井點(diǎn)降水在地鐵深基坑施工中的應(yīng)用

1、<p>　　井點(diǎn)降水在地鐵深基坑施工中的應(yīng)用</p><p>　　摘 要：井點(diǎn)降水是地鐵深基坑施工中常見(jiàn)折措施，但在淤泥質(zhì)土層中降低地下水位存在涌水、降水難等問(wèn)題，因此，技術(shù)難度較大。 </p><p>　　本文通過(guò)介紹南京地鐵Ⅰ號(hào)線西延線元~中區(qū)間工程的井點(diǎn)降水施工方案實(shí)例，詳細(xì)闡述了地鐵深基坑降水施工中存在的問(wèn)題，及如何調(diào)整降水方案，實(shí)現(xiàn)成功降水。對(duì)類(lèi)似工程具有較好的借鑒作用

2、。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：地鐵；深基坑；淤泥質(zhì)土層；井點(diǎn)降水 </p><p>　　中圖分類(lèi)號(hào)：U213+3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A </p><p><b>　　1 .工程概況 </b></p><p>　　南京地鐵Ⅰ號(hào)線西延線元~中區(qū)間工程，兩端起止里程XK2+325.1~XK3+477.1，全長(zhǎng)1152m，為明挖隧

3、道。為確保基坑穩(wěn)定，基坑采用鉆孔樁與攪拌樁相互咬合25Cm做止水帷幕、攪拌樁對(duì)基底加固。整個(gè)區(qū)間處在直線上，基坑開(kāi)挖深度11 m左右，要求地下水降到基坑開(kāi)挖底板下2.5 m，即地下水降深13.5 m。 </p><p>　　場(chǎng)地地貌屬長(zhǎng)江漫灘，地面高程在5.2~6.0之間不等。西延線場(chǎng)地內(nèi)主要為村莊、耕地及道路、溝、塘和橫跨線路兩條河，其地表水系較發(fā)育。場(chǎng)地地下水水位接近地表，年變幅小于1.0m。由于承壓含水層埋

4、藏較淺，則承壓層成為影響地鐵施工的主要含水層。 </p><p>　　本工程降水的主要難點(diǎn)為②－2b4層，該層為飽含地下水，高壓縮性，流塑的淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，且該層在全段均有分布。 </p><p>　　2.降水方案及調(diào)整過(guò)程 </p><p>　　2.1 降水方案及設(shè)計(jì)原則 </p><p>　　將電滲、噴射井點(diǎn)、管井井點(diǎn)、深管井點(diǎn)等幾種降水

5、方式的效益合理性進(jìn)行對(duì)比，同時(shí)考慮到降水方式對(duì)基坑開(kāi)挖和后續(xù)工程的影響程度，根據(jù)本工程在②～2b4淤泥質(zhì)粉粘土弱透水層中降水及中強(qiáng)承壓水的實(shí)際情況及施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)元～中區(qū)間基坑降水總體方案采用疏干井和減壓井兩種降水方法進(jìn)行降水最優(yōu)化。 </p><p>　　(1)利用深井泵法和真空泵抽水，真空泵主要是在土方開(kāi)挖前期使用，針對(duì)滲透系數(shù)小的土層中深層水，可在深管井點(diǎn)內(nèi)產(chǎn)生真空，從而加速土中地下水向井點(diǎn)中涌入，從而提高降

6、水效果；后期使用深井泵降水，可每口井內(nèi)放入1臺(tái)深井泵，每3口井接1臺(tái)真空泵，進(jìn)行變流量，間斷性抽汲地下水，起減壓和疏干作用，對(duì)②～2b4淤泥質(zhì)粉粘土弱透水層起疏干井作用，對(duì)承壓透水層起減壓降水作用，保證基坑基層穩(wěn)定，滿足基坑干開(kāi)挖施工的要求。 </p><p>　　(2)通過(guò)降水提高夾粉砂層的②～2b4淤泥質(zhì)粉粘土的強(qiáng)度，以提高土體的水平抗力，減少基坑和周?chē)鼗两怠?</p><p>　

7、　(3)通過(guò)即時(shí)降水，降低下部承壓含水層的水頭高度，防止基坑底板的突隆現(xiàn)象產(chǎn)生。 </p><p><b>　　2.2 降水設(shè)計(jì) </b></p><p>　　XK2+325.1～XK3+477.1，將②～6d1～2層以上（39m）為潛水含水層，其下粉質(zhì)粘土為不透水層，在8.5m下附近為夾粉砂層，地下水水位接近地表，基坑開(kāi)挖范圍1152×12.1m，為狹長(zhǎng)條

8、形基坑，開(kāi)挖深度11米，地下水位須降到基礎(chǔ)開(kāi)挖底面下2.5米，因此地下水位降深為13.5米。降水井深度均為16米，間距14米，沿基坑中心線方向布置，總數(shù)為81口。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)所處地層以淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土為主，所以區(qū)間基坑設(shè)計(jì)采用疏干井和減壓井兩種進(jìn)行施工降水，但在8.5米下附近為夾砂層，因此降水的關(guān)鍵在于設(shè)法加快地下水的滲透速度，基坑初期采用疏干井降水為主，以深井管井降水為輔助的深層降水方法。開(kāi)挖至基底以后，主要依靠深井管井降水保持水位穩(wěn)定。

9、</p><p>　　2.3降水井管設(shè)計(jì) </p><p>　　疏干井與減壓井的構(gòu)造相同。井管為鋼筋砼管，分為普管，濾管，沉砂管三個(gè)部分，上部為4m的普管，下部為1m的沉砂管，其余部分為濾管。底部用鋼板封閉。井管高出地面50㎝，管井濾層最外層為綠豆砂，半徑2～4。中間層為尼龍濾網(wǎng)，孔徑60目，內(nèi)層為塑絲。深井管井施工技術(shù)要求： </p><p>　　①采用200型水

10、文鉆孔機(jī)鉆孔，孔徑為700㎜，一徑到底，超鉆50～80㎝，以防止砂礫沉淀。 </p><p>　?、诰苤睆綖棣?60㎜，單節(jié)管長(zhǎng)為4米，濾管孔徑大于35㎜，密度不小于30%。 </p><p>　?、勖抗?jié)管連接必須是全縫焊接，對(duì)直,保證井管與孔壁間距不小于15㎝，并用直徑2～4㎜綠豆砂從底向上填充，孔口1m，用粘土封實(shí)。 </p><p><b>　　2

11、.4降水效果 </b></p><p>　　降水井施工后，各井動(dòng)水位均在13 m（即基底下3 m左右），抽水流量均在2.3~3.0m3/h，含泥量均在1/20000以下。在降水20天后，基坑開(kāi)挖時(shí)，土體凝固成形；經(jīng)雨水淋濕后，松軟，呈流塑狀。 </p><p>　　在里程XK3+477.1~XK3+456基坑開(kāi)挖至地面下9米后，1#降水井井管傾斜，由于抽水停止時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，造成井內(nèi)

12、涌水，隨后井壁涌砂；隨著時(shí)間的推移，由于暴露時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，部分地段出現(xiàn)管涌現(xiàn)象，并逐漸增多增大。在坑外增設(shè)兩口降壓井后，其管涌現(xiàn)象得到控制，基坑降水恢復(fù)正常。 </p><p><b>　　2.5調(diào)整方案 </b></p><p>　　2.5.1管涌原因分析 </p><p>　　管涌形成主要原因：①由于地基加固攪拌樁施工，阻礙土體滲水；②由于地基

13、加固攪拌樁施工時(shí)，穿透承壓層，造成基底土體撓動(dòng)；③承壓水頭過(guò)高，超出地面20~30Cm；④②-3c3夾層較薄，為液化土層。 </p><p>　　2.5.2調(diào)整方案 </p><p>　　(1)基坑內(nèi)降水： </p><p>　　基坑內(nèi)降水主要適用于里程XK2+850.9~XK3+171.42，其②-2b4和②-2-1b4粘土層較厚（層厚25~35米）地段，基坑開(kāi)挖

14、深度達(dá)10米；在原設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，將井間距調(diào)整為10米，增大井管數(shù)量。 </p><p>　　(2)基坑內(nèi)疏干與基坑外降壓 </p><p>　　在里程XK3+171.42~XK3+477.1和XK2+325.1~XK2+850.9段，②-2b4、②-2-1b4和②-3c3層較薄，降水作業(yè)受潛水和承壓水影響較大，且基底下2~3米為②-3c3（或②-5d2-3）層，含水富足，特采取坑內(nèi)疏干

15、與坑外降壓相結(jié)合方式。 </p><p><b>　　2.6增補(bǔ)方案 </b></p><p>　　2.6.1增補(bǔ)原因 </p><p>　　由于設(shè)計(jì)時(shí)圍護(hù)結(jié)構(gòu)在粘土層層的入土深度小于基坑開(kāi)挖深度，加之圍護(hù)樁底處于流塑狀的淤泥質(zhì)粘土層，而原設(shè)計(jì)基坑疏干降水僅保證基坑開(kāi)挖要求（基底下2~3m），不能很好的使樁底下一定厚度的流塑狀土層的物理力學(xué)性能

16、得以改善。為確?；娱_(kāi)挖順暢，經(jīng)研究分析，在元~中區(qū)間降水調(diào)整方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行坑外深井疏干降水。以增大土體與樁體的摩阻系數(shù)、改善樁底土體承載力，從而減小基坑開(kāi)挖過(guò)程的側(cè)向變形和圍護(hù)結(jié)構(gòu)下沉，同時(shí)減小施工干攏。 </p><p>　　2.6.2降水增補(bǔ)方案 </p><p>　　從以上水文地質(zhì)資料及現(xiàn)場(chǎng)施工情況分析，XK2+850~XK2+940段坑內(nèi)降水施工后，已基本能確?；娱_(kāi)挖要求，但

17、由于承壓水頭（在冠梁頂面10~20㎝）過(guò)高，且受淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土影響較大，造成基坑開(kāi)挖時(shí)失穩(wěn)。為了確保基坑穩(wěn)定開(kāi)挖，現(xiàn)主要采取在線路南側(cè)增補(bǔ)深井，降水疏干圍護(hù)樁底下一定厚度土層的地下水，達(dá)到改善土體的力學(xué)性能，增大土體與樁間摩阻力的同時(shí)提高土體承載能力。 </p><p>　　3 .施工中常出現(xiàn)的問(wèn)題及防范措施 </p><p><b>　　3.1降水困難 </b>&l

18、t;/p><p>　　3.1.1降水中出現(xiàn)的問(wèn)題 </p><p>　　在降水過(guò)程當(dāng)中,降水后的水位滿足不了到基底以下3m的要求,降水工作困難。 </p><p>　　3.1.2原因分析 </p><p>　　產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因如下：降水井的深度不夠、井徑太小或井間距過(guò)大,引起降水后水位達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)高。降水井的濾料質(zhì)量不好、洗井不徹底,引起降

19、水井工作不正常。 </p><p>　　3.1.3解決措施 </p><p>　　(1）降水井鉆孔完畢后由專人進(jìn)行量測(cè),確保井深 滿足要求;加大井徑以增加接觸面積,可以有效改善其透水性能;在地下水很豐富時(shí)減少井間距可較大提高降水效果。 </p><p>　　(2）濾料必須經(jīng)過(guò)篩選,選取粒徑合適的級(jí)配碎石, 一般粒徑≤50mm,所篩濾料碎石進(jìn)行清洗,嚴(yán)格控制濾料回填的

20、時(shí)間及高度;采用活塞往復(fù)洗井的方法,利用活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的壓力把孔內(nèi)沉渣清出,然后再下泵抽水,抽水過(guò)程中注意觀測(cè),時(shí)刻注意井管出水量及排出水的情況,抽水直至達(dá)到水清砂凈為止。 </p><p>　　3.2基坑周?chē)霈F(xiàn)地面沉陷 </p><p>　　3.2.1降水中出現(xiàn)的問(wèn)題 </p><p>　　基坑周?chē)乇沓霈F(xiàn)沉陷,對(duì)周?chē)ㄖ?、地下管線及路面等周邊環(huán)境造成影響。

21、 </p><p>　　3.2.2原因分析 </p><p>　　減壓井大量不間斷抽取承壓水,使承壓水頭大大降低,從而減小承壓水層的孔隙水壓力，土體被壓縮固結(jié)下沉； 由于基坑的土方開(kāi)挖,引起地面沉陷由于井管濾網(wǎng)和砂濾層結(jié)構(gòu)不良,抽水時(shí)把土層中的粘土、粉土顆粒甚至細(xì)砂連同承壓水一同抽出地面,而引起地面沉陷。 </p><p>　　3.2.3解決措施 </p>

22、;<p>　　(1）圍護(hù)結(jié)構(gòu)、樁間噴射混凝土及鋼支撐等嚴(yán)格按 設(shè)計(jì)要求施工,嚴(yán)格監(jiān)控量測(cè)制度。施工時(shí)一方面要保證基坑開(kāi)挖施工的順利進(jìn)行,另一方面又要防范對(duì)周?chē)h(huán)境的不利影響,采取相應(yīng)措施,減少因基坑開(kāi)挖而對(duì)周邊環(huán)境造成影響。 </p><p>　　(2)減壓井持續(xù)大量抽取地下承壓水,對(duì)基坑周?chē)?建筑物、地表和地下潛水水位等均會(huì)產(chǎn)生不利影響,在保證基坑底板穩(wěn)定的前提下,嚴(yán)格控制抽取承壓水的水位高度和抽

23、水量,采取調(diào)整增開(kāi)相鄰部位的減壓井的方式,最大限度減少因降承壓水對(duì)周?chē)h(huán)境的影響。 </p><p>　　(3）防范抽水時(shí)帶走土層中的細(xì)顆粒,在降水時(shí)要 隨時(shí)注意抽出的地下水中是否有混濁現(xiàn)象,抽走的水中帶走細(xì)顆粒不但會(huì)加大周?chē)孛娴某两?還會(huì)使井管堵塞失效。為此,首先應(yīng)根據(jù)土層的情況選用合適的濾網(wǎng),同時(shí)重視埋設(shè)井管時(shí)的成孔和回填砂濾料的質(zhì)量。優(yōu)先采用泵吸反循環(huán)工藝,嚴(yán)格控制泥漿密度,確保井壁穩(wěn)定,防止因抽取地下水

24、帶出地層細(xì)顆粒物質(zhì)而造成地面沉陷,抽出的水含量控制為:粗砂1/5萬(wàn)、中砂1/2萬(wàn)、細(xì)砂1/1萬(wàn)。 </p><p>　　4.降水井水位與基坑水位相差很大 </p><p>　　4.1降水中出現(xiàn)的問(wèn)題 </p><p>　　在降水過(guò)程中對(duì)水位的測(cè)量通常會(huì)出現(xiàn)降水井水位已降到很低,而基坑水位仍然較高,甚至開(kāi)挖面仍然存在水流。 </p><p>&

25、lt;b>　　4.2原因分析 </b></p><p>　　產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因:①降水井的水滲入量不能滿足抽水水泵需要,造成水井抽空,引起水井水位下降；②在基坑附近有損壞的管道存在,其水流滲入基坑；③存在地下廢棄建筑物并儲(chǔ)存了水源。 </p><p><b>　　4.3解決措施 </b></p><p>　　(1)降水施工

26、時(shí)首先采用較大功率的水泵抽水,一段時(shí)間后根據(jù)實(shí)際情況用較小功率的水泵替換,大泵向前移,循環(huán)利用,提高降水效果。 </p><p>　　(2)在施工前對(duì)基坑附近的管道進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查,對(duì)破損的管道尤其是排水、給水管道進(jìn)行修復(fù),防止管道漏水滲入基坑。 </p><p>　　(3)對(duì)于地下廢棄建筑,首先要查明建筑物的具體 位置及水源補(bǔ)給情況,然后先切斷其水源,再對(duì)建筑物的水進(jìn)行清理。 </p&

27、gt;<p><b>　　5.結(jié)語(yǔ) </b></p><p>　　對(duì)于地鐵深基坑的降水，本工程采用疏干井和減壓井兩種降水方法，由于受土層為②-2b4及②-2-1b4淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土的影響，降水過(guò)程中出現(xiàn)了管涌、基坑開(kāi)挖失穩(wěn)等多種問(wèn)題，通過(guò)分析出現(xiàn)問(wèn)題產(chǎn)生的原因，對(duì)降水進(jìn)行了方案的調(diào)整和增補(bǔ)，起到了很好的控制和解決效果。本降水過(guò)程是地鐵深基坑降水施工，特別是針對(duì)淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土降水施

28、工的一個(gè)成功典型實(shí)例，對(duì)于類(lèi)似工程有一定的借鑒作用。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]冶金部建筑研究院.YB9258297建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范[S]. 北京:冶金工業(yè)出版社,2008. </p><p>　　[2] 趙志縉,應(yīng)惠清.深基坑工程設(shè)計(jì)施工手冊(cè)[M].北京:中國(guó)建 筑工業(yè)出版社,2004