水平真空降水在地鐵施工中的應用

王盛印

（中鐵二十二局集團軌道工程有限公司， 北京 100043）

0 引言

在目前的地鐵施工中存在諸多的施工問題，比如在上層滯水、層間潛水等地層用管井的方式很難達到無水施工的條件，因此如何疏干滯水與層間水問題是地鐵施工中避免不了的難題。國內當前一般都是一二線城市在修建地鐵，地面沉降等問題就成了施工中必須關注的部分，采取降水措施就不得不考慮可能對地下水帶來的影響，為避免發生安全事故，就要采取一些措施。

作為地鐵施工中的一種降水方式，真空降水優點顯著：

（1）插管方便，可隨時拆卸；

（2）針對富水砂層效果明顯，可保證開挖條件；

（3）降水工作與開挖工作同步進行，降水效果立竿見影；

（4）操作簡單，工人簡單培訓即可操作，節省人工。

1 真空降水原理及適用范圍

真空降水是由濾管、集水管、總管、閥門等組成的管道系統，通過泵送設備啟動，在濾管內形成真空，在濾管周圍形成一定范圍內的真空區。在真空力和重力的作用下，濾管附近的地下水被濾管強行吸進集水系統，從而降低了濾管附近的地下水水位。在運行過程中，濾管附近的地下水位與真空區外的地下水位存在水頭差。在水頭差的作用下，真空區外的地下水受重力作用而流動。只有在這兩種力的作用下，開挖面前方土層的地下水才會減少，從而達到開挖條件，保證開挖安全。

真空降水適用于孔隙率在0.3 以上的中砂、粗砂等薄弱地層。經過現場實際操作發現在粘土層中，真空降水會造成堵管、爆管等現象。因真空降水泵功率限制，造成的真空條件有限，對于能處理的水量及水流速能截斷的上限不高，故在實際運用中要根據水流量等因素輔助其他處理措施。

1）水量較小時，可以直接按照工藝流程進行處理，過程中注意控制要點即可；

2）水量較大時，水流會將不穩定的砂層沖垮，無法形成真空環境，抽水效果極差。此時一般采用深孔注漿進行阻水處理，并預留泄水孔以備后續真空降水施工需要。

a.深孔注漿只為減少水源補給及水流量，所以一般采用水平打設，角度控制在±1-2°之間即可；

b.深孔注漿止水作為真空降水的輔助措施，可以有效切斷大部分水道來達到減少水流量的目的，達到真空降水的施工條件，為后續施工提供便利。

c.深孔注漿止水采用水泥漿-水玻璃雙液漿，注漿壓力控制在0.5MPa 左右，預留的泄水孔流出與配置好的漿液相同的漿液時即可停止。

2 施工工藝

圖1 真空降水工藝流程圖

（1）測量放樣過程，技術應控制好孔位位置，根據現場實際操作經驗在細中砂層間距控制在50cm，避免局部距離過大影響降水效果。

（2）真空抽水時管內真空度在0.06MPa上下時，真空降水效果較好。

（3）盡量少擾動地層，防止形成空洞影響真空效果。

（4）過濾管管材為PPR管，直徑25mm，為保證抽水效果需開孔，開孔距離一般為0.6m，梅花形布孔，孔眼大小為6mm左右，間距不超過20cm。過濾管上包裹雙層砂網，插入開挖掌子面前方土體2m左右，外露約0.5m ，接入真空泵集水管上。

（5）應經常檢查出水量、含砂量；抽水是否順暢，泄水口的出水量，用手觸摸時是否有震動感，以及集水管冷熱、潮干等簡便方法檢查。

（6）開泵、抽水前需先進行試抽，檢驗整個系統是否存在漏氣現象，如果管路漏氣，必須對管路重新進行檢查，尤其是接頭的地方。正常抽水后，要保證連續抽水，不能斷斷續續，避免抽出較大顆粒，造成地面沉降。

3 工程實例

根據西土城站設計文件要求及施工經驗進行分析，導洞開挖高度為5.6m，拱頂往下1.6米范圍內均為含水砂層，且含水量較大，下部4米為含水黏土層，上臺階馬頭門破除前進行探孔時發生流水流砂現象，不具備施工條件，隨即現場插入過濾管，并用棉紗進行封堵，準備就緒后進行抽水，效果顯著，流水流砂現象很快得到了控制，現場恢復正常施工。

圖2 施工現場抽水前后對比情況

4 結語

本文通過對暗挖掌子面的地質情況進行簡單分析，著眼研究暗挖工程的圍巖及水文地質情況以及主要施工影響因素，通過研究總結超前水平真空降水在北京地鐵施工中的應用，總結出相應的施工方案及控制要點。為暗挖施工過程中最大化保障了地層穩定性，并提供安全的施工環境。實踐證明，降水效果達到了預期的設計效果，保證了正常的施工安全提高了施工效率。為相類似的含水軟弱地層工程施工提供了借鑒。