許道軍 （安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局313地質(zhì)隊(duì)，安徽 六安 237000）

地鐵建設(shè)是市政基礎(chǔ)建設(shè)的重中之重，管井降水是地鐵車(chē)站基坑降水的主要措施，普通管井降水采用自流式法，對(duì)滲透性較差的弱透水層（淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土）中的飽和水降水難度很大。本次以福州地鐵5 號(hào)線福灣路站基坑真空管井降水為例，探討在普通管井的基礎(chǔ)上，增加負(fù)壓真空，在弱透水層中的降水效果。

1 工程概況

福灣路站為福州地鐵5 號(hào)線第11個(gè)車(chē)站，車(chē)站位于倉(cāng)山區(qū)盤(pán)嶼路和福灣路交口、盤(pán)嶼路和臺(tái)嶼路交口之間，呈西北-東南走向,為地下二層島式站臺(tái)車(chē)站，車(chē)站主體基坑長(zhǎng)210m，車(chē)站標(biāo)準(zhǔn)段寬度為19.7m，基坑深度16.8m～18.2m。車(chē)站采用明挖順作法施工。

車(chē)站主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐體系。小里程端圍護(hù)采用800mm 厚地連墻+四道內(nèi)支撐+一道換撐。標(biāo)準(zhǔn)段圍護(hù)采用800mm 厚地連墻+四道內(nèi)支撐+一道換撐。大里程端圍護(hù)采用1000mm 厚地連墻+四道內(nèi)支撐+一道換撐?；影踩燃?jí)為一級(jí)。

2 工程地質(zhì)條件

車(chē)站基坑開(kāi)挖范圍內(nèi)巖土體從上至下分層及其特征分述如下。

①雜填土：顏色較雜，主要呈灰色，稍濕，松散-中密，均勻性較差，主要為人工堆填的粘性土。層厚0.8m～4.6m，平均厚度2.69m。

②粉質(zhì)黏土：呈黃褐色，可塑為主，濕，捻面較光滑，有光澤，無(wú)搖振反應(yīng)，干強(qiáng)度與韌性中等，粘性一般。層厚0.4m～3.3m，平均厚度1.15m。天然含水率41.6%。

③淤泥：呈深灰色，流塑為主，飽和，以粘粒為主，部分夾少量薄層粉細(xì)砂或混有少量砂，搖振反應(yīng)慢，有光澤，捻面光滑，干強(qiáng)度及韌性中等。層厚8.7m～22.2m，平均厚度14.53m。天然含水率66.9%。

④淤泥質(zhì)土：呈深灰色，軟塑～流塑，飽和，以粘粒為主，偶混有少量粉細(xì)砂或夾薄層粉細(xì)砂，部分鉆孔夾少量薄層黃色粘性土，搖振反應(yīng)慢，有光澤，捻面光滑，干強(qiáng)度及韌性中等。層厚1.5m～5.5m，平均厚度3.34m。天然含水率49.0%。

福灣路站基坑深度16.8m～18.2m，基底位于③＜2-4-1＞淤泥層或④＜2-4-2＞淤泥質(zhì)土層中。

3 水文地質(zhì)條件

基坑開(kāi)挖范圍內(nèi)主要為粉質(zhì)黏土、淤泥、淤泥質(zhì)土，粉質(zhì)黏土天然含水率41.6%，滲透系數(shù)3.52×10-6cm/d，飽和度99%。淤泥天然含水率66.9%。滲透系數(shù)2.44×10-7cm/d，飽和度99%；淤泥質(zhì)土天然含水率49.0%，滲透系數(shù)5.79×10-7cm/d，飽和度100%，屬于弱透水層-微透水層。

4 降水目標(biāo)

疏干開(kāi)挖范圍內(nèi)土體中地下水，降低各弱透水層含水率15%以上，方便挖掘機(jī)和工人在坑內(nèi)施工作業(yè)，確保在規(guī)定總工期以及節(jié)點(diǎn)工期前完成作業(yè)。

5 真空管井設(shè)計(jì)

基坑面積4255m2，設(shè)計(jì)23 口真空管井，真空管井成井直徑為600mm，井管采用直徑273mm 壁厚3mm 的焊接鋼管，濾管外包一層80 目濾網(wǎng)布，濾料采用中粗砂石濾料，井管結(jié)構(gòu)為上面5m實(shí)管，用黏土封堵防止漏氣，中間為濾管，下面1m 沉淀管，濾管及沉淀管回填中粗砂石濾料。真空管井深度要穿過(guò)淤泥層進(jìn)入基底下不少于6m。

圖1 真空管井平面布置圖

圖2 真空管井大樣圖

6 真空管井降水工作原理

真空管井降水是采用水泵抽水和真空泵抽氣組成的一種復(fù)合型降水措施，其由井管、密封井蓋、潛水泵、真空泵組成。

在自流式管井系統(tǒng)上增設(shè)真空泵抽氣的系統(tǒng)，真空泵設(shè)置在井外，抽氣管連接真空泵及管井，管井使用井蓋密封。真空泵負(fù)壓抽氣在管井內(nèi)形成真空度，井管周邊的淤泥質(zhì)土中的水在負(fù)壓力作用下流入井管內(nèi)，由潛水泵將水排出，降低淤泥及淤泥質(zhì)土中的含水率，從而達(dá)到施工需要的降水效果。

本次真空泵抽真空度根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)為65kPa～90kPa，1臺(tái)真空泵同時(shí)帶5～6臺(tái)真空管井。

7 真空管井施工工藝

施工流程如下：測(cè)放井位→開(kāi)挖井位→鉆機(jī)就位→鉆進(jìn)成孔→清孔換漿→井管購(gòu)買(mǎi)并安裝→回填濾料→洗井→安裝真空抽水設(shè)備→真空抽水運(yùn)行。

①測(cè)放井位：根據(jù)井點(diǎn)平面布置，使用RTK或全站儀測(cè)放井位；

②開(kāi)挖井位：在測(cè)放后的井位處開(kāi)挖泥漿循環(huán)池；

③鉆機(jī)就位：采用反循環(huán)鉆機(jī)成孔，鉆機(jī)應(yīng)安裝水平，鉆頭應(yīng)保持垂直；

④鉆進(jìn)成孔：真空管井鉆孔直徑600mm，一徑到底。井徑誤差為±20mm，降水井垂直度誤差≤1%，開(kāi)孔時(shí)應(yīng)輕壓慢轉(zhuǎn)，以保證開(kāi)孔的垂直度；

⑤清孔換漿：當(dāng)鉆進(jìn)達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，并超鉆0.5m～1.0m，下管前要沉淀沉渣，然后用大泵置換孔內(nèi)的泥漿，減小孔內(nèi)泥漿比重，當(dāng)泥漿比重接近1.05g/cm3后，立即下管；

⑥井管購(gòu)買(mǎi)并安裝：事先將井管排列、組合、用濾網(wǎng)布包裹，井管應(yīng)平穩(wěn)入孔，井管要對(duì)稱(chēng)焊接，并確保焊接垂直，完整無(wú)隙，保證焊接強(qiáng)度，以免脫落；

⑦回填礫料：井管安裝完畢后，回填濾料，濾料采用中粗砂石，濾料根據(jù)設(shè)計(jì)要求應(yīng)不少于計(jì)算量100%，濾料沿井壁四周均勻填入；

⑧洗井：洗井方法采用潛水泵與空壓機(jī)聯(lián)合洗井，直至水清砂凈，洗完井后并再次測(cè)量井深；

⑨安裝真空抽水設(shè)備：洗井施工結(jié)束后，下入潛水泵并連接水管、電纜線，安裝好專(zhuān)用密封井蓋，接通好吸氣管、真空泵，安裝完畢后接通電源進(jìn)行安裝密封效果檢查；

⑩真空抽水運(yùn)行：定期觀測(cè)真空泵的真空度和出水量，每個(gè)降水井安裝水表一只，每日觀測(cè)出水量。

8 試抽水試驗(yàn)

8.1 目的

主要目的是進(jìn)行不同真空度抽水試驗(yàn)的對(duì)比，并分析真空降水效果。進(jìn)行群井試驗(yàn)，檢驗(yàn)降水井?dāng)?shù)量能否滿足要求，以及坑內(nèi)連續(xù)降水對(duì)坑外水位的影響。

8.2 內(nèi)容

抽水試驗(yàn)分類(lèi)為單井抽水試驗(yàn)和群井抽水試驗(yàn)。

①單井抽水試驗(yàn)：進(jìn)行不同真空度抽水試驗(yàn)的對(duì)比，并分析真空降水效果；

②群井抽水試驗(yàn)：降水井全部施工完成以后，進(jìn)行一次實(shí)際降水模擬試驗(yàn)，驗(yàn)證降水井?dāng)?shù)量能否滿足要求，以及坑內(nèi)連續(xù)降水對(duì)坑外水位的影響，需確保有一定數(shù)量的備用兼觀測(cè)井。

8.3 方法及要求

本次抽水試驗(yàn)采用穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)，依據(jù)穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)的要求進(jìn)行數(shù)據(jù)觀測(cè)。施工完成試驗(yàn)井后做抽水試驗(yàn)，獲取試驗(yàn)數(shù)據(jù)，調(diào)整降水方案。

①初始水位測(cè)量

在試驗(yàn)井施工完成后，要測(cè)量每口井的初始水位，一小時(shí)測(cè)量一次，連續(xù)測(cè)量四個(gè)小時(shí)，連續(xù)三次測(cè)量差不大于2cm，水位穩(wěn)定，取三次的平均值為初始水位值。

②觀測(cè)井的動(dòng)水位及抽水井的涌水量觀測(cè)

涌水量和動(dòng)水位的觀測(cè)時(shí)間，宜在抽水開(kāi)始后的第1、2、3、4、5、10、15、20、30、40、50、60min 各觀測(cè)一次，出現(xiàn)穩(wěn)定趨勢(shì)以后每隔30min 觀測(cè)一次，直至結(jié)束。

單井出水量的測(cè)量，采用數(shù)字式水表儀，應(yīng)讀數(shù)到0.1m3。抽水井和觀測(cè)井的水位測(cè)量讀數(shù)到厘米。

③觀測(cè)井恢復(fù)水位觀測(cè)

試驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)進(jìn)行恢復(fù)水位觀測(cè)，停泵時(shí)按1、3、5、10、15、30min 的間隔進(jìn)行水位觀測(cè)，以后每一小時(shí)進(jìn)行一次，至接近初始水位停止觀測(cè)。

④穩(wěn)定延續(xù)時(shí)間

穩(wěn)定延續(xù)時(shí)間為4～6h，每次降深的穩(wěn)定延續(xù)時(shí)間不宜間斷，因故中斷時(shí)，應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)抽水穩(wěn)定時(shí)間，且各次降深的轉(zhuǎn)換應(yīng)盡量連續(xù)進(jìn)行。

⑤量測(cè)器具

水位變化用水位儀測(cè)定，井出水量用數(shù)字水表測(cè)定，真空度用真空泵上自帶的真空計(jì)儀表測(cè)定。

9 抽水維護(hù)管理

①真空管井的排水管道布置應(yīng)合理，抽水應(yīng)排入三級(jí)沉淀池。

②真空管井應(yīng)配備獨(dú)立的一級(jí)箱、二級(jí)箱、三級(jí)箱，保證一泵一閘，并做好標(biāo)識(shí)工作，便于維護(hù)管理，每個(gè)電箱要有檢查記錄。

③正式抽水前應(yīng)全面進(jìn)行一次試運(yùn)行，檢驗(yàn)抽水設(shè)備、排水系統(tǒng)、供電系統(tǒng)及應(yīng)急措施能否滿足抽水要求。

④真空管井應(yīng)在基坑開(kāi)挖前保持一個(gè)月的運(yùn)行時(shí)間，確?；臃秶鷥?nèi)疏干淤泥質(zhì)土，并降低水位在開(kāi)挖面下0.5m～1.0m。

⑤抽水維護(hù)過(guò)程中應(yīng)安裝抽水井水表，并記錄數(shù)據(jù)。并做好觀測(cè)井靜止水位的觀測(cè)，每天觀測(cè)一次。

⑥抽水運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)隨時(shí)檢查設(shè)備運(yùn)行狀況，發(fā)現(xiàn)故障及時(shí)排除。

⑦采用電磁感應(yīng)水位控制器和水泵自動(dòng)液位開(kāi)關(guān)控制水泵的運(yùn)行。

⑧抽水過(guò)程中應(yīng)做好記錄。

10 真空管井抽水注意事項(xiàng)

①上部5m 黏土封口要密實(shí)，保證井管與孔壁之間不漏氣。

②真空管井的井口用鋼井蓋封閉好，上部要留有吸氣及抽水的管口。

③各接口之間密封要嚴(yán)實(shí)確保不漏氣。

④試抽水試驗(yàn)確定真空度要在70kPa以上。

11 降水效果評(píng)價(jià)

經(jīng)過(guò)1 個(gè)多月的連續(xù)真空抽水，達(dá)到了降水目標(biāo)要求，各弱透水層含水率在15%～20%，挖機(jī)在坑內(nèi)可以自由行走，降水效果很明顯，達(dá)到無(wú)水施工的條件，確保工期能按節(jié)點(diǎn)完成。

12 結(jié)束語(yǔ)

本次真空降水表明，真空管井對(duì)軟弱透水層的降排水效果很顯著，真空度保持在7080kPa～80kPa，淤泥土降水效果最佳，出水量較大。真空管井施工工藝及抽水技術(shù)，為類(lèi)似的滲透性較小的弱透水層降水提供了借鑒指導(dǎo)作用。