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标题 浅谈真空降水在地铁暗挖隧道施工中的应用
范文

    吴铁志

    摘 要:本文简要论述了地铁暗挖隧道工程在砂类地层,隧道开挖等地下水较发育地段,对降深要求不高,含水量要求不高的施工项目采用真空降水施工方案。该方案确保施工安全、质量、进度等顺利进行,效果良好, 可为今后类似工程提供参考和借鉴。

    关键词:地铁;暗挖;隧道;砂层;真空降水

    中图分类号:U455 文献标识码:A

    1.工程概况

    西安地铁四号线市中医医院站~行政中心站区间位于凤城八路~未央路之间。道路两侧为居民区和政府办公楼。区间分为盾构区间、矿山法区间和明挖区间。其中矿山法暗挖区间长40.924m,埋深14m~15m,隧道采用CRD法进行开挖及初支。

    2.工程地质及水文地质

    2.1 工程地质条件

    区间地貌单元属渭河一级阶地。根据钻孔揭露,在勘探深度50.0m范围内的地层主要为第四系堆积物,即由全新统杂填土(Q4ml )、素填土(Q4ml)、冲积(Q4al)黄土状土、粉质黏土、粉细砂、中砂、粗砂、砾砂组成。

    2.2 水文地质条件

    根据勘查结果,该场地所揭露的地下水为第四系松散层孔隙潜水,含水层主要为第四系全新统冲积粉质黏土、粉细砂、中砂、粗砂及砾砂。地下水潜水位埋深15.90m~17.00m,水位高程366.15m~367.87m。

    3.实施真空降水的原因

    右线暗挖隧道降水方案设计J1-1~J1-11共11口降水井(如图1所示),井深40m,在实施过程中由于地下管线及道路交通疏解无法满足,实际实施了6口降水井(J1-2、4、5、6、8、11)和明暗挖接口位置有4口降水井(J01-J04)目前正在运行,动态水位在地面以下32m~37m,降水后静态水位在地面以下22.6m(在隧道开挖面以上1.25m,详见图2隧道开挖断面与水位关系图),在区间暗挖隧道2号导洞下台阶开挖施工过程中,距离开挖最底面剩1.25m出现流沙情况,给施工安全、质量、进度造成极大的影响,根据现场突发情况,紧急采取真空降水措施,确保施工安全、质量、进度等顺利进行。

    4.拟采取真空降水方案

    4.1 真空降水工作原理

    采用真空射流降水泵为降水作业主要机械,具体原理为: 水箱6灌满水后,开动离心泵1,离心泵驱动工作水运转,当水流流过水力喷射器2(如图3所示),到喷嘴11时,由于喷腔狭窄,流速突然增大,当水力继续经过12时,形成真空腔,在井点5周围产生真空,把地下水吸出,同时回入水箱。水箱6内的水呈一个大气压的天然状态。

    4.2 施工方法

    4.2.1 总体部署

    对2号、4号导洞进行真空降水,导洞上台阶进尺5m后开始实施真空降水,真空降水井点随上台阶开挖进尺进行布设,下台阶初支达到设计强度后拆除井点管。

    4.2.2 沉管

    井点管埋设采用导杆冲枪式水冲法成孔。导杆式冲枪的由高压水泵、两端开口带有变径的镀锌铁管、高压橡胶软管等组成。将冲枪枪口端略插入地面下,开启冲枪水泵,枪口喷射高压水流冲击土体成孔,枪体跟进枪头下沉,一直达到设计孔深。成孔深度略深于井点管长度,井点管的长度应满足设计要求。冲孔直径一般为30mm,水冲法成孔后,关闭冲枪水泵,拔出冲枪,及时将井点管沉放孔中,用砂土将井点管与孔壁之间的缝隙填充密实,以防漏气。该井管埋设结束后进行下一井点管的埋设。

    在下台阶开挖面安放两根集水总管,总管长度为6m和4m以搭配使用,直径为65mm。井点管间距为纵向1.5m,横向1m,最外排井点管倾斜30°,内排垂直布设,规格为25mmPVC管,长度为3m。井点管下部2m为滤水管,管壁上钻直径8mm的孔呈梅花形分布。管壁外包两层滤网,内层为细滤网,采用30~50孔/cm的生丝布;外层用8~10孔/cm的尼龍丝布。在管壁和滤网间用铁丝缠成螺旋隔开。滤网外围再缠一层8号粗铁丝保护滤网。如图4所示:真空降水井点布置图。

    4.2.3 连接与试抽

    主管在井点管处接一变径三通,变径规格同井管,主管的变径端与井管端采用透明软塑管连接,连接时用胶封堵接头孔隙,软塑管两端的连接部位再用薄膜束缚,防止接头漏气影响抽水效果。

    井点系统全部安装完毕后,进试抽。抽水时,先开真空泵抽取管路中的空气,使之形成真空。空气经真空泵排出后,当集水箱有了相当多的水时,再开动离心泵抽水,抽出的水排放到排水系统。试抽后,必须出清水,如达不到要求,必须查明原因,不允许长期抽混浊水,以使降水区域泥砂大量流失而造成事故。

    4.2.4 井点运行与监测

    井点运行后,要求连续工作,发现漏气应及时修补。每班配备一人专门常规保养。在运行过程中,应对出水流量、地下水位及周边沉降加强观测。

    4.2.5 注意事项

    每根井点管埋设完成后应检查其渗水性能,检查方法为:在正常情况下,井点口应有地下水向外冒出;否则从井点管口向管内灌清水,看管内水下渗情况,如果下渗越快,说明该管质量优良。Φ40的橡胶软管连接,两头用铁丝拧紧,外涂抹黄泥,以防漏气,最后连接真空水泵进行试抽。

    试抽的主要目的是检查接头的质量,井点的出水状况,真空泵的运转情况,如发现漏水、漏气现象,应及时进行加固或采用黄泥封堵处理,因为漏气会影响整套系统的正常工作,影响整体的降水效果。井点降水在使用时,要求不间断的连续抽水,需配有备用发电机,一旦停电,立即要进行恢复,否则可能造成导洞坍塌,井点降水的正常规律是“先大后小,先混后清”原则应立即检查纠正,在降水过程中,要派专人观测水的流量,对井点系统的维护观察。

    4.2.6 人员安排

    操作真空泵两人、埋设抽水管4人、电工1人、控制压力表1人、积水处理1人、详细记录、拍摄照片、观察掌子面变化情况1人。

    5.质量控制

    降水系统施工完毕后,应试运转,如发现井管失效,应采取措施使其恢复正常,如无法恢复,则需报废,另埋设新的井管。

    质量检验:

    (1)井点管垂直度 <1%

    (2)井点管插入深度(和设计相比) ≤150mm

    (3)砂料填满(与计算值相比) ≤5mm

    (4)井点真空度 >60kPa

    6.真空降水效果分析

    (1)根据目前西安地铁四号线市-行区间真空泵施工降水情况分析,真空降水可以有效地疏干井点管2.5m范围内残留水,实现局部范围内的无水作业,能有效地保证地铁暗挖隧道施工安全,工程质量及工程进度。

    (2)在做真空泵过程中存在工序衔接,在上台阶进尺5m后,需重新布置降水管埋设位置,布置及调试耗时近2个小时,要提前做好施工组织计划。

    (3)真空泵对现场施工有一定的影响,且必须保证开挖的过程中,真空降水泵始终保持抽水状态,才能满足安全和质量,停止抽水后约在15分钟左右的时间残留水即可恢复抽水前状态。

    结语

    本工艺适用于城市隧道地下工程砂类地层,隧道开挖等地下水较发育地段,对渗透系数大的土质有其适用性,特别是对降深要求不高,含水量要求不高的施工项目。在粉砂质土及砂性土,使用该工法降水一般降水深度能达到1.5m~2.0m,可为今后类似工程提供参考和借鉴。

    参考文献

    [1]詹友根.真空降水在浅埋暗挖法中的应用[J].市政技术,2016(4):150-152.

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更新时间:2025/3/16 7:35:56