水平真空降水在地铁施工中的应用

王盛印

（中铁二十二局集团轨道工程有限公司， 北京 100043）

0 引言

在目前的地铁施工中存在诸多的施工问题，比如在上层滞水、层间潜水等地层用管井的方式很难达到无水施工的条件，因此如何疏干滞水与层间水问题是地铁施工中避免不了的难题。国内当前一般都是一二线城市在修建地铁，地面沉降等问题就成了施工中必须关注的部分，采取降水措施就不得不考虑可能对地下水带来的影响，为避免发生安全事故，就要采取一些措施。

作为地铁施工中的一种降水方式，真空降水优点显著：

（1）插管方便，可随时拆卸；

（2）针对富水砂层效果明显，可保证开挖条件；

（3）降水工作与开挖工作同步进行，降水效果立竿见影；

（4）操作简单，工人简单培训即可操作，节省人工。

1 真空降水原理及适用范围

真空降水是由滤管、集水管、总管、阀门等组成的管道系统，通过泵送设备启动，在滤管内形成真空，在滤管周围形成一定范围内的真空区。在真空力和重力的作用下，滤管附近的地下水被滤管强行吸进集水系统，从而降低了滤管附近的地下水水位。在运行过程中，滤管附近的地下水位与真空区外的地下水位存在水头差。在水头差的作用下，真空区外的地下水受重力作用而流动。只有在这两种力的作用下，开挖面前方土层的地下水才会减少，从而达到开挖条件，保证开挖安全。

真空降水适用于孔隙率在0.3 以上的中砂、粗砂等薄弱地层。经过现场实际操作发现在粘土层中，真空降水会造成堵管、爆管等现象。因真空降水泵功率限制，造成的真空条件有限，对于能处理的水量及水流速能截断的上限不高，故在实际运用中要根据水流量等因素辅助其他处理措施。

1）水量较小时，可以直接按照工艺流程进行处理，过程中注意控制要点即可；

2）水量较大时，水流会将不稳定的砂层冲垮，无法形成真空环境，抽水效果极差。此时一般采用深孔注浆进行阻水处理，并预留泄水孔以备后续真空降水施工需要。

a.深孔注浆只为减少水源补给及水流量，所以一般采用水平打设，角度控制在±1-2°之间即可；

b.深孔注浆止水作为真空降水的辅助措施，可以有效切断大部分水道来达到减少水流量的目的，达到真空降水的施工条件，为后续施工提供便利。

c.深孔注浆止水采用水泥浆-水玻璃双液浆，注浆压力控制在0.5MPa 左右，预留的泄水孔流出与配置好的浆液相同的浆液时即可停止。

2 施工工艺

图1 真空降水工艺流程图

（1）测量放样过程，技术应控制好孔位位置，根据现场实际操作经验在细中砂层间距控制在50cm，避免局部距离过大影响降水效果。

（2）真空抽水时管内真空度在0.06MPa上下时，真空降水效果较好。

（3）尽量少扰动地层，防止形成空洞影响真空效果。

（4）过滤管管材为PPR管，直径25mm，为保证抽水效果需开孔，开孔距离一般为0.6m，梅花形布孔，孔眼大小为6mm左右，间距不超过20cm。过滤管上包裹双层砂网，插入开挖掌子面前方土体2m左右，外露约0.5m ，接入真空泵集水管上。

（5）应经常检查出水量、含砂量；抽水是否顺畅，泄水口的出水量，用手触摸时是否有震动感，以及集水管冷热、潮干等简便方法检查。

（6）开泵、抽水前需先进行试抽，检验整个系统是否存在漏气现象，如果管路漏气，必须对管路重新进行检查，尤其是接头的地方。正常抽水后，要保证连续抽水，不能断断续续，避免抽出较大颗粒，造成地面沉降。

3 工程实例

根据西土城站设计文件要求及施工经验进行分析，导洞开挖高度为5.6m，拱顶往下1.6米范围内均为含水砂层，且含水量较大，下部4米为含水黏土层，上台阶马头门破除前进行探孔时发生流水流砂现象，不具备施工条件，随即现场插入过滤管，并用棉纱进行封堵，准备就绪后进行抽水，效果显著，流水流砂现象很快得到了控制，现场恢复正常施工。

图2 施工现场抽水前后对比情况

4 结语

本文通过对暗挖掌子面的地质情况进行简单分析，着眼研究暗挖工程的围岩及水文地质情况以及主要施工影响因素，通过研究总结超前水平真空降水在北京地铁施工中的应用，总结出相应的施工方案及控制要点。为暗挖施工过程中最大化保障了地层稳定性，并提供安全的施工环境。实践证明，降水效果达到了预期的设计效果，保证了正常的施工安全提高了施工效率。为相类似的含水软弱地层工程施工提供了借鉴。