北京地鐵10號(hào)線奧森區(qū)間降水方案選擇與實(shí)施

分類：解決方案日期：2007-01-24 00:00:00

0 引言
伴隨城市建設(shè)的飛速發(fā)展,城市地下空間作為一種寶貴的資源將被綜合利用,不同深度的地下空間將用于不同的目的,如地下停車場(chǎng)、人防工程、地下管線及地鐵等。在地鐵工程的施工過程中,降水工程成了影響工程進(jìn)展及成敗的關(guān)鍵因素之一[1~5]。按降水井類型的不同降水工程分為深井井點(diǎn)、管井井點(diǎn)、電滲井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)及輕型井點(diǎn)等幾種。本文將以北京地鐵施工中的一典型工程為例,著重論述管井降水工藝及實(shí)施過程。
1 工程概況
地鐵10號(hào)線是北京軌道交通路網(wǎng)中一條西北至東南的軌道交通半環(huán)線。線路起點(diǎn)在海淀區(qū)的藍(lán)靛廠,終點(diǎn)宋家莊。線路全長32.9km,設(shè)車站28座。共分兩期建設(shè),一期工程萬柳站至勁松站,線路全長24.552km,設(shè)車站22座;二期工程分兩段,一段為10號(hào)線勁松站至5號(hào)線的宋家莊站,北段將10號(hào)線、5號(hào)線連為一體,另一段工程為10號(hào)線西頭的萬柳站向西延長至藍(lán)靛廠一站。
奧林匹克公園站—森林公園站區(qū)間為一期工程中的一段區(qū)間,線路呈南北走向,起點(diǎn)為奧林匹克公園站北端,地鐵線路在中軸路下方由南向北行至森林公園站。區(qū)間位于奧林匹克公園規(guī)劃范圍內(nèi),線路兩側(cè)主要建筑物為待建及在建的各種體育場(chǎng)館,建筑物均在中軸路規(guī)劃道路紅線以外,而地鐵線路沿規(guī)劃道路中心線下通過,建筑物離地鐵線路的水平距離≥30m,地鐵區(qū)間隧道的施工對(duì)其不會(huì)產(chǎn)生較大的影響。區(qū)間采用暗挖法施工。單線區(qū)間710.615m,采用馬蹄形結(jié)構(gòu)斷面,區(qū)間設(shè)一座區(qū)間泵站,一個(gè)聯(lián)絡(luò)通道,左右線各設(shè)一座施工豎井。
2 地質(zhì)條件
依巖土工程勘察報(bào)告,勘察控制孔深度為45.0m,根據(jù)鉆探揭露,按照其沉積年代、成因類型及巖性工程場(chǎng)區(qū)的地層依次為粉土層、粉質(zhì)粘土層、粘土層粉質(zhì)粘土層、卵石層、粉質(zhì)粘土層、卵石層、粉細(xì)砂層。
勘察深度范圍內(nèi),實(shí)際量測(cè)到三層地下水,分別為上層滯水(水位標(biāo)高為35.52~39.96m)、潛水(水位標(biāo)高為25.24~31.47m)、承壓水(水位標(biāo)高11.80~15.60m)。
3 降水工程設(shè)計(jì)
施工豎井在開挖深度范圍內(nèi)主要受上層滯水、潛水兩層地下水的影響,第三層地下水承壓水的水位均分布于施工豎井結(jié)構(gòu)底板以下6.0~8.0m處,故該層地下水對(duì)結(jié)構(gòu)施工無影響。
根據(jù)地下水水位與施工豎井底板標(biāo)高間相互關(guān)系,需要疏干上層滯水、潛水兩層地下水,使混合水頭標(biāo)高低于施工豎井結(jié)構(gòu)底板以下1.0m。
3.1 降水設(shè)計(jì)方案選擇
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)不同施工條件設(shè)計(jì)了兩種降水方案。方案一:
1)適用條件:施工用地沿區(qū)間隧道方向基本不受限制,降水井全部施工完畢至豎井開挖時(shí)間間隔應(yīng)≮30d。
2)施工豎井:采用管井并通過延長布井的形式對(duì)左線施工豎井及右線施工豎井進(jìn)行整體區(qū)域降水。施工豎井在開挖深度范圍內(nèi)的含水層均為粉土、粉細(xì)砂等細(xì)顆粒地層,為了加快豎井內(nèi)地下水的疏干,在兩排降水井中間加布一排疏干井,疏干井間距一般按12.m控制。外排降水井中心與地鐵結(jié)構(gòu)外邊線距離一般按≥3.0m控制,相鄰降水井間距離一般按≤6.0m控制。
方案二:
1)適用條件:施工用地沿區(qū)間隧道方向不可占用較長,降水井全部施工完畢至豎井開挖時(shí)間間隔應(yīng)≮14d。
2)施工豎井:采用管井對(duì)左線施工豎井及右線施工豎井進(jìn)行整體封閉降水。施工豎井內(nèi)的含水層均為粉土、粉細(xì)砂等細(xì)顆粒地層,也可按照方案一的布置方法,加快豎井內(nèi)地下水的疏干。
上述兩種施工方案的設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。

3.2 降水井布置原則
降水井點(diǎn)布置遵照以下原則:
1)充分利用地面條件,在地面布置降水井點(diǎn);
2)降水井位置須避開各種地下管線;
3)考慮支護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)降水井的潛在影響。
方案一、方案二中降水井平面布置見圖1、圖2。

3.3 降排水設(shè)計(jì)方案
工程中采取的降排水方案及處理措施有:選用合適的優(yōu)質(zhì)的主排水管;排水管線留有一定坡度,以便于排水;影響城市交通或有特殊要求的排水管線暗埋于地下,其它位置采取了明敷的方案。暗埋管線埋于凍土深度以下,否則采取保暖防凍措施;地面排水井口(見圖3)在冬季來臨前進(jìn)行防凍處理。暗埋井口(見圖4)做檢查井,用于水泵維修和水位觀測(cè);處于交通位置的降水井按正規(guī)暗埋檢查井施工;處于空地及綠地內(nèi)的降水井按簡(jiǎn)易暗埋井口(見圖5)施工;暗埋出水管、支管和主管用單向閥連接,防止停泵時(shí)水倒流。排水口選擇雨水檢查井;在保證排水暢通和含砂量滿足要求的情況下,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件采取合理排水方式;排水口的數(shù)量和雨管線遵循降水最大排水量的原則。

3.4 降水施工技術(shù)要求
1)井身結(jié)構(gòu)誤差要求　①井徑誤差應(yīng)≯20mm;②垂直度誤差應(yīng)≯1%;③降水井井底標(biāo)高數(shù)值應(yīng)≯11.7m。
2)填料要求　①施工豎井部位的降水管井所用濾料應(yīng)具有一定磨圓度,濾料含泥量應(yīng)≯3%,濾料粒徑為2~4mm;②要避免填料速度過快或不均造成濾管偏移及濾料在孔內(nèi)架橋現(xiàn)象,洗井后濾料下沉應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充濾料,要求實(shí)際填料量達(dá)到≮95%的理論計(jì)算量。
3)洗井要求?、傧鹿芴盍贤瓿珊髴?yīng)立即進(jìn)行洗井,即使特殊情況間隔時(shí)間應(yīng)≯24h;②采用隔離塞分段洗井,如果泥漿中含泥砂量較大,可先撈渣,再洗井;③當(dāng)常規(guī)洗井效果不好時(shí),可加洗井劑浸泡后再洗井。
4)抽水要求　當(dāng)施工豎井封閉降水時(shí),則管井內(nèi)應(yīng)安裝1.5~3.0m3/h潛水泵,泵底距井底1.5~2.0m;為防止因抽水造成地面沉降,嚴(yán)格控制含砂量:粗砂含量
5)降水沉降控制措施　優(yōu)先采用泵吸反循環(huán)成井工藝,使?jié){液面高度保持在孔口附近,當(dāng)自造泥漿不能保證井壁穩(wěn)定時(shí),須添加膨潤土人工制漿,嚴(yán)格控制泥漿稠度,保證井壁穩(wěn)定。
6)沉降超標(biāo)的補(bǔ)救措施　當(dāng)通過沉降監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)地面建筑物沉降已達(dá)到預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)時(shí),應(yīng)及時(shí)查明引起沉降的具體原因,當(dāng)確認(rèn)是因降水所引起時(shí),應(yīng)馬上采取回灌措施。在沉降區(qū)域施工回灌井,回灌井與降水井之間的距離必須>5.0m,回灌方案的具體設(shè)計(jì)根據(jù)建筑物沉降的情況而定。
4 降水沉降監(jiān)測(cè)
4.1 降水沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置
由于施工場(chǎng)地比較平坦,僅重點(diǎn)對(duì)施工豎井附近暗挖區(qū)間上方地面進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在區(qū)間施工豎井南北兩側(cè)的暗挖區(qū)間上方地面設(shè)置2個(gè)降水沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)。
4.2 維護(hù)降水期地下水觀測(cè)
維護(hù)降水期應(yīng)對(duì)地下水動(dòng)態(tài)進(jìn)行觀測(cè),并對(duì)地下水動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行及時(shí)分析;當(dāng)?shù)叵滤患眲∽兓瘧?yīng)及時(shí)分析原因,并采取相應(yīng)的處理措施。
4.3 建立地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)
由于降水期較長,降水使場(chǎng)區(qū)地下水的均衡關(guān)系發(fā)生較大變化,必然對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生影響。為了較準(zhǔn)確地掌握?qǐng)鰠^(qū)地下水動(dòng)態(tài)變化,應(yīng)及時(shí)采取必要的處理措施,在降水工程實(shí)施的同時(shí),應(yīng)建立地下動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng),監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)應(yīng)掌握的原則有:①在降水影響半徑內(nèi)呈放射狀布設(shè)觀測(cè)孔。②降水影響半徑以內(nèi)的高大建筑物、橋梁與降水系統(tǒng)之間布設(shè)觀測(cè)孔。③不同含水層位布設(shè)分層觀測(cè)孔,取水樣孔。地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)的監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括:地下水位監(jiān)測(cè)、地下水質(zhì)月監(jiān)測(cè)、各站和區(qū)間的排水量監(jiān)測(cè)、排水含砂量監(jiān)測(cè)。地下水位監(jiān)測(cè)孔的具體位置應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件確定。
4.4 建立沉降監(jiān)測(cè)網(wǎng)
在降水工程實(shí)施之前,要根據(jù)降水設(shè)計(jì)中計(jì)算的抽水影響范圍結(jié)合工程實(shí)際情況對(duì)一定范圍內(nèi)的典型建筑(高大建筑、重要建筑、橋梁等)布設(shè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn),在降水期間要進(jìn)行連續(xù)沉降監(jiān)測(cè)。
5 結(jié)語
實(shí)踐證明,地鐵暗挖隧道施工過程中,降水起著重要的作用,而管井降水是一種有效的辦法,但一定要做好周邊環(huán)境的調(diào)查,充分估計(jì)降水的影響,并在施工中強(qiáng)化監(jiān)測(cè)手段。