井點(diǎn)回灌技術(shù)在地鐵基坑工程中的應(yīng)用

李 洪 慶

(廣州市地下鐵道總公司，廣東 廣州 510335)

井點(diǎn)回灌技術(shù)在地鐵基坑工程中的應(yīng)用

李 洪 慶

(廣州市地下鐵道總公司，廣東 廣州 510335)

介紹了井點(diǎn)回灌技術(shù)的原理，以某地鐵工程為例，通過分析工程的地質(zhì)及水文條件，對井點(diǎn)回灌技術(shù)設(shè)計(jì)方案作了論述，重點(diǎn)研究了其施工工藝及技術(shù)要求，指出該技術(shù)的應(yīng)用有效控制了周邊建(構(gòu))筑物的沉降。

井點(diǎn)回灌，基坑，地質(zhì)，施工

0 引言

在地鐵基坑施工中,為保證土方開挖及基礎(chǔ)施工處于干燥狀態(tài)或提高基坑邊坡的穩(wěn)定性,常采用降水方法將坑內(nèi)或坑外地下水位降低至開挖面以下。但隨著地下水位的降低,地基中原水位以下土體的有效自重應(yīng)力增加,導(dǎo)致地基土體固結(jié),進(jìn)而造成降水影響范圍內(nèi)的地面和建(構(gòu))筑物產(chǎn)生不均勻沉降、傾斜、開裂等現(xiàn)象,嚴(yán)重時(shí)可能危及其安全和正常使用。 為了消除基坑降水對周圍環(huán)境的影響,通常采用設(shè)置地下連續(xù)墻止水帷幕,將降水影響范圍基本限制在基坑以內(nèi)。由于地下連續(xù)墻止水帷幕存在可能沒有伸入到隔水層,可能發(fā)生滲漏等現(xiàn)象，采用回灌法來消除基坑降水對周邊環(huán)境的影響是比較經(jīng)濟(jì)、簡便、可行的方法。該法借助于工程措施,將水引滲于地下含水層,補(bǔ)給地下水,從而穩(wěn)定和抬高局部因基坑降水而引起的地下水位降低,防止由于地下水位降低而產(chǎn)生周邊建(構(gòu))筑物不均勻沉降。

1 井點(diǎn)回灌技術(shù)原理

井點(diǎn)回灌是在井點(diǎn)降水的同時(shí)，將抽出的地下水通過回灌井點(diǎn)再灌入地基土層內(nèi)，水從井點(diǎn)周圍土層滲透，在土層中形成一個(gè)和降水井點(diǎn)相反的倒轉(zhuǎn)降落漏斗，使降水井點(diǎn)的影響半徑不超過回灌井點(diǎn)的范圍。回灌井點(diǎn)以一道隔水帷幕，阻止回灌井點(diǎn)外側(cè)的建筑物下的地下水流失，使地下水位基本保持不變，土層壓力仍處于原始平衡狀態(tài)，從而有效地防止降水井點(diǎn)對周圍建筑物的影響。

2 工程概況

某地鐵工程中間風(fēng)井基坑西側(cè)為某村民房建筑物，距離基坑最近為19 m。根據(jù)地質(zhì)勘查報(bào)告顯示有砂層②-2,②-3和③-1,③-2分布，其滲透性、富水性受其顆粒級配及粘粒含量影響，為中等透水、富水性較好。基坑開挖過程中可能會(huì)出現(xiàn)滲漏水、涌水等情況導(dǎo)致基坑外水位下降。為了預(yù)防因基坑外水位下降而導(dǎo)致的周邊地表及房屋沉降，采取在基坑外設(shè)回灌井措施，在基坑外水位下降時(shí)采用加壓回灌井建立基坑內(nèi)外水系大循環(huán)，回灌井平面布置見圖1。

3 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)

3.1 工程地質(zhì)

中間風(fēng)井基坑61%區(qū)域?yàn)榛旌匣◢弾r地層，自上而下地層分別為：上部軟弱覆蓋層(埋深3 m～14.9 m)、強(qiáng)風(fēng)化層(厚度約4 m)、中風(fēng)化層(厚度約11.5 m，強(qiáng)度達(dá)53.7 MPa)、微風(fēng)化層(主要位于左線，影響深度約10.5 m，強(qiáng)度高達(dá)104 MPa)。中間風(fēng)井地質(zhì)情況詳見圖2。

3.2 水文地質(zhì)

本場地中主要有2層地下水：第四系砂層孔隙水和基巖裂隙水。基巖裂隙水為承壓水，砂層孔隙水主要為承壓水。本場地砂層②-2,②-3和③-1,③-2局部分布，其滲透性、富水性受其顆粒級配及粘粒含量影響，為中等透水、富水性較好。基巖裂隙水滲透性、富水性受其裂隙發(fā)育程度、裂隙充填情況影響，離散性較大，強(qiáng)風(fēng)化巖(7H)與中風(fēng)化巖(8H)為弱～中等透水、富水性較一般。從勘察期間地下水位測試結(jié)果來看，地下水位大致水平，基巖水、砂層水地下水位大致相當(dāng)。推測砂層水與地表水體有著較密切的水力聯(lián)系。②-2,③-1粒徑較為均勻的粉細(xì)砂層，砂層在滲流作用下有流砂可能；②-3,③-2為粒徑不均勻的中粗砂層，滲流作用下有管涌可能。

4 方案設(shè)計(jì)

回灌井的作用是將基底涌上來的水，通過抽水系統(tǒng)及回灌系統(tǒng)回灌到基坑外進(jìn)行補(bǔ)充，使涌水量與回灌量相等，以達(dá)到整個(gè)水系不會(huì)產(chǎn)生失水影響。回灌井的回灌量與含水層的滲透性有密切關(guān)系，在不同滲透性能的含水層中，井的回灌量差別很大。在保持一定的回灌量與滿足回灌效果的前提下，滲透性好的含水層中，回灌井中回灌等量的水所需的回灌壓力較小；反之滲透性愈差，回灌井中所需的回灌井壓力越大。

4.1 施工要求和技術(shù)保證措施

4.1.1 施工要求

1)回灌井上安裝壓力表及流量表，灌水量與壓力要由小到大，逐步調(diào)節(jié)到適宜壓力。

2)回灌井口要求密封，確保回灌時(shí)不漏水，同時(shí)回灌壓力不宜過大，當(dāng)回灌流量不明顯增加時(shí)，回灌壓力最好不要增加，否則回灌井周圍易產(chǎn)生突涌，從而破壞回灌井結(jié)構(gòu)。

3)回灌水體必須干凈，不能是污染水體，否則會(huì)污染地下水。

4)回灌水體內(nèi)不能有固體物質(zhì)(如砂，土及其他雜質(zhì)等)，否則會(huì)影響回灌效果。

4.1.2 技術(shù)保證措施

1)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求及施工規(guī)范施工。

2)鉆孔要確保孔位準(zhǔn)確，孔距水平方向偏差控制在±100 mm以內(nèi)。

3)做好每個(gè)孔的施工記錄，進(jìn)行施工前技術(shù)交底，包括孔號、孔徑、孔長等要素。

4.1.3 施工準(zhǔn)備工作

1)放線：首先通過測量放線精確控制回灌井的鉆孔位置。

2)所有材料必須經(jīng)過檢驗(yàn)合格后才可使用。

3)組織機(jī)械、人員的進(jìn)場，并做好機(jī)械設(shè)備的調(diào)試工作，根據(jù)樁徑配置好鉆頭大小。

4)針對性的進(jìn)行崗前安全教育。

4.2 施工工藝和方法

4.2.1 鉆孔

鉆孔采用鉆機(jī)成孔，孔徑35 cm，鉆孔深度應(yīng)比濾管底深0.5 m,以利沉砂。及時(shí)用干凈粗砂將孔壁與井點(diǎn)管之間填實(shí)，然后沖洗井點(diǎn)(用自來水或空壓機(jī))直至清水。將井點(diǎn)管沉至要求的深度后,在孔壁與井點(diǎn)管之間填入粗砂不低于5 m，沖洗干凈后回填粘土球，并分層壓實(shí)，壓實(shí)厚度2 m，地表向下2 m用1∶2水泥砂漿將其密封。管理系統(tǒng)采用直徑10 cm及直徑25 cm PVC管，其中下井的PVC管采用25 cm管，出水管采用10 cm管，以達(dá)到回灌量滿足平衡要求。25 cm PVC管經(jīng)試驗(yàn)在管頂以下2 m位置開始鉆孔，管外包一層濾網(wǎng)。回灌井孔深以插入強(qiáng)風(fēng)化層1 m深度為準(zhǔn)，1號回灌井孔深為13.2 m，2號回灌井孔深為11.2 m，3號回灌井孔深為14.2 m，回灌井孔深見圖3。

4.2.2 連接

用連接管將井點(diǎn)管與集水總管和水泵連接，形成完整系統(tǒng)。抽水時(shí)，應(yīng)先開真空泵抽出管路中的空氣，使之形成真空，這時(shí)地下水和土中的空氣在真空的吸力作用下被吸入集水箱，空氣經(jīng)真空泵排出，當(dāng)集水管存了相當(dāng)多水時(shí)，再開動(dòng)離心泵抽水。

4.2.3 回灌

1)啟動(dòng)。當(dāng)潛水水位日變化量超過300 mm或累計(jì)變量超過500 mm時(shí)，即啟動(dòng)回灌。

2)停止運(yùn)行條件。如因該場區(qū)水位下降是地下連續(xù)墻滲漏引起的，待堵漏完成后觀測一段時(shí)間，若水位恢復(fù)正常，即可停止回灌。

3)回灌水源。回灌水源主要以基坑內(nèi)抽水井的地下水作為回灌水，也可采用自來水作為回灌水源。

4)回灌壓力。先期采用無壓力回灌，當(dāng)潛水水位無法滿足目標(biāo)要求時(shí)，或回灌量難以增加時(shí)可適當(dāng)加壓回灌，回灌壓力不能過大，過大后會(huì)影響回灌井周邊地層結(jié)構(gòu)，回灌壓力控制在0.05 MPa以內(nèi)。

5)回灌井的監(jiān)控。回灌過程中對基坑內(nèi)觀測井和基坑外觀測井水位密切監(jiān)控，要求水位觀測每12 h一次。回灌井實(shí)施回灌的同時(shí)，基坑內(nèi)抽水井正常繼續(xù)運(yùn)行，為了節(jié)約地下水資源可以采用抽出來的地下水進(jìn)行回灌。通過控制每個(gè)回灌井上安裝的止水閥控制回灌水量，降低排水口的水量，以達(dá)到整個(gè)水系的穩(wěn)定性，回灌系統(tǒng)示意圖見圖4。

5 結(jié)語

根據(jù)第三方監(jiān)測報(bào)告中的中間風(fēng)井周邊建(構(gòu))筑物沉降監(jiān)測報(bào)表，在整個(gè)降水期間對各沉降觀測點(diǎn)共進(jìn)行了52次觀測,停止降水半月后又作了一次沉降觀測。周邊建筑物共布設(shè)20個(gè)沉降監(jiān)測點(diǎn)，離回灌井比較近的5個(gè)監(jiān)測點(diǎn)沉降量較小，最大的沉降量為5 mm，而周邊未設(shè)置回灌井的監(jiān)測點(diǎn)，最大沉降量達(dá)到18 mm。可以看出，對于滲透性較好的土層，采用井點(diǎn)回灌措施,有效的保持了基坑外地下水位的穩(wěn)定，控制了基坑周邊建筑物的沉降，保障了周邊建筑物的安全，避免地鐵基坑施工對周邊建筑物的影響。

[1] 趙建康,張 勇,崔 進(jìn).壓力回灌技術(shù)在水源熱泵系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].探礦工程(巖土鉆掘工程)，2010(3)：42.

[2] 姚 輝.回灌法在基坑降水中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].工程勘察，2010(6)：46.

[3] 陸建生.深基坑工程回灌管井設(shè)計(jì)若干問題探討[J].探礦工程(巖土鉆掘工程)，2013(8)：89-91.

Application of well point recharging technology in subway foundation pit construction

Li Hongqing

(GuangzhouSubwayCorporation,Guangzhou510335,China)

The paper introduces the principles of well-point recharge technology. Taking the subway engineering as an example, it discuses well-point recharge technology design scheme by analyzing hydrogeological engineering conditions, and mainly studies its construction technologies and technical demands, and finally points out that: the technology application effectively controls surrounding buildings subsidence.

well-point recharge, foundation pit, geology, construction

2015-04-22

李洪慶(1983- )，男，工程師

1009-6825(2015)19-0056-02

TU463

A