丁 鍵

深井降水在武漢地鐵東亭車站的應(yīng)用

丁 鍵

通過對(duì)武漢地鐵四號(hào)線水文地質(zhì)進(jìn)行分析,結(jié)合工程實(shí)際情況進(jìn)行計(jì)算,確定降水井參數(shù),并在施工中加強(qiáng)監(jiān)測(cè),采取信息法控制抽水,將地下水降至基坑下2m,通過對(duì)周邊建筑物變形觀測(cè),采取應(yīng)急措施,從而保證了工程圍護(hù)結(jié)構(gòu)的順利實(shí)施。

深井降水,水位,監(jiān)測(cè),信息法

1 工程概況

東亭站是武漢市軌道交通四號(hào)線一期工程的一個(gè)車站,站址位于武漢市武昌區(qū),中北路和秦園路、黃鸝路的交叉路口。本車站采用明挖法施工,局部蓋挖順作,采用鉆孔灌注樁 +旋噴止水樁 +內(nèi)支撐系統(tǒng)支護(hù)。車站標(biāo)準(zhǔn)段基坑寬 19.7m,標(biāo)準(zhǔn)段基坑深度約為 15.8m,盾構(gòu)井處基坑深度約為 16.6m,盾構(gòu)井集水坑處基坑深度約為 19.0m。

2 場(chǎng)地巖土工程條件

2.1 地形地貌

擬建場(chǎng)地地形相對(duì)平坦,地勢(shì)起伏不大,地面高程一般在25.92m～29.30m之間,擬建場(chǎng)地地貌為丘陵～平原地貌類型的過渡地段,地貌單元總體屬長(zhǎng)江Ⅲ級(jí)階地。

2.2 工程地質(zhì)條件

工程地質(zhì)條件見表1。

2.3 場(chǎng)地水文地質(zhì)條件

場(chǎng)區(qū)地表水體不發(fā)育,未發(fā)現(xiàn)有河、溝、塘等地表水體分布。

擬建場(chǎng)地地下水類型可分為上層滯水,孔隙承壓水和基巖裂隙水三種類型。上層滯水主要賦存于①層人工填土層中,無統(tǒng)一自由水面,大氣降水、生活排水滲入是其主要補(bǔ)給來源,靜止水位在地面下 0.40m～3.2m。孔隙弱承壓水主要賦存于⑧-1層粉質(zhì)粘土混粉砂,⑧-3層粉土夾粉質(zhì)粘土,⑨-2層圓礫土中,與長(zhǎng)江有一定的水力聯(lián)系。其上覆粘性土是其隔水頂板,下臥基巖○15b層是其隔水底板?？辈炱陂g實(shí)測(cè)承壓水位埋深在地面下 11.5m,相當(dāng)于標(biāo)高 14.8m左右?；鶐r裂隙水主要賦存于基巖裂隙中,總體水量較小且不均勻。

根據(jù)地質(zhì)報(bào)告以及水文地質(zhì)抽水試驗(yàn)報(bào)告,地層綜合滲透系數(shù) K=4.1m/d,影響半徑約為 151.3m。

3 基坑底面抗突涌穩(wěn)定性分析

根據(jù)工程地質(zhì)剖面圖對(duì)比分析,車站基坑底絕大部分位于承壓含水層⑧-1層粉質(zhì)粘土混粉砂或⑧-3層粉土夾粉質(zhì)粘土中,基坑底已完全揭露承壓含水層,基坑底承壓水會(huì)出現(xiàn)突涌,因此應(yīng)對(duì)地下承壓水進(jìn)行治理。據(jù)本地區(qū)類似工程經(jīng)驗(yàn)和場(chǎng)地水文地質(zhì)條件,承壓水的處理采用井點(diǎn)降水結(jié)合隔水帷幕進(jìn)行。

表1 各巖土層的分布及主要特征一覽表

4 承壓水水頭及降深設(shè)計(jì)

根據(jù)地質(zhì)報(bào)告實(shí)測(cè)承壓水穩(wěn)定水位在地面下約 11.5m,而車站標(biāo)準(zhǔn)段基坑深度約為15.8m,盾構(gòu)井處基坑深度約為 16.6m,盾構(gòu)井集水坑處基坑深度約為19.0m。

從前面分析可以得出在基坑開挖過程中為了防止坑底突涌,必須提前對(duì)承壓水頭采取降低措施,最終將水頭降至基坑底面以下 2.0m,因此必須把承壓水頭高度至少降低：

車站標(biāo)準(zhǔn)段基坑：15.8-11.5+2.0=6.3m;

車站盾構(gòu)井基坑：16.6-11.5+2.0=7.1m;

車站盾構(gòu)井集水坑基坑：19.0-11.5+2.0=9.5m。

5 基坑涌水量計(jì)算

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)抽水試驗(yàn)結(jié)果,結(jié)合擬建基坑平面布局概況,按照J(rèn)GJ 120-99建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程附錄F.0.3條計(jì)算基坑涌水量：

其中,Q為基坑涌水量,m3/d;M為承壓含水層厚度,m;k為滲透系數(shù),m/d;R為降水影響半徑,m;r0為基坑等效半徑,m,矩形基坑等效半徑 r0=0.29(a+b),不規(guī)則塊狀基坑等效半徑

6 深井降水設(shè)計(jì)

根據(jù)地質(zhì)報(bào)告結(jié)合地區(qū)類似工程經(jīng)驗(yàn)分析,本車站范圍內(nèi)承壓含水層⑧-1層粉質(zhì)粘土混粉砂、⑧-3層粉土夾粉質(zhì)粘土以及⑨-2層圓礫土均不純凈,⑧-3層粉土中粘粒含量較高,且有粉質(zhì)粘土夾層分布,⑨-2層中圓礫骨架間由粘性充填,這兩層滲透性均較弱,屬弱 ～中透水層。另外承壓含水層沿車站縱向厚度變化較大,綜合考慮,承壓含水層滲透系數(shù)和影響半徑均較小,雖然基坑底已揭露承壓含水層,基坑底必定出現(xiàn)突涌,但涌水量不會(huì)很大,承壓水補(bǔ)給速度也不會(huì)很快。

為防止降水時(shí)出現(xiàn)掉泵現(xiàn)象,降水井設(shè)計(jì)時(shí)采用完整井,井底深入基巖最少為 2.0m,井深設(shè)計(jì)為 28.0m較為適宜。完整井井深為 28.0m(已經(jīng)不能再深),井底已深入基巖 2.0m～3.0m,為避開車站底板,防止降水井穿越車站底板而給土建施工帶來影響;同時(shí)防止降水井穿越車站底板后,后期封井可能造成的滲漏影響,因此降水井應(yīng)盡量布置在止水帷幕外側(cè)。

降水設(shè)計(jì)時(shí),含水層厚度從⑧-1層粉質(zhì)粘土混粉砂頂板至⑨-2層圓礫土層底板,平均取為 20.2m;由于承壓含水層沿車站縱向厚度變化較大,此平均厚度取值稍微偏大,偏大部分可作為安全儲(chǔ)備,在雨季以及長(zhǎng)江汛期時(shí)使車站基坑安全有可靠保障。降水設(shè)計(jì)時(shí),盾構(gòu)井平面尺寸暫按20.0m×20.0m考慮,采用“天漢”系列基坑工程設(shè)計(jì)軟件計(jì)算得：當(dāng)設(shè)置 26口降水井時(shí),能夠滿足設(shè)計(jì)的降深要求。

7 降水井施工要點(diǎn)

降水井孔徑為 600mm,井管直徑 250mm,井深 28.0m;井管底部 1.0m為沉淀管,其上 17.0m長(zhǎng)為濾水管。濾水管眼直徑15 cm,采用梅花形排列,孔隙率大于 20%,外壁墊鋼筋骨架包尼龍網(wǎng)纏鐵絲。井管壁與井孔壁間填濾料,濾料為直徑 1 mm～3mm的石英砂,濾料填深 19.0m。濾水管之上為實(shí)鋼管至出口,實(shí)鋼管管壁與井孔壁間用風(fēng)干粘土球搗實(shí)至地面,粘土球填深9.0m。設(shè)計(jì)各降水井出水量均為 10m3/h。

觀測(cè)井孔徑為 300mm,井管直徑 108mm,井深 25.0m;下部10.0m長(zhǎng)為濾水管。濾水管眼直徑 15 cm,采用梅花形排列,孔隙率大于 20%,外壁墊鋼筋骨架包尼龍網(wǎng)纏鐵絲。井管壁與井孔壁間填濾料,濾料為直徑 1mm～3mm的石英砂,濾料填深 12.0m。濾水管之上為實(shí)鋼管至出口,實(shí)鋼管管壁與井孔壁間用風(fēng)干粘土球搗實(shí)至地面,粘土球填深 13.0m。

降水井成井后應(yīng)進(jìn)行洗井并進(jìn)行試抽,以檢驗(yàn)單井出水量。試抽 24 h后出水口水中的含砂率應(yīng)小于 1/100 000。

8 降水監(jiān)測(cè)及應(yīng)急措施

本站基坑分大部明挖法施工,局部蓋挖順作 2個(gè)開挖段,同時(shí)有盾構(gòu)施工井開挖段,在 3個(gè)開挖段的基坑邊設(shè)置 4個(gè)水位觀測(cè)孔,對(duì)水位進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在降水井施工期間,對(duì)已形成的降水井的水位,每天觀測(cè) 1次 ～2次;降水前期對(duì)水位、流量及含砂量每天觀測(cè) 1次 ～2次;降水中期每天觀測(cè)1次;降水后期每 7 d～10 d觀測(cè) 1次,雨天加測(cè)水位。將每天觀測(cè)的水位及流量結(jié)果進(jìn)行整理,繪制 Q—t和 s—t關(guān)系曲線,分析水位下降的趨勢(shì)及流量變化,預(yù)測(cè)地下水位降低到設(shè)計(jì)深度的時(shí)間和確定抽水泵的安裝與數(shù)量調(diào)整。同時(shí)對(duì)周邊建筑物進(jìn)行沉降觀測(cè),一旦發(fā)現(xiàn)問題,可采用回灌方法,提高建筑物附近的地下水位,減少建筑物的沉降量。

9 建議

應(yīng)做好地表水體疏排工作,防止大面積地表水匯入坑內(nèi)?；娱_挖應(yīng)盡量避開雨季或豐水季節(jié),雨季會(huì)使地下水位上升,影響坑壁的穩(wěn)定。因此,需做好基坑內(nèi)的排水工作,保證基坑在開挖期間能獲得干燥的作業(yè)空間。

[1]JGJ T111-98,建筑與市政降水工程技術(shù)規(guī)范[S].

[2]JGJ 120-99,建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].

[3]JGJ T8-97,建筑變形測(cè)量規(guī)程[S].

App lication of deep precipitation in the Dongting station of W uhan underground

DING Jian

This paper analysises the hydrogeology ofWuhan metro No.4 line,combining with practical engineering to calculate to determ ine the dewatering well parameters,and enhances monitoring in the construction and take control of information act pumping ofgroundwater down to pit under 2m,observes the deformation surrounding buildings to take emergencymeasures to ensure the smooth imp lementation of project.

deep precipitation,water level,monitoring,information act

TU463

B

1009-6825(2011)09-0084-02

2010-12-02

丁 鍵(1977-),男,工程師,武漢市政建設(shè)集團(tuán)隧道工程公司,湖北武漢 430022