蘇州地鐵深基坑開挖中降水設(shè)計問題

郭 享 張明飛 王道鋼

(1.蘇州市軌道交通集團有限公司，江蘇 蘇州 215004； 2.東南大學(xué)巖土工程研究所，江蘇 南京 210096)

蘇州地鐵深基坑開挖中降水設(shè)計問題

郭 享1張明飛2王道鋼1

(1.蘇州市軌道交通集團有限公司，江蘇 蘇州 215004； 2.東南大學(xué)巖土工程研究所，江蘇 南京 210096)

在分析總結(jié)蘇州地鐵4號線多個深基坑降水工程的基礎(chǔ)上，對管井設(shè)計與管井構(gòu)造的要求及設(shè)計要點進(jìn)行了研究，并探討了降水井設(shè)計的風(fēng)險與控制措施，為類似工程施工設(shè)計積累了經(jīng)驗。

降水，設(shè)計，風(fēng)險，地鐵

0 引言

據(jù)唐業(yè)清[1]及蔣紅星[2]對深基坑事故的調(diào)查研究，約有20%～70%的基坑事故與地下水有關(guān)。工程實踐證明,承壓水降水的成功與否,已成為軟土地區(qū)絕大多數(shù)地下工程施工能否順利進(jìn)行的關(guān)鍵前提條件之一[3]。可見基坑降水設(shè)計既是重點也是難點。吳昌瑜等[4，5]研究了建筑工程中的深基坑降水問題，周志芳等[6]對地鐵基坑中的降水問題進(jìn)行了研究，張志強[7]更進(jìn)一步對蘇州地區(qū)的地鐵車站基坑降水井、降壓井的設(shè)計進(jìn)行研究，具體闡述了地鐵車站基坑降水井、降壓井的設(shè)計。

本文以蘇州地鐵4號線深基坑降水工程為依托，對軌道交通深基坑工程降水設(shè)計進(jìn)行了研究。

1 管井設(shè)計

降水工程應(yīng)以“以水位降深控制為前提，以沉降控制為目標(biāo)，隔—降—灌并舉”為綜合治理理念，并遵循“分層分區(qū)降水”“按需降水”“降水最小化”的基本原則。

常見重點、難點和特點有：周邊環(huán)境復(fù)雜、基坑范圍內(nèi)有管線、基坑降深較大、目標(biāo)降水層透水性較好、需要降水的范圍和深度比較廣、橫跨規(guī)劃河道和現(xiàn)狀河道、基坑存在一定的突涌風(fēng)險等。

相應(yīng)對策主要有：

1)對于影響基坑開挖的淺層潛水和第④2層微承壓水，采用真空深井進(jìn)行疏干處理，井布置的原則：避開坑內(nèi)加固區(qū)；

2)對于下伏的承壓含水層，根據(jù)現(xiàn)有資料進(jìn)行承壓水抗突涌驗算后，對需要減壓的區(qū)段，采用深井進(jìn)行減壓處理，降低坑內(nèi)承壓水的水頭，保證基坑的順利開挖；

3)對坑內(nèi)開挖深度以下的承壓水進(jìn)行“按需減壓”降水；

4)在基坑內(nèi)、外布置水位觀測井，根據(jù)地下水位監(jiān)測結(jié)果指導(dǎo)降水運行，在應(yīng)急情況下啟動坑外的水位觀測井進(jìn)行回灌。

降水管井平面布置時，宜符合下列要求:

1)對于長寬比不大的基坑，宜采取環(huán)形封閉式布置;

2)對于長寬比很大的基坑或基槽，應(yīng)根據(jù)計算布置，在基坑(基槽)的一側(cè)布置單排井，或在其兩側(cè)布置雙排井，基坑端部降水管井布置應(yīng)有所延長，外延長度宜為基坑寬度的1倍～2倍;

3)降水管井一般布置在基坑的外側(cè)，距基坑邊緣線不小于1 m,當(dāng)基坑面積很大，中間部位的水位降深難以滿足要求時，也可在基坑內(nèi)部增設(shè)降水管井;

4)基坑鄰近地下水補給邊界時，可在地下水補給方向適當(dāng)加密降水管井;

5)降水管井布置井不宜過小，井距過小不能充分發(fā)揮單井的降水效果，從技術(shù)經(jīng)濟角度上看是不合理的，吉哈爾特(Sichardt)從理論上得出了降水管井的井距應(yīng)滿足下式要求:b>5πD，其中，b為降水管井的井距，m;D為降水管井的井徑，m。

2 管井構(gòu)造

疏干井井管結(jié)構(gòu)設(shè)計要求:

1)井管及濾水管宜采用直徑相同的水泥礫石濾水管或鋼管，水泥礫石濾水管外徑不小于360 mm；鋼管外徑不小于273 mm，壁厚應(yīng)不小于3 mm。

2)濾水管長度根據(jù)含水層厚度而定，濾水管底部應(yīng)設(shè)置1 m～2 m同直徑的沉淀管。

3)濾水管孔隙率一般宜在15%～30%。根據(jù)不同土層的粒徑級配，外包40目～60目尼龍網(wǎng)或其他過濾網(wǎng)。

減壓井井管結(jié)構(gòu)設(shè)計要求:

1)井管應(yīng)采用鋼管，壁厚應(yīng)不小于4 mm，當(dāng)減壓井深度大于40 m時，壁厚不小于6 mm。井管外徑不小于273 mm，成孔直徑不小于600 mm；

2)濾水管應(yīng)布置于降水目的承壓水層中，長度根據(jù)計算或現(xiàn)場試驗確定。濾水管底部應(yīng)設(shè)置1 m～2 m同直徑的沉淀管；

3)濾水管孔隙率一般宜在15%～30%，濾水管外設(shè)置墊筋，根據(jù)不同土層的粒徑級配，外包鋼絲濾網(wǎng)和40目～60目尼龍網(wǎng)或其他過濾網(wǎng)。

觀測井井管結(jié)構(gòu)設(shè)計要求:

1)井管及濾水管宜采用直徑和壁厚相同的水泥礫石濾水管井或鋼管。水泥礫石濾水管井直徑不小于360 mm；鋼管直徑不小于273 mm，壁厚應(yīng)不小于3 mm；

2)潛水觀測井井深一般比基坑普遍深度大2 m～3 m，且不得超出潛水含水層范圍，井孔直徑與井管直徑差不小于300 mm；

3)承壓含水層觀測井如在坑內(nèi)同時為減壓備用井，在觀測時不得開啟。承壓含水層觀測井應(yīng)根據(jù)承壓含水層的深度進(jìn)行設(shè)置。

3 降水井設(shè)計的風(fēng)險與控制措施

地鐵深基坑工程是地鐵建設(shè)中風(fēng)險明顯偏高的系統(tǒng)工程。劉翔等[8]介紹了主觀風(fēng)險源和客觀風(fēng)險源,并給出了相應(yīng)的風(fēng)險控制措施，周志新等[9]論述了深基坑風(fēng)險管理的含義、目標(biāo)、程序等基本原理。降水井設(shè)計的風(fēng)險與控制措施如表1所示。

表1 降水井設(shè)計的風(fēng)險與控制措施

4 結(jié)論

以蘇州地鐵4號線深基坑降水工程為依托，對軌道交通深基坑工程降水設(shè)計進(jìn)行了系統(tǒng)研究。主要研究成果如下：

1)“分層分區(qū)降水”“按需降水”“降水最小化”為降水的基本原則。

2)降水管井的布置：對于長寬比不大的基坑，宜采取環(huán)形封閉式布置;對于長寬比很大的基坑或基槽，應(yīng)根據(jù)計算布置；井距應(yīng)滿足下式要求:b>5πD。

3)提出疏干井、減壓井和觀測井的井管結(jié)構(gòu)設(shè)計要求。

4)指出降水井設(shè)計中的風(fēng)險源，并且分析其形成原因和提出控制措施。

[1] 唐業(yè)清,李啟民,崔江余.基坑工程事故分析與處理[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，1999.

[2] 蔣紅星,李 龍,馮 芳.深基坑支護(hù)工程中的地下水防治問題研究[J].中國煤田地質(zhì),2003(1):44-46.

[3] 婁榮祥,蘭 韡,繆俊發(fā).承壓水降水運行信息化管理與風(fēng)險控制[J].地下空間與工程學(xué)報,2009(5):1821-1825.

[4] 吳昌瑜,李思慎,謝 紅.深基坑開挖中的降水設(shè)計問題[J].巖土工程學(xué)報,1999(3):92-94.

[5] 王翠英,殷坤龍,王家陽.建筑工程基坑降水設(shè)計方案優(yōu)化的探討[J].施工技術(shù),2005，34(1):15-17.

[6] 周志芳.深基坑降水設(shè)計中幾個問題的討論[J].勘察科學(xué)技術(shù),2004(5):16-20.

[7] 張志強.蘇州地鐵車站深基坑降水的設(shè)計與施工[J].山西建筑，2013，39(15):51-53.

[8] 劉 翔,羅俊國,王玉梅.地鐵深基坑工程風(fēng)險管理研究[J].施工技術(shù),2008，37(7):89-91.

[9] 周志新,苗新兵,趙雪娟.地鐵車站深基坑施工風(fēng)險管理研究[J].價值工程,2012(5):67-68.

Precipitation design in Suzhou subway deep foundation excavation

Guo Xiang1Zhang Mingfei2Wang Daogang1

(1.SuzhouRailTransitCo.,Ltd,Suzhou215004,China;2.InstituteofGeotechnicalEngineering,SoutheastUniversity,Nanjing210096,China)

Based on analyzing and summarizing various deep foundation precipitation engineering of Suzhou subway line No.4, the paper studies pipe well design and pipe well structure demands and design points, and explores precipitation well design risks and control measures, which has accumulated experience for similar engineering construction design.

precipitation, design, risk, subway

2015-06-04

郭 享(1982- ),男,工程師; 張明飛(1989- ),男,在讀博士； 王道鋼(1987- ),男,工程師

1009-6825(2015)23-0049-02

TU463

A