淺談地鐵隧道淺埋暗挖施工降水技術(shù)

1、淺談地鐵隧道淺埋暗挖施工降水技術(shù)摘要：淺埋暗挖隧道施工成功與否的關(guān)鍵在于地下水的處理。某隧道工程實(shí)施了洞外管井降水，效果顯著，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)為同類地鐵隧道施工提供了理論依據(jù)和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。并結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)歸納、總結(jié)出了有效的解決對策，為后續(xù)類似問題的解決提供參考和借鑒。關(guān)鍵詞：地鐵隧道；淺埋暗挖；降水在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的當(dāng)今社會(huì)中，人們的工作和出行節(jié)奏變快，城市交通要求快捷方便，為了解決這一交通問題，許多城市在地面無法滿足交通需求的情況下往往選擇向地下空間發(fā)展，而地鐵是當(dāng)今社會(huì)公認(rèn)的解決城市交通樞紐問題的唯一途徑。淺埋暗挖法是在距離地表較近的地下進(jìn)行各種類型地下洞室暗挖施工的一種方法；淺埋暗

2、挖法具有靈活多變、不拆遷、不影響交通、不破壞環(huán)境、綜合造價(jià)較低、隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，在地鐵隧道施工中，由于城市建筑物、管線等原因，需要對一些隧道進(jìn)行暗挖法施工，必須保證在無水的環(huán)境中作業(yè)，那么暗挖隧道施工降水技術(shù)就顯得至關(guān)重要。該技術(shù)主要是設(shè)計(jì)大口徑、大間距降水井，用潛水泵抽水使局部地下水位降至施工作業(yè)面以下，達(dá)到無水施工，這為同類地鐵施工提供了降水方法和理論依據(jù)。1 工程實(shí)例某地鐵工程隧道頂部覆土層：主要為雜填土及素填土層、砂質(zhì)粉土層。該地層土體較疏松，自穩(wěn)性較差；受地表水補(bǔ)給，地下水位在地表下約1. 5m。隧道洞身穿越土層主要為砂質(zhì)粉土夾粉砂，弱透水性，中密狀為主，薄層狀構(gòu)造，下部多

3、夾粉砂、細(xì)砂薄層。土體滲透性相對較好，在10-4cm/s10-3cm/s數(shù)量級(jí)左右，土層飽和水情況下，擾動(dòng)易液化，另外若出現(xiàn)流沙、管涌均會(huì)造成開挖面失穩(wěn)。下臥層主要為砂質(zhì)粉土層。該工程所處地層的水平和垂直滲透系數(shù)不同，水平滲透系數(shù)較大,水力聯(lián)系較強(qiáng)，垂直滲透系數(shù)較小，所以在暗挖隧道的兩側(cè)施做咬和樁旋噴樁和深孔。地表注漿止水帷幕與兩端明挖基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)連接，形成封閉結(jié)構(gòu)，截?cái)嗟叵滤a(bǔ)給。2 方案選擇原方案采用深井降水，但大部分降水井的出水量很小，降水效果達(dá)不到施工要求。為了使洞內(nèi)開挖能在無水的條件下進(jìn)行，同時(shí)更好地控制沉降，采取了洞內(nèi)輕型井點(diǎn)、地面深井降水的聯(lián)合降水系統(tǒng)，詳見圖1。圖1 降水示意

4、圖井點(diǎn)系統(tǒng)的涌水量按降水井理論進(jìn)行計(jì)算1-2。該工程地下水表現(xiàn)為第四系松散巖類潛水，主要賦存于場區(qū)淺部人工填土及其下部砂質(zhì)粉土層內(nèi)，具有各向異性特別是淺部填土層約2 m厚，透水性良好，下部粉性土層透水性較弱。可按無壓非完整井進(jìn)行計(jì)算。2.1 井點(diǎn)管埋深計(jì)算H=3.7+1.0+1/10×0.5=4.7 m取5.0 m。2.2 涌水量計(jì)算利用公式，將上述參數(shù)值代入，得Q=13.5 m3/d。2.3 單根井點(diǎn)管出水量計(jì)算主管道選用不小于覫100 mm鋼管，濾管和吸水管均用覫40 mm PVC管。2.4 井點(diǎn)數(shù)量及間距井點(diǎn)數(shù)量N=1.1×Q/q=1.1×13.5/7.6=

5、2根。因?yàn)榧傧氚霃綖? m，換算成斷面布置根數(shù)則為3 m/根，與實(shí)際相同。2.5 抽水設(shè)備的選擇一般按涌水量、滲透系數(shù)、井點(diǎn)管數(shù)量與間距、降水深度及需用水泵功率等綜合數(shù)據(jù)來選定水泵的型號(hào)。降水設(shè)備采用射流泵QJD-60型，配用功率7.5 kW，可帶井點(diǎn)根數(shù)3050根，總管長4060 m，符合隧道開挖要求。3 地表降水施工技術(shù)措施（1）降水前以清水洗泵，將泥漿、沉碴等沖掉，保持水路通暢，然后將潛水泵下到設(shè)計(jì)深度抽水至沉淀池。（2）地面鉆孔前，須探明孔位處確無地下管線后方可鉆孔，否則調(diào)整井位。（3）按照降水井內(nèi)水量大小，確定降水時(shí)間，隧道開挖前10d開始抽水，根據(jù)開挖情況保持開挖面附近有3口井同時(shí)

6、降水。（4）全面進(jìn)行抽水施工前應(yīng)先進(jìn)行抽水試驗(yàn)，以確保單井出水量和降水深度滿足設(shè)計(jì)要求。按抽水井動(dòng)水位波動(dòng)值不超過水位降深1%，出水量波動(dòng)值不超過正常出水量5%的要求,調(diào)試抽水設(shè)備，以達(dá)到穩(wěn)定抽水。（5）抽水工作由專人負(fù)責(zé)，做好水位觀測及監(jiān)測記錄，根據(jù)水位及水量變化情況及時(shí)采取調(diào)整措施。（6）水泵必須下放到設(shè)計(jì)深度。泵管連接緊密不透水，抽出的水須經(jīng)沉淀符合排放標(biāo)準(zhǔn)后方可排入市政污水井。（7）開始降水后，應(yīng)隨時(shí)了解動(dòng)態(tài)變化，進(jìn)行監(jiān)控量測，了解隧道周圍土體沉降量及對建筑物或管道等的影響。必要時(shí)采取措施(如加固、設(shè)回灌井等措施，防止發(fā)生事故34。如隧道埋深較大，可配合隧道地而深井降水，組成聯(lián)合降水系

7、統(tǒng)，其效果明顯。聯(lián)合降水系統(tǒng)對流砂的防治往往比中一純注漿效果明顯得多，經(jīng)降水含水砂層迅速固結(jié)，使掌子而干燥、穩(wěn)定性好，再配合注漿，使隧道內(nèi)作業(yè)的安全性大大提高，可顯著提高洞內(nèi)工作效率與進(jìn)度。井點(diǎn)降水的影響范圍比深井降水的影響范圍明顯減小，但對于周邊有建筑、又必須降水的工程，不失是個(gè)好方法；再配合回灌井與水位觀測孔，又可起到減少沉降的作用。4 結(jié)語淺埋暗挖隧道施工成功與否的關(guān)鍵在于地下水的處理，起松區(qū)間段在施工中實(shí)施了洞外管井降水，成功的采用地表降水及洞內(nèi)輕型井點(diǎn)降水相結(jié)合的降水措施，充分降低地層中的地下水位效果顯著，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)為同類地鐵隧道施工提供了理論依據(jù)和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。保證了淺埋暗挖法在無水條件下施工，該技術(shù)值得在富含水地質(zhì)條件下的城市地鐵隧道施工中推廣應(yīng)用。參考文獻(xiàn)：1關(guān)寶樹.隧道工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)集M.北京：人民交通出版社，2003：1-6.2中鐵隧道集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究所.DBJ 01-96-2004淺