線有一定的影響，給現(xiàn)場施工帶來一定難度。

三、具體技術(shù)應(yīng)用

施工前，全面熟悉地勘報告及設(shè)計圖紙，并制定施工方案，對工人進(jìn)行技術(shù)、安全交底。檢查設(shè)備性能，確保正常運(yùn)轉(zhuǎn)。合理布置施工現(xiàn)場，選用符合設(shè)計要求的透水性材料處理地基。具體而言，明挖隧道降水施工要點(diǎn)如下：

（一）施工工藝流程

施工準(zhǔn)備→井點(diǎn)測量定位→鉆機(jī)就位、調(diào)整→鉆孔至設(shè)計深度→吊放井管→回填砂礫過濾層→洗井→安裝試抽→正式抽水→完畢后封井。

（二）明挖隧道施工之前的準(zhǔn)備工作

在進(jìn)行隧道基坑開挖前，技術(shù)人員需要針對通州區(qū)廣渠路的周邊地形和地質(zhì)進(jìn)行勘測和數(shù)據(jù)搜集，對勘測所獲得的工程資源與數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，對整個隧道挖掘施工過程進(jìn)行全面考察，避免因為專業(yè)接口不同導(dǎo)致施工方案的細(xì)節(jié)遺漏，提高施工方案的準(zhǔn)確性。

技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)在明確隧道工程的地質(zhì)情況與地下水位情況后，展開全面的數(shù)據(jù)核對工作，確保設(shè)計資料與實際情況相吻合，做好施工前期的準(zhǔn)備工作。如果技術(shù)人員在實地考察過程中發(fā)現(xiàn)施工設(shè)計方案與實際情況存在偏差，應(yīng)當(dāng)立即調(diào)整和優(yōu)化施工方案，避免因施工方案與實際狀況不相符合而影響后期施工進(jìn)度。

（三）降水井的施工處理

降水井的施工工藝應(yīng)用是隧道工程降水處理的關(guān)鍵。具體而言，需要開展以下幾個方面的工作：

1.檢查鉆機(jī)情況

鉆機(jī)是降水處理工藝應(yīng)用的關(guān)鍵設(shè)備，在鉆機(jī)進(jìn)場之前，設(shè)備管理人員首先應(yīng)當(dāng)對鉆機(jī)進(jìn)行全面的安全檢查，確保鉆機(jī)運(yùn)行良好，鉆頭、孔位以及磨盤的精準(zhǔn)度都能符合相關(guān)要求，做好校準(zhǔn)工作，盡可能降低施工誤差，為后期施工提供更好的支持。

2.管井鉆孔作業(yè)

本工程鉆進(jìn)方法采用反循環(huán)鉆機(jī)鉆進(jìn)成孔，鉆孔直徑600mm，管井鉆孔作業(yè)首先需要操作人員將鉆機(jī)套管與作業(yè)面設(shè)置為垂直角度，確保誤差不超過1%。在鉆進(jìn)的過程中，工作人員需要對管井水位變化進(jìn)行實時記錄，研究水位的變化規(guī)律，控制施工效果。同時，針對管井的涌沙量數(shù)據(jù)進(jìn)行觀察和分析，確保施工過程的合理性，在完工后還需要確定水位達(dá)到相關(guān)要求，再開展下一環(huán)節(jié)的施工。

3.完成清孔換漿作業(yè)

當(dāng)鉆孔中存在雜質(zhì)時，降水處理的施工質(zhì)量難以得到有效保證，甚至?xí)绊懯┕さ陌踩?。因此，在完成鉆孔作業(yè)后，施工人員應(yīng)該對鉆孔進(jìn)行清洗，避免出現(xiàn)井壁坍塌問題，提高基坑挖掘質(zhì)量和安全性。

4.安裝井管

在井管安裝的過程中，應(yīng)當(dāng)將井管按照設(shè)計要求進(jìn)行排列和組合，控制好下管的底部標(biāo)高，將不同的井口標(biāo)高設(shè)置到同一水平位置。井管在入孔的過程中需要保持平穩(wěn)，井管兩側(cè)應(yīng)該開展找平處理，在濾水管上加裝扶正器，保障間隙的合理性。

5.濾料的回填與洗井

濾料的回填工作中，應(yīng)做好校正處理，將中粗砂與碎石按1：1的比例混合，用這些石料作為降水井的濾料，避免周邊的粉質(zhì)黏土進(jìn)入到降水井中。此外，還需要讓填料和作業(yè)地面保持在5m范圍內(nèi)，再利用黏土進(jìn)行回填夯實處理。在濾料回填作業(yè)完成之后，還應(yīng)當(dāng)利用活塞完成洗井工作，也能通過空氣壓縮機(jī)和活塞進(jìn)行聯(lián)合的方式對降水井進(jìn)行全面性的清洗，這樣可以提高降水效果。

6.抽水與封井操作

降水處理過程中，需要為降水井配備潛水泵，通過潛水泵對降水井來完成抽水作業(yè)，提高抽水效果，保障抽水能力符合標(biāo)準(zhǔn)要求。施工人員在回填基坑完成后，還應(yīng)當(dāng)根據(jù)工程的實際降水情況做好水位測量工作，根據(jù)具體降水情況和季節(jié)水位變化，確定最佳封井時機(jī)。本工程封井方案為停止抽水后，取出水泵，回填級配碎石至基坑底以下30cm，再澆筑素混凝土至封井法蘭底，加蓋封井法蘭，擰緊法蘭螺栓，最后在井口澆筑微膨脹混凝土，完成封井。封井方案見下圖3-3-1：

（四）基坑降水要點(diǎn)分析

明挖法的基坑降水處理，通常采用管井降水的施工方式。在具體的施工過程中，施工人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)工程實際需求挖掘排水溝，根據(jù)施工開始前的降水試驗結(jié)果和地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)，安排具體的施工作業(yè)。確定工程降水井和排水溝的具體位置，建立降水井，集中處理隧道基坑中的地下水，確保地下水能夠得到良好排放，隨后再進(jìn)行挖掘工作。具體的施工要點(diǎn)：

1.施工前做好降水處理和分析工作

在隧道基坑開挖之前，首先做好降水處理工作，工作時長通常在兩個月左右。本工程利用沉淀池沉淀降水井抽排水的方式進(jìn)行地下水凈化處理;進(jìn)行隧道井點(diǎn)的水位變化監(jiān)測，嚴(yán)密監(jiān)控水泵運(yùn)作狀態(tài)，保障地下水水位在基坑開挖面一米以下;同時記錄和保存降水量、降水時間等數(shù)據(jù)信息，在后續(xù)的施工中用以參考，提高降水處理工作的科學(xué)性。

2.基坑周邊水位處理

本工程隧道基坑采用地下連續(xù)墻和內(nèi)支撐的支護(hù)形式，降水方式為坑內(nèi)降水。由于本工程位于北京市通州區(qū)主干道，社會交通壓力大，周圍居民建筑物多，對于地面沉降較為敏感，為此，本項目在基坑以外5m位置設(shè)置地下水位監(jiān)測點(diǎn)，并在基坑以外20m位置設(shè)置回灌井，延隧道方向每20m設(shè)置一個監(jiān)測點(diǎn)和回灌井。一旦監(jiān)測點(diǎn)水位下降至警戒點(diǎn)以下即停止隧道內(nèi)降水，并于回灌井進(jìn)行回灌作業(yè)，避免基坑外地面因地下水水位降低出現(xiàn)沉降。

3.降水過程中的廢水處理

由于隧道開挖深度約為20m，且北京市通州區(qū)地下水水位較高，設(shè)計方案為基坑內(nèi)南北兩側(cè)各設(shè)置一排降水井，井中間距8.5m，距基坑內(nèi)壁2.5m，井深26m，隧道施工區(qū)域內(nèi)每日降水，抽水量極大，約為5000m3/天。為保證降水井正常運(yùn)行，于基坑頂兩側(cè)分別設(shè)置一根D=500mm的焊接鋼管排水管道，集中收集降水井廢水，在基坑兩側(cè)每隔100m設(shè)置一座沉淀池，集中進(jìn)行沉淀凈化處理后排入現(xiàn)況雨水管道。如出現(xiàn)大規(guī)模降雨天氣，即停止坑內(nèi)施工，同時停止大規(guī)模降水作業(yè)，降低周圍現(xiàn)況雨水管道的排水壓力。

結(jié)語

明挖隧道中，采取有針對性的技術(shù)工藝進(jìn)行降水處理，能夠為后期隧道工程的繼續(xù)建設(shè)和順利完工奠定基礎(chǔ)，有效提高隧道工程的安全性。

通過北京市廣渠路東延（怡樂西路～東六環(huán)路）隧道工程3#標(biāo)段實踐證明：施工過程中，關(guān)注基坑降水處理、降水井施工處理、隧道基坑的排水處理，能夠保障明挖隧道降水處理效果。并且，明挖隧道降水施工工藝流程相對簡單，有利于加快施工進(jìn)度，縮短施工周期，給施工企業(yè)帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

但是明挖隧道中降水施工對基坑周邊地下水水位影響較大，對附近建筑物和社會道路有較大影響。因此，在進(jìn)行明挖隧道降水施工過程中，相關(guān)施工人員和技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)施工項目的具體需求，認(rèn)真檢查周邊地質(zhì)、環(huán)境情況、地下水位，根據(jù)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗進(jìn)行施工工藝與方案的選擇，因地制宜，謹(jǐn)慎操作。作為工程技術(shù)人員，我們在加強(qiáng)專業(yè)知識學(xué)習(xí)、提升自身專業(yè)素質(zhì)的同時，有必要通過實際運(yùn)用，保證施工效果，消除施工工藝流程中的安全隱患。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫琳，李云安，魯賢成，陳琦文，胡樂健，石文祥.基坑開挖及降水對周邊地鐵隧道變形的影響分析[J].安全與環(huán)境工程，2020，27（04）：207-214.

[2]李志.地鐵區(qū)間隧道暗挖法施工因預(yù)降水而誘發(fā)地表沉降分析[J].城市軌道交通研究，2020，23（05）：46-48+53.

[3]石君鋒.隧道降水施工對既有市政管線隧道的影響研究[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2019（09）：192+194.

[4]陳玉清，林本海，張瑋鵬.溶洞塌陷和降水對地鐵隧道的影響分析——以廣州地鐵八號線北延段巖溶與深厚富水砂土組合地層為例[J].建筑監(jiān)督檢測與造價，2019，12（Z1）：25-31.

[5]北京市廣渠路東延（怡樂西路～東六環(huán)路）隧道工程3#標(biāo)段降水施工圖.