地鐵深基坑橋式濾水管真空降水技術(shù)應(yīng)用研究

吳 祥 張亞峰

(中國(guó)水利水電第十一工程局有限公司，河南 鄭州 450000)

0 引言

隨著施工技術(shù)的高速發(fā)展,地鐵在各大城市陸續(xù)興建。地鐵施工需要在地下進(jìn)行,與地面工程項(xiàng)目相比,施工難度大,工序比較復(fù)雜,尤其是深基坑降水施工技術(shù)是地鐵工程施工過(guò)程中的難點(diǎn)，深基坑降水方案選擇尤為重要，直接影響后期的土石方案開(kāi)挖和主體結(jié)構(gòu)施工。

地鐵深基坑橋式濾水管真空降水施工技術(shù)在深圳地鐵深基坑中成功應(yīng)用，取得了較好的效果，為類似工程施工提供了借鑒。

1 工程概況

地鐵車站基坑深約為17.1 m～18.0 m，寬度20.1 m。地面高程4.57 m～5.25 m不等，地質(zhì)情況從上到下分別為人工填土、全新統(tǒng)沖洪積層、花崗巖。

基坑降水采用管井降水，管井按照縱向間隔30 m，裂隙帶范圍間隔20 m，橫向10 m間距進(jìn)行布置，管井底面以中風(fēng)化巖底面線為界線，其中在基坑底以上的入微風(fēng)化巖不小于1 m;在基坑底以下的管井底面至中風(fēng)化巖底且不大于5 m；管井井孔直徑0.7 m，井管直徑0.4 m，濾水層厚度為0.15 m，主要采用直徑400 mm橋式濾水管，原始地面以下1 m范圍及基坑底1 m范圍采用密閉鋼管，運(yùn)用真空泵+水泵接力抽水的手段進(jìn)行降水，見(jiàn)圖1，圖2。

2 工藝原理

橋式濾水管真空降水工藝主要對(duì)井管口進(jìn)行密封封堵，在深井井點(diǎn)系統(tǒng)上增設(shè)真空泵抽氣集水系統(tǒng)，井管除濾管外均嚴(yán)密封閉以保持真空度，頂部抽水管與真空泵吸氣管相連，吸氣管和各個(gè)管路接頭均應(yīng)不漏氣，將井管埋置于基底處，通過(guò)真空泵不斷抽氣，使井孔周圍的土體形成一定的真空度，土內(nèi)空隙本在大氣壓及土體重力作用下由高壓向低壓流動(dòng)，流入井管內(nèi)，然后由設(shè)置在井管內(nèi)的深井泵或潛水泵與真空泵接力將地下水抽出使地下水位降低，有效降低土層含水率，并滿足地鐵深基坑降水所需的排水量和降水深度，見(jiàn)圖3。

3 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1 施工工藝流程

深基坑橋式濾水管真空降水施工具體施工關(guān)系流程見(jiàn)圖4。

3.2 施工操作要點(diǎn)

1)測(cè)量放線。

首先探明降水井位置是否存在管線，然后測(cè)量放線，確定最終井位。

2)鉆機(jī)定位。

井位放樣完成后，將旋挖鉆機(jī)開(kāi)至孔位附近，如孔位周邊土層較差，需進(jìn)行換填或鋪設(shè)鋼板處理，防止鉆機(jī)因下沉出現(xiàn)側(cè)斜，如遇巖層或孤石，配合沖擊鉆輔助成孔。鉆機(jī)就位后，將鉆機(jī)鉆頭中線點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)孔位中心點(diǎn)，在孔位四周引設(shè)十字護(hù)樁。

3)鉆孔。

采用直徑800 mm鉆頭的旋挖鉆機(jī)鉆孔，鉆孔前埋設(shè)鋼護(hù)筒，長(zhǎng)度為4 m～6 m(視地質(zhì)情況確定，必要時(shí)采用長(zhǎng)護(hù)筒)，護(hù)筒四周回填粘土，并進(jìn)行插搗，確保護(hù)筒四周密實(shí)。

4)清孔。

降水井鉆孔滿足設(shè)計(jì)要求后，采用抽漿方式進(jìn)行清孔，清孔過(guò)程中，保證不塌孔，最終沉渣厚度不大于100 mm。

5)吊放井管。

采用25 t汽車吊整體吊放井管，井管之間采用焊接的方式，外側(cè)包裹80目尼龍網(wǎng)。

6)填濾料。

利用鐵鍬對(duì)井壁四周進(jìn)行填料，填料必須填實(shí)，按照要求填筑到設(shè)計(jì)高程，填料粒徑3 mm～7 mm，雜質(zhì)含量不大于3%。

7)洗井。

采用空壓機(jī)洗井，清除井內(nèi)泥漿和含水層的細(xì)小顆粒，確保井管四周形成一個(gè)良好的透水層。

8)封口、水泵安裝、試抽水。

真空泵兩端分別設(shè)置抽水管和出水管，真空泵的功率為7.5 kW，抽水管另一端與0.75 kW水泵連通，將水泵放入井管內(nèi)，井管頂部采用密封膠帶和密封400 mm鋼蓋封口，啟動(dòng)真空泵抽干井內(nèi)空氣，使井管內(nèi)處于真空狀態(tài)，直至井管內(nèi)低于外界1個(gè)大氣壓為止，保證土內(nèi)空隙水流入井管，然后采用水泵將水抽出，見(jiàn)圖5。

4 與其他技術(shù)的對(duì)比分析

經(jīng)調(diào)研，目前國(guó)內(nèi)類似工程的深基坑降水施工工藝主要有深井鋼筋籠降水、輕型井點(diǎn)降水。

不同施工方法對(duì)比分析：

1)深井井點(diǎn)降水井口直徑大，鉆孔難度大，對(duì)于滲透系數(shù)、抽水水泵要求高，適用于滲透系數(shù)20 m3/d～250 m3/d。

2)輕型井點(diǎn)降水通過(guò)真空吸水泵將集水管內(nèi)水抽出，降水深度小、速度慢。

3)橋式濾水管真空降水施工簡(jiǎn)單，效率高，適用范圍廣，造價(jià)低，見(jiàn)表1。

表1 深基坑降水施工方法優(yōu)缺點(diǎn)分析表

5 材料與設(shè)備

擬進(jìn)場(chǎng)的主要施工機(jī)具如表2所示，作業(yè)人員數(shù)量見(jiàn)表3。

表2 主要設(shè)備配置表

表3 作業(yè)人員數(shù)量表 人

6 質(zhì)量控制措施

1)建立有效的質(zhì)量控制體系。

a.配置足夠的施工質(zhì)量控制人員，保證降水井施工質(zhì)量。b.降水井施工工人經(jīng)培訓(xùn)合格上崗。

2)提高全員的質(zhì)量素質(zhì)，貫徹執(zhí)行質(zhì)量控制原則。

a.進(jìn)行質(zhì)量培訓(xùn)教育，明確工人各自質(zhì)量職責(zé)。b.各個(gè)檢驗(yàn)批合格率100%。

3)建立健全的質(zhì)量管理制度。

a.降水井施工過(guò)程中，加強(qiáng)降水井質(zhì)量的檢查和監(jiān)督。b.做好過(guò)程中質(zhì)量記錄，并按照要求進(jìn)行歸檔。c.按照要求對(duì)材料進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果上報(bào)監(jiān)理。d.嚴(yán)格按照質(zhì)量控制“三檢”制度，對(duì)降水井施工進(jìn)行控制。e.建立健全質(zhì)量獎(jiǎng)罰機(jī)制，獎(jiǎng)罰分明，確保施工質(zhì)量。

7 安全措施

1)每天做好安全教育和班前講話，施工工人進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)，佩戴好安全帽等勞保防護(hù)用品。

2)按照要求設(shè)置防護(hù)欄桿和警示牌，嚴(yán)禁非施工人員進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。

3)每日施工作業(yè)前，應(yīng)對(duì)鉆機(jī)和其他相關(guān)設(shè)施認(rèn)真進(jìn)行安全性檢查，保證機(jī)械設(shè)備機(jī)件運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，操作方便，安全可靠。班組長(zhǎng)要認(rèn)真詳細(xì)做好檢查記錄。

4)降水井管的搬運(yùn)、吊放、安裝過(guò)程中要有專人負(fù)責(zé)，統(tǒng)一協(xié)調(diào)和指揮，防止發(fā)生安全事故。

5)降水井附近嚴(yán)禁較重機(jī)械行走，預(yù)防降水井受擠壓，導(dǎo)致塌孔。

6)配電設(shè)施安裝好漏電保護(hù)器，定期對(duì)電線和漏電保護(hù)器進(jìn)行檢查，嚴(yán)禁現(xiàn)場(chǎng)電線私拉亂扯。

7)大雨或暴雨期間，要停止鉆進(jìn)施工作業(yè)，并安排專人值班進(jìn)行巡視，及時(shí)抽排孔內(nèi)及場(chǎng)地積水，做好防洪工作，確保所有人員安全。

8 結(jié)語(yǔ)

1)該技術(shù)運(yùn)用真空泵+水泵接力抽水的手段進(jìn)行降水，解決了深基坑開(kāi)挖工期緊，降水時(shí)間長(zhǎng)等難題。

2)以該車站為例，與普通鋼筋籠降水、傳統(tǒng)真空降水相比，節(jié)約46.8萬(wàn)元，提前了2個(gè)月工期。

3)該技術(shù)工藝簡(jiǎn)單，施工速度快、工效高，造價(jià)低。