真空深井降水技术及其在地铁施工中的应用研究

2016-03-21文许卫中铁十九局集团轨道交通工程有限公司

低碳世界 2016年36期

关键词：井管深井泥浆

文许卫（中铁十九局集团轨道交通工程有限公司）

文许卫（中铁十九局集团轨道交通工程有限公司）

在社会快速发展的背景下，地铁工程项目逐渐增多，其为人们的出行提供了极大的便利。本文以某市地铁站施工为例对真空深井技术及其在地铁施工中的具体应用进行了研究，希望对我国地铁工程项目的建设有一定的借鉴意义。

真空深井；降水技术；地铁施工；应用；研究

地铁工程项目施工过程中会面临降水或者存在积水的问题，此种问题对后续施工环节产生很大的阻碍，通常情况下施工单位会使用自渗井和抽水管井相互配合的方法清除降水和积水，但是通过一系列的实践证明此种方法的效果欠佳，并且疏干过程的时间较长，影响施工进度。真空深井降水技术是一种新型的技术，其降水效果较好，下面对其具体应用进行研究。

1 工程概况

以某市地铁站施工为例，此地铁站属于地下岛式，标准段的结构为三层双跨箱型，里程为DK11+534.000，有效站台右线轨顶高程为16.8m，基坑面积为12.9万m2，南块面积为6.92万m2，北块面积为5.98万m2，基坑开挖深度为16～24m，土方开挖量为221万m2。此地铁施工项目有一个换乘通道、一个消防出口、四个出入口以及两个风道，在主体施工和附属项目施工中均使用明挖方法。

2 水文地质条件分析

（1）地表水分析。如果在拟建场地时地表出现塘河分布的情况，在进行施工前施工人员需要对塘河进行填平处理，在填平处理完成后需要将其隔断，将东侧塘河与周围的湖或者河进行连通。通过实际勘察和测量确定水位标高在1.09～1.12m之间，湖、河的水位以及相门塘的水位对拟建场地的地表水位变化有一定的影响。

（2）潜水。浅土层中含有较多的孔隙潜水，其富水性较差，并且透水性存在不均匀的情况。通过实际勘察和测量其初始水位标高在1.13～1.24m之间，稳定水位标高在1.22～1.51m之间，潜水的补给途径包括地表水入渗以及大气降水两种，通常使用空气蒸发的排泄方法。

（3）微承压水。微承压水主要存在于粉砂中，其透水性较好，富水性一般。其补给途径包括地下水垂直入渗和侧向迳流为主，通常使用民井抽取和地下水侧向迳流的排泄方法。

3 成孔成井施工技术及技术要点

（1）测放井位。施工人员以井点平面图作为主要依据设置合理的测放井位，对测放井位进行设置时会受一些外部因素的影响，为了最大程度的发挥其作用和效果施工人员需要根据现场实际情况对其进行适当的改动。

（2）对护口管进行埋设。施工人员将护口管底口插入原状土层中，在插入完成后为了有效避免护口管外壁出现返浆的情况可以使用黏土或者杂草将其密封，之后在距离地面0.25m位置处对护口管的上部进行安装。

（3）对钻机进行合理安装。对钻机进行安装时需要对安装台面进行固定处理，并且需要保证大钩、转盘以及钻孔中心成直线形式，同时保证大钩同钻孔的中心处于平行位置。

（4）钻进成孔。对深井进行钻孔时需要保证钻至井底，开孔孔径控制在560～610mm之间，与此同时为了更好的达到钻进垂直度的要求，在开孔钻进过程中需要适当的减小压力并且减小转速，对大钩的钢丝绳进行吊紧处理。除此之外可以使用孔内自然造浆成孔施工技术对泥浆的密度进行控制，进而提高钻孔的效果。

（5）对钻孔进行清理。在钻孔深度达到相关标高要求时施工人员需要对钻孔进行清理，将其中的杂物和垃圾清除。在提钻开始前对钻杆进行移动，保证其与孔底的距离大于0.45m，同时需要对孔底的泥浆沉淤的厚度以及密度进行控制，保证孔底泥浆的厚度不超过28cm，泥浆的密度小于1.10。

（6）下管。在井管运送至施工现场时施工人员需要对其进行仔细的检查，例如：对其质量和滤孔符合性进行检查。在井管下井之前需要对孔深进行准确的测量，待孔深达到要求时方可下管，并且井管的直径要比孔径小，将两者的差值控制在4.5～5.2cm之间，施工人员需要保证井管之间连接的牢固性和垂直度较好，井口设置在中间位置。

（7）填砾料。在填砾料进入钻杆并且距离孔底0.38～0.56cm时需要对井管上口位置进行密封处理，在冲孔的同时进行调浆处理，通过钻杆内泵实现运送泥浆的目标，从而使钻孔内泥浆的密度有所上升。与此同时通过滤水管实现井管和孔壁环状间隙返浆的目标，在填砾料的过程中施工人员需要不定时的对其高度进行测量，保证其符合设计要求。

（8）对井口进行封闭处理。使用粘性土对距离地表一米的位置进行回填处理，之后封闭钻孔达到止水目的，最大程度的避免地表污水以及泥浆等流入井管外围。

（9）对深井进行清洗。清洗深井时可以借助井中的钻杆，将钻杆同来水的源头进行连接，在取出钻杆前需要将深井内沉淤的泥浆进行彻底清除，待井底的水比较清澈时即可停止冲洗操作。

（10）试抽过程。待深井清洗操作完成并且水位恢复正常水平时，施工人员需要根据专业人员的计算结果将水泵放置在井中，保证水泵放置合格后进行试抽，试抽时间为3h，对钻孔水位的变化情况进行密切观察，并且需要对深井内的水位进行随时测定，对降水试验的操作过程进行预设，同时需要安装水表对水流量进行准确测量。

（11）抽水试验。在进行抽水试验前，相关人员需要对深井的最初水位进行准确的测量，同时需要对观察水位的时间和次数进行合理设置，在抽水试验开始前10min时每隔1min观察一次水位；在10～30min时每隔2min观察一次水位；在30～100min时每隔5min观察一次水位；在100min后每隔0.5h观察一次水位，如果在两天内仍然不能绘制出相关曲线需要延长抽水试验的时间。

（12）正式降水阶段。在抽水试验结果符合相关规定的要求后进行正式降水阶段，当基坑开挖达到地下水位的标高位置时需要保证抽水时间超过半个月；在水位尚未满足设计深度时相关人员需要定时观察水位的变化，每天3次；在水位满足设计深度时可将观察次数改为每天1次。为了避免地面出现沉降的现象，相关人员需要对抽出水的含砂量进行测量。

（13）停泵拔管。在深井正式降水完成后需要使用相应的机械设备拔出管口套和滤水管，对于出现的孔洞使用砂砾进行填充，并且需要使用混凝土进行再次填充，保证孔洞被完全遮盖，拔出滤水管可以进行回收使用。

4 真空深井降水对附近建筑物的影响及改善对策

（1）真空深井降水对附近建筑物的影响。①在降水过程中地下水位会出现下降的情况，此种情况会使地基土的效应力逐渐增加，最终导致土体出现附加压力变形的现象，对附近的建筑物带来不利影响。②在地下水位发生变化后深基坑周围会形成一定的水力坡度，导致地面出现沉降和变形，进而使附近的建筑物出现裂缝以及部分管线断裂的现象。

（2）改善对策。①在施工开始前需要派专业人员对施工现场的实际情况和附近的建筑物进行详细的勘察，在设计方案时对附近的建筑物进行充分的考虑，减少对其带来的不利影响。②对施工现场已经铺设完成的管道和管线的具体位置和数量进行明确，在设置降水井时需要尽量避开现有的管道和管线，在距离地面4m距离内需要使用人工挖掘的方法，在保证无管道和管线后使用钻孔进行挖掘。③施工人员严格按照施工要求和施工设计方案进行钻井阶段，减少塌孔现象出现的几率。④在条件允许的情况下对单井的出水量进行适当的调整，最大程度的降低单井抽水的强度，从而缩小降水井的影响范围。⑤在降水井设置适当的滤料补充管，当砂砾被冲走后会出现不同大小的孔洞，此时设置的滤料就会自动对孔洞进行填充，进而最大程度的减少降水带来的不利影响。