蘇州洪湖路地鐵站工程建設(shè)中的降水井施工技術(shù)

作者簡(jiǎn)介：高文帥（1995—），男，本科，助理工程師，主要從事地鐵建造施工。

摘要：車站深基坑降水的施工工作是地鐵車站施工工程項(xiàng)目的最主要內(nèi)容之一。本文以蘇州洪湖路地鐵站工程項(xiàng)目為例，分析了城市地鐵車站工程施工環(huán)境復(fù)雜、施工場(chǎng)地狹窄、基坑與四周建筑距離比較近、基坑挖掘深度比較大、地下水位和工程地質(zhì)等現(xiàn)場(chǎng)具體情況，最終決定使用綜合效益較好的管井降水法，真正實(shí)現(xiàn)基坑無(wú)水施工，顯著提升了整個(gè)工程項(xiàng)目的施工效果。

關(guān)鍵詞：地鐵車站? 深基坑? 降水井施工? 管井降水法

中圖分類號(hào)：TU992

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098x.2201-5640-7145

1 工程概況

蘇州市軌道交通S1線工程的第21座車站為洪湖路站，該車站主要處于章基路與洪湖路交叉路口的北側(cè)，沿章基路由南向北分布。章基路的道路寬度為13m，規(guī)劃的道路紅線寬度設(shè)置為31m，使用“地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐”的圍護(hù)方法來(lái)處理基坑。

2 工程難點(diǎn)

（1）該施工區(qū)域地下水比較豐富，含水層比較厚，給基坑施工造成了嚴(yán)重的影響。地勘報(bào)告中顯示，車站場(chǎng)區(qū)范圍之內(nèi)以砂性土層為主，含水層以粉砂夾粉土構(gòu)成，地下水比較豐富，基坑挖掘底板處于含水層中，地下水給其帶來(lái)的影響非常大。

（2）基坑內(nèi)外的水利聯(lián)系沒(méi)有被圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔斷，降水后，基坑外部會(huì)出現(xiàn)沉降的情況。半插入式地下連續(xù)墻是維護(hù)結(jié)構(gòu)的主要方式，圍護(hù)結(jié)構(gòu)給地下水的滲流造成了較強(qiáng)的繞流阻水作用，然而基坑內(nèi)外的水力聯(lián)系一直存在，基坑內(nèi)水位降到設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)以后，坑外地下水隨之減少，使坑外地表出現(xiàn)了沉降變形的情況。

（3）基坑降水會(huì)造成地表沉降變形的情況發(fā)生，給四周環(huán)境造成不同程度的危害，要管控好降水給四周建筑物造成的影響。

3 降水井施工技術(shù)

3.1 施工流程

降水井使用的施工工藝為泥漿循環(huán)鉆進(jìn)、機(jī)械吊裝下管成井技術(shù)，具體的施工流程如圖1所示。

3.2 前期準(zhǔn)備

（1）以井點(diǎn)平面布置為基礎(chǔ)，使用全站儀完成井位測(cè)放工作，誤差控制在30cm以內(nèi)。施工條件和地面障礙物給井點(diǎn)布設(shè)造成影響時(shí)，要適當(dāng)調(diào)整現(xiàn)場(chǎng)情況。

（2）鋼護(hù)筒埋設(shè)施工時(shí)，使用厚度為4mm的鋼板制作鋼護(hù)筒，高度設(shè)置為100cm，直徑為75cm，井位確定后，先挖掘孔洞，后鉆機(jī)就位施工。將護(hù)孔管插入到原狀土層里，使用黏性土將管外面封堵嚴(yán)實(shí)。

（3）鉆機(jī)底座要放置平穩(wěn)，孔中心與大鉤對(duì)齊，孔中心、轉(zhuǎn)盤和大鉤保持在同一水平線上。

3.3 成孔施工

使用正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)泥漿護(hù)壁技術(shù)完成成孔施工。

（1）降水井孔直徑設(shè)置為60cm，使用正循環(huán)鉆機(jī)成孔技術(shù)，在開(kāi)孔施工時(shí)，盡量做到輕壓慢轉(zhuǎn)，保證開(kāi)孔的垂直度[1]。鉆進(jìn)施工技術(shù)為人工造漿施工，遇到比較厚的砂層時(shí)，采取人工制備泥漿護(hù)壁的方式來(lái)處理，泥漿用量控制到最少，提升水的滲透能力。

（2）鉆進(jìn)施工達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后，開(kāi)始清洗下管前的沉淀沉渣[2]，置換孔內(nèi)泥漿時(shí)使用大泵完成，將孔內(nèi)泥漿比重降到最小。

（3）下管施工前逐根檢查透水管的質(zhì)量，管的垂直誤差控制在1%以內(nèi)，使用固定物固定好接頭與透水管連接處。

（4）透水管放入到孔內(nèi)后回填濾料，濾料的主要材質(zhì)為中粗砂，依據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，填料的計(jì)算量要高于95%，將2m厚的黏性土回填到地表以下并做好記錄工作。

（5）回填完黏土和濾料后開(kāi)始洗井施工，使用QY 40-30-5瀝青水電泵長(zhǎng)時(shí)間抽排干凈泥沙，接著再次測(cè)量井深，如果孔內(nèi)沉淀的沙子比沉淀管高需要再次清洗[3]。

（6）成井施工完成后放入井泵，與真空管路、排水管道并聯(lián)，將真空泵安裝就位，與電源連通。

（7）使用1.5kW潛水泵完成抽水任務(wù)。

（8）在抽水設(shè)備上做好明顯的標(biāo)記，防止抽水設(shè)施出現(xiàn)碾壓或者碰撞的情況。

（9）將降水和洗井排出的水借助明渠全部引入到場(chǎng)地的三級(jí)沉淀池中，經(jīng)過(guò)處理方可匯入市政管道。鉆孔泥漿全部排放到泥漿池中沉淀，將沉淀的泥漿運(yùn)送到指定位置堆放，泥漿不能直接排入到市政管道或者三級(jí)沉淀池中。

3.4 降水運(yùn)行

3.4.1 試運(yùn)行

運(yùn)行以前做好地下水位、地面標(biāo)高和各井口的測(cè)量工作。啟動(dòng)抽水設(shè)備，仔細(xì)檢查排水系統(tǒng)和抽水設(shè)備運(yùn)行情況[4]。抽水系統(tǒng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)后才能進(jìn)行抽水作業(yè)。

3.4.2 降水運(yùn)行情況

在挖掘基坑前，進(jìn)行生產(chǎn)性抽水試驗(yàn)，時(shí)間保持在7d左右。在降水試驗(yàn)期間，密切關(guān)注基坑外側(cè)水位變化情況，認(rèn)真檢查止水帷幕的繞流情況。在降水時(shí)，盡快保證給四周環(huán)境造成的影響降到最低，嚴(yán)格管控降水井抽水時(shí)間。當(dāng)基坑深度保持在6.5m以內(nèi)時(shí)，不能啟動(dòng)坑內(nèi)降水井;當(dāng)基坑深度保持在6.5m以上時(shí)方能啟動(dòng)。

基坑降水前，監(jiān)測(cè)單位挖好坑外潛水位觀測(cè)孔，隨后打開(kāi)降水井開(kāi)始降水作業(yè)。通常情況下，降水井會(huì)始終保持連續(xù)抽水的狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)有降水異常的情況立即采取措施處理。

3.4.3 常規(guī)管理

（1）在降水運(yùn)行前，合理布設(shè)降水井的排水管道，方便、順暢地插入到施工現(xiàn)場(chǎng)的排水設(shè)施中。

（2）設(shè)置單獨(dú)的電源線，做好降水供電系統(tǒng)維護(hù)工作。

（3）抽水井的排水管、抽水泵電纜插頭、供電電箱插座做好標(biāo)識(shí)，一旦發(fā)生變動(dòng)立即更換標(biāo)識(shí)，為抽水作業(yè)管理提供便利。

（4）在降水運(yùn)行以前，降水施工人員應(yīng)對(duì)水泵的開(kāi)關(guān)、電路切換等做到了如指掌，保證降水連續(xù)運(yùn)行，防止因?yàn)楣╇娫蚨鴮?dǎo)致井底突水的情況發(fā)生。

（5）在降水前，仔細(xì)測(cè)量降水井的井口標(biāo)高和靜止水位，并做好詳細(xì)記錄。

（6）做好試運(yùn)行工作，仔細(xì)檢查應(yīng)急預(yù)案、排水系統(tǒng)、抽水設(shè)備和供電系統(tǒng)，做好試運(yùn)行結(jié)果備案工作，并以該結(jié)果為依據(jù)整改沒(méi)有達(dá)到降水要求的地方[5]。

（7）基坑挖掘深度達(dá)到6.5m時(shí)，降水井開(kāi)始抽水作業(yè)，當(dāng)基坑挖掘到達(dá)底部時(shí)，把地下水位降低到挖掘施工的1m以下。

（8）挖掘基坑后，在降水井上貼反光帶，做好防護(hù)工作。

（9）抽水時(shí)，做好觀測(cè)水位數(shù)據(jù)和抽水井流量記錄工作;在觀測(cè)降水井水位時(shí)，先將一口抽水井抽干后靜止12h，再觀察水位。

（10）在抽水運(yùn)行時(shí)，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行情況做好檢查工作，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題立即采取措施處理。

（11）在抽水作業(yè)時(shí)，將各監(jiān)測(cè)點(diǎn)觀測(cè)資料、觀測(cè)孔水位、流量與時(shí)間的關(guān)系曲線繪制出來(lái)，同時(shí)做好水位降深、井涌水量的相關(guān)信息記錄工作，動(dòng)態(tài)掌控降水運(yùn)行情況，優(yōu)化升級(jí)降水方案。

（12）從實(shí)際的施工情況出發(fā)，降水完成后做好井孔注漿封閉工作;在井管、井口位置設(shè)置醒目的標(biāo)識(shí)牌;挖掘施工時(shí)，與挖掘施工人員、總包單位一起完成好井管保護(hù)工作。

3.4.4回灌運(yùn)行管理

以坑外觀測(cè)井水位觀測(cè)結(jié)果為依據(jù)，與地表監(jiān)測(cè)結(jié)果相結(jié)合，滿足沉降變化預(yù)警值或者水位變化值的要求后，啟動(dòng)回灌作業(yè)。坑外④2a層水位下降深度超出2m以后，積極與其他部門溝通，確定回灌井的啟動(dòng)問(wèn)題，使用自來(lái)水當(dāng)回灌水源，不斷提升回灌的效果，同時(shí)將回?fù)P次數(shù)降到最少。

其他回灌運(yùn)行時(shí)，注意的問(wèn)題有：使用自然回灌的方式;以實(shí)際微承壓水位的變化為依據(jù)調(diào)節(jié)回灌水量，使抽與灌保持平衡的狀態(tài)。在回灌運(yùn)行時(shí)控制好回灌水量，過(guò)大易導(dǎo)致基坑滲入的問(wèn)題，過(guò)小則會(huì)使地下水位失控，給回灌效果造成嚴(yán)重的影響。定期組織開(kāi)展回?fù)P沖洗工作，回?fù)P過(guò)程中將動(dòng)水位、靜水位做好測(cè)定和記錄工作。

3.5 封堵降水井

留作泄水孔的降水井水量保持在6t/h以內(nèi)，井管從底板上穿過(guò)，當(dāng)結(jié)構(gòu)重量達(dá)到抗浮標(biāo)準(zhǔn)方可開(kāi)始封堵施工[6]。在澆筑底板前，使用不透水鋼管替換穿越底板位置的鋼濾管，如果達(dá)不到更換要求，要使用鋼管將鋼濾管緊緊套住，底板的厚度小于鋼管長(zhǎng)度，并將環(huán)形外止水鋼板焊接到距離底板地面1/2底板厚度范圍之內(nèi)的鋼管外表面上，降水井壁厚與鋼板厚度相同。在混凝土首次灌入24h后，復(fù)測(cè)管內(nèi)地下水的恢復(fù)高度，地下水位恢復(fù)高度保持在0.5m以內(nèi)時(shí)，再將混凝土灌入至井管位置并振搗密實(shí);地下水位恢復(fù)高度達(dá)到0.5m以上時(shí)，將管內(nèi)雨水抽干凈，再將混凝土灌入至井管位置處并振搗密實(shí)。混凝土終凝后，切割井管管口，其高度要比底板頂面位置略低一些。鑿除井管管口位置20cm的混凝土，將兩道內(nèi)止水鋼板焊接到管內(nèi)，降水井壁厚與鋼板厚度相同，再使用細(xì)石混凝土鋪墊鋼絲網(wǎng)片將井管管口至內(nèi)止水鋼板位置抹平。

降水井的出水量超過(guò)6t/h時(shí)，使用以下方案完成封井作業(yè)：澆筑底板以前，使用不透水鋼管替換從底板位置穿過(guò)的塑料管、混凝土井管和鋼濾管，如果達(dá)不到更換要求，將鋼管緊緊套在塑料管、混凝土井管和鋼濾管外面，底板厚度小于鋼管長(zhǎng)度，并將環(huán)形外止水鋼板焊接到距離底板地面1/2底板厚度范圍之內(nèi)的鋼管外表面上。封井注漿施工前，依據(jù)井結(jié)構(gòu)圖紙計(jì)算水泥漿使用量，水泥漿在施工現(xiàn)場(chǎng)拌和，在注漿管下入井管內(nèi)時(shí)保持居中的狀態(tài)，濾管底部與注漿管底端保持統(tǒng)一。注漿管安裝完成后在井管口位置處固定好，分次將細(xì)石子填入到井管中，細(xì)石子回填高度比濾管頂部高出2m左右，與底板底部的間距控制在2m。在注漿施工過(guò)程中，完成0.5m，注漿管隨之提升0.5m，注漿達(dá)到細(xì)石子頂部后，拔出注漿管，注漿完成且水泥漿達(dá)到終凝狀態(tài)時(shí)將井管中的余水抽干凈，認(rèn)真觀察井管內(nèi)水位恢復(fù)情況。混凝土首次灌輸時(shí)間達(dá)到24h以后，測(cè)量管內(nèi)地下水高度，如果恢復(fù)高度保持在0.5m以內(nèi)，再次將混凝土灌入到井管口位置振搗密實(shí);如果恢復(fù)高度保持在0.5m以上，抽干余水后再次將混凝土灌入到井管口位置振搗密實(shí)。二次灌注混凝土達(dá)到終凝狀態(tài)后，切割井管管口高出底板頂面的部分。將井管管口內(nèi)20cm厚的混凝土鑿除，并將兩道內(nèi)止水板焊接到管內(nèi)，降水井壁厚與鋼板厚度相同，焊接好內(nèi)止水鋼板，使用細(xì)石混凝土和鋼絲網(wǎng)片將內(nèi)止水鋼板至井管管口位置抹平。

3.6 抽水試驗(yàn)

當(dāng)?shù)谝坏乐瘟菏┕そY(jié)束達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度以后，才能開(kāi)展基坑預(yù)降水試驗(yàn)。

3.6.1 抽水試驗(yàn)?zāi)康?/p>

抽水試驗(yàn)的目的為獲悉水文地質(zhì)系數(shù)，如滲透系數(shù)（k）、影響半徑（R）等，詳細(xì)分析抽水試驗(yàn)數(shù)據(jù)以后，將Q=f（s）曲線圖繪制出來(lái)（Q為抽水試驗(yàn)出水量，s為水位降深），對(duì)降水方案的合理性和科學(xué)性進(jìn)行檢驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)抽水試驗(yàn)區(qū)域四周環(huán)境的測(cè)評(píng)，以此為依據(jù)整合降水井結(jié)構(gòu)和數(shù)量。

3.6.2 抽水試驗(yàn)內(nèi)容

（1）單井抽水試驗(yàn)。使用SJ01抽水井完成單井抽水試驗(yàn)，觀測(cè)井為SJ02和SJ03。在確定含水層初始水位、影響半徑（R）和滲透系數(shù)（k）時(shí)，以單井抽水試驗(yàn)結(jié)論為依據(jù)。

（2）生產(chǎn)性抽水試驗(yàn)。降水井施工結(jié)束后開(kāi)展生產(chǎn)性降水模擬試驗(yàn)，觀測(cè)井設(shè)置為SJ01、SJ05、SJ11、SJ16、SJ22、SJ28和SJ32，將水泵安裝到其他降水井中完成抽水作業(yè)，檢查降水井?dāng)?shù)量是否達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。在分析坑內(nèi)連續(xù)降水給坑外地下水水位造成的影響時(shí)，通過(guò)對(duì)坑外水位變化情況的觀測(cè)來(lái)獲得準(zhǔn)確信息，并為降水運(yùn)行方案的制定提供可靠的信息支撐。

3.6.3 抽水試驗(yàn)方法

穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)法是該工程使用的主要抽水試驗(yàn)方法，根據(jù)非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)觀測(cè)數(shù)據(jù)。

（1）試驗(yàn)性抽水完成以后，在正式抽水以前做好靜止水位觀測(cè)工作，觀測(cè)的時(shí)間間隔為0.5h或者1h。達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的主要表現(xiàn)為連續(xù)4個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的變幅保持在2cm以內(nèi)，無(wú)明顯下降或者上升的情況。

（2）在設(shè)置動(dòng)水位和水量觀測(cè)時(shí)間時(shí)，開(kāi)始5min后觀測(cè)一次，隨后每隔5min再觀測(cè)一次，觀測(cè)6次以后，每隔0.5h觀測(cè)一次即可。在觀測(cè)氣溫和水溫時(shí)，每隔2h一次即可。在讀取抽水井水位的測(cè)量值時(shí)要讀取到厘米;在讀取觀測(cè)井水位的測(cè)量值時(shí)要讀取到毫米。使用數(shù)字式水表儀完成出水量的測(cè)量工作。

（3）抽水作業(yè)完成以后，觀測(cè)水位的恢復(fù)情況，每隔5min觀測(cè)一次，觀測(cè)6次以后，每隔0.5h觀測(cè)一次即可，直到水位接近靜止的狀態(tài)時(shí)方可停止觀測(cè)。

（4）抽水試驗(yàn)的穩(wěn)定延續(xù)時(shí)間設(shè)置為8～24h，降深的穩(wěn)定延續(xù)時(shí)間要確保連續(xù)無(wú)間斷，如果中間出現(xiàn)了間斷的情況，適當(dāng)延長(zhǎng)抽水穩(wěn)定時(shí)間。在設(shè)置抽水試驗(yàn)的穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，涌水量和水位要同時(shí)趨于穩(wěn)定的狀態(tài)，抽水井水位波動(dòng)值保持在水位降低值的1%以內(nèi)。

4 結(jié)語(yǔ)

地鐵車站工程項(xiàng)目的施工工期和安全受車站深基坑降水的直接影響，科學(xué)布設(shè)降水井，正確選擇濾料和井管，使用恰當(dāng)?shù)某删┕ぜ夹g(shù)，運(yùn)用得力的運(yùn)行管理辦法，方可使整個(gè)工程項(xiàng)目的施工安全取得最佳的成效。該工程在挖掘基坑時(shí)使用的主要方法為管井降水法，該方法具有較強(qiáng)的實(shí)用性，且比較經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，最終取得了良好的施工效果。

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