潛水對盾構降水結果造成的影響

摘要：地鐵施工一般都在市區(qū)，復雜的施工環(huán)境和地質情況容易對水位觀測結果造成干擾，從而影響到對盾構降水結果的判斷。本文結合蘇州地鐵工程施工實例，詳細介紹了表層潛水對盾構降水的影響和如何避免潛水對降水的影響。

關鍵詞：盾構潛水 含水層 降水全斷面 砂層

中圖分類號：U455 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）04（a）-0000-00

1 引言

降水已成為蘇州地鐵盾構進出洞安全的重要保證措施，且業(yè)主在技術規(guī)范中要求必須將地下水降至洞門中心線以下1m才能進行洞門破除工作。盡管各方十分重視盾構降水，相當多的洞門降水仍無法達到業(yè)主的要求。根據(jù)歷年的施工情況發(fā)現(xiàn)，在此情況下進行洞門鑿除后部分洞門能安全進出洞，部分洞門卻會出現(xiàn)涌水涌砂現(xiàn)象且造成坍塌風險。這證明部分洞門水位可能滿足了施工要求而我們沒有準確觀測到。影響降水結果的因素有主觀原因和客觀原因兩方面。主觀原因是降水井施工質量存在問題，如過是主觀原因造成的，盾構進出洞施工時肯定存在很大風險，應該重新進行降水井施工。客觀原因是其他干擾因素造成的，如果是客觀原因對降水觀測結果造成的影響，實際降水水位已經(jīng)達到了規(guī)范要求，洞門進出洞施工當然是安全的。在施工中如何判斷哪些盾構施工時存在較大風險的，哪些是安全的成為一個復雜的課題。本文結合該區(qū)地鐵盾構接收搶險施工中吸取的經(jīng)驗和教訓，闡述如何避免盾構降水時潛水對觀測井的影響而使觀測水位無法滿足業(yè)主要求而導致影響施工進度和安全系數(shù)。

2工程概況

本區(qū)間盾構接收井深度為21.5m，盾構埋深為13.2m～19.4m，盾構中心線位置為16.3m，端頭加固深度為23m，降水井深度為24m。按照技術規(guī)范需要將地下水位降到17.3m。

2.1工程地質情況

隧道全斷面處于④2層粉砂層，位于微承壓水層，自然水頭埋深約1.6m。場地范圍30米深度內土層主要為①1人工填土、③1粘土、③2粉質粘土、③3粉土、④2粉砂、⑤1粉質粘土、⑤2粉砂，具體見圖1。

圖 1地質剖面及降水井平面圖

2.2端頭加固及降水井設計

盾構井端頭加固體采用三軸攪拌樁，止水帷幕采用三軸攪拌樁，搭接長度為400mm。止水帷幕與圍護結構接縫處采用2根單重管旋噴樁補強。設計在止水帷幕范圍內布置6口降水井及2口觀測井。但因地下水位始終無法滿足要求，項目部先后在止水帷幕內外共施工降水井14口（編號J1～J14）。具體端頭加固及降水井布置詳見圖1。

3盾構到達出現(xiàn)的問題

3.1盾構首次到達時出現(xiàn)的問題及造成的風險

在盾構首次接收時，共運行了9口降水井（J1、J2～J7、J9、J11、J12）。在一個月的的抽水過程中，管井水位能降至洞門底以下，但距離降水井3米的觀測井J2和J8水位維持在11.8米不再下降。鑒于端頭加固質量及洞門探孔情況良好，且盾構機刀盤已經(jīng)頂?shù)蕉纯诙鄷r。于是在專家參加的盾構始發(fā)條件驗收通過后，開始鑿除洞門混凝土，進行盾構的接收。洞門鑿除完成后，洞門有少量清水滲漏，并未發(fā)現(xiàn)攜帶粉砂，但當盾構機機身頂出洞門1米左右時，洞門6：00方向發(fā)生大量涌水涌砂。在此情況下，項目部組織搶險隊進場進行堵漏。通過注漿和棉絮、快干水泥等多種辦法同時封堵的情況下，經(jīng)過近30個小時的搶險作業(yè)，滲漏點才徹底被封堵住。由于滲漏帶出大量水和砂，導致地面沉陷，在加固體旁邊出塌孔現(xiàn)象。所幸周邊環(huán)境比較簡單，并未造成其他不良影響，且盾構姿態(tài)穩(wěn)定。

3.2盾構二次到達時遇到的問題

盾構二次接收外側環(huán)境比較復雜，距離止水帷幕3m處有一根地下電纜，7m處即為廠房。根據(jù)第一次的經(jīng)驗，施工方在盾構端頭兩側增加降水井J10、J13和J14，因第一次漏水坍塌搶險導致J1～J5均被破壞，本次接收運行了8口降水井（J6、J7、J9～J14），作為觀測井的J8水位降到11.5m即不再下降，且洞門探孔出現(xiàn)噴水噴漿現(xiàn)象?，F(xiàn)盾構機刀盤已經(jīng)頂?shù)降剡B墻，盾構接收面臨極大風險。

4解決過程及措施

針對出現(xiàn)的上述情況，我單位作為降水搶險專業(yè)隊伍進場參與會診并進行施工。經(jīng)過現(xiàn)場勘察與技術分析，我單位認為洞門全斷面位于④-2粉砂層，該層滲透系數(shù)較大，但各降水井出水量只有0.8m3/d，且地下水水位始終保持在11m左右，止水帷幕肯定存在漏點，且降水井施工工藝也存在問題，故決定重新施工4口降水井。

第一階段：施工完降水井B1～B3后進行了抽水試運行，單井出水量達到3m3/d。經(jīng)過8小時抽水觀測井J07水位達到15.8m，J12達到14m，且探孔已不再涌水涌砂。但是當B4施工時因該部位雜填較深，挖井位下護筒時發(fā)現(xiàn)大量潛水，施工完成后觀測井J07水位仍為15.8m，J12則升高到11m，探孔仍正常。

第二階段：因止水帷幕內已基本不具備施工降水井的條件，業(yè)主決定運行兩天看看效果。項目部見探孔不再漏水漏砂，選擇對探孔進行注漿，但水泥漿滲進了降水井B2，導致降水井B2被破壞。注漿停止后探孔再此出現(xiàn)涌水涌砂。

第三階段：根據(jù)前期4口井的施工經(jīng)驗和降水效果，我單位認為先期施工的4口降水井出水量較好，且試運行后探孔不再漏水漏砂，實際④2粉砂含水層的水位可能已經(jīng)滿足業(yè)主要求，只是由于表層雜填土中的潛水對觀測井的補給造成觀測井的水位比實際水位高，并提出在止水帷幕內補打降水井B5，且采用承壓井成井方式進行施工。后經(jīng)三方協(xié)商，業(yè)主認為單側地下水水位到位不能完全放心，考慮到盾構到達洞門時間已經(jīng)較長，圍護結構又確實存在漏水現(xiàn)象，故在施工B5的情況下，又增設了B6～B9，且全部采用承壓井制作工藝。

第四階段：5口降水井完成后進行了試運行，其中B4、B5、B8均作為觀測井。經(jīng)過24小時的抽水運行，觀測井B5水位為17.4m，B8水位為17.1m，B4水位為16.8m。在此情況下決定進行洞門的鑿除，最終盾構機到達過程中未出現(xiàn)滲漏，安全、順利到達。

4經(jīng)驗總結

在蘇州地區(qū)進行盾構降水時，若使用全孔濾管或者上部未進行粘土封閉的降水井，潛水和上層滯水易通過井管流進降水井內。對于抽水井，會增加抽水井出水量，對于判斷降水井出水能力和止水帷幕的封閉效果存在很大的影響；而對于觀測井，會提高觀測井水位，從而無法判斷目的含水層的實際水位，影響驗收時間和風險控制，拖延了施工工期和增加了風險成本。因此蘇州地區(qū)地鐵盾構降水時，宜選用鋼管井且按照承壓井工藝施工，避免潛水含水層和上層滯水對觀測井的影響。在此情況下即可準確判斷止水帷幕是否漏水，降水井施工是否存在問題，并對發(fā)現(xiàn)的問題進行針對性的處理。

參考文獻

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