深井降水在武漢地鐵東亭車站的應用

丁 鍵

深井降水在武漢地鐵東亭車站的應用

丁 鍵

通過對武漢地鐵四號線水文地質進行分析,結合工程實際情況進行計算,確定降水井參數,并在施工中加強監測,采取信息法控制抽水,將地下水降至基坑下2m,通過對周邊建筑物變形觀測,采取應急措施,從而保證了工程圍護結構的順利實施。

深井降水,水位,監測,信息法

1 工程概況

東亭站是武漢市軌道交通四號線一期工程的一個車站,站址位于武漢市武昌區,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 +內支撐系統支護。車站標準段基坑寬 19.7m,標準段基坑深度約為 15.8m,盾構井處基坑深度約為 16.6m,盾構井集水坑處基坑深度約為 19.0m。

2 場地巖土工程條件

2.1 地形地貌

擬建場地地形相對平坦,地勢起伏不大,地面高程一般在25.92m～29.30m之間,擬建場地地貌為丘陵～平原地貌類型的過渡地段,地貌單元總體屬長江Ⅲ級階地。

2.2 工程地質條件

工程地質條件見表1。

2.3 場地水文地質條件

場區地表水體不發育,未發現有河、溝、塘等地表水體分布。

擬建場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,無統一自由水面,大氣降水、生活排水滲入是其主要補給來源,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層粉質粘土混粉砂,⑧-3層粉土夾粉質粘土,⑨-2層圓礫土中,與長江有一定的水力聯系。其上覆粘性土是其隔水頂板,下臥基巖○15b層是其隔水底板。勘察期間實測承壓水位埋深在地面下 11.5m,相當于標高 14.8m左右。基巖裂隙水主要賦存于基巖裂隙中,總體水量較小且不均勻。

根據地質報告以及水文地質抽水試驗報告,地層綜合滲透系數 K=4.1m/d,影響半徑約為 151.3m。

3 基坑底面抗突涌穩定性分析

根據工程地質剖面圖對比分析,車站基坑底絕大部分位于承壓含水層⑧-1層粉質粘土混粉砂或⑧-3層粉土夾粉質粘土中,基坑底已完全揭露承壓含水層,基坑底承壓水會出現突涌,因此應對地下承壓水進行治理。據本地區類似工程經驗和場地水文地質條件,承壓水的處理采用井點降水結合隔水帷幕進行。

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計

根據地質報告實測承壓水穩定水位在地面下約 11.5m,而車站標準段基坑深度約為15.8m,盾構井處基坑深度約為 16.6m,盾構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：

車站標準段基坑：15.8-11.5+2.0=6.3m;

車站盾構井基坑：16.6-11.5+2.0=7.1m;

車站盾構井集水坑基坑：19.0-11.5+2.0=9.5m。

5 基坑涌水量計算

根據現場抽水試驗結果,結合擬建基坑平面布局概況,按照JGJ 120-99建筑基坑支護技術規程附錄F.0.3條計算基坑涌水量：

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,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),不規則塊狀基坑等效半徑

6 深井降水設計

根據地質報告結合地區類似工程經驗分析,本車站范圍內承壓含水層⑧-1層粉質粘土混粉砂、⑧-3層粉土夾粉質粘土以及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,基坑底必定出現突涌,但涌水量不會很大,承壓水補給速度也不會很快。

為防止降水時出現掉泵現象,降水井設計時采用完整井,井底深入基巖最少為 2.0m,井深設計為 28.0m較為適宜。完整井井深為 28.0m(已經不能再深),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,因此降水井應盡量布置在止水帷幕外側。

降水設計時,含水層厚度從⑧-1層粉質粘土混粉砂頂板至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備,在雨季以及長江汛期時使車站基坑安全有可靠保障。降水設計時,盾構井平面尺寸暫按20.0m×20.0m考慮,采用“天漢”系列基坑工程設計軟件計算得：當設置 26口降水井時,能夠滿足設計的降深要求。

7 降水井施工要點

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。濾水管之上為實鋼管至出口,實鋼管管壁與井孔壁間用風干粘土球搗實至地面,粘土球填深9.0m。設計各降水井出水量均為 10m3/h。

觀測井孔徑為 300mm,井管直徑 108mm,井深 25.0m;下部10.0m長為濾水管。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。濾水管之上為實鋼管至出口,實鋼管管壁與井孔壁間用風干粘土球搗實至地面,粘土球填深 13.0m。

降水井成井后應進行洗井并進行試抽,以檢驗單井出水量。試抽 24 h后出水口水中的含砂率應小于 1/100 000。

8 降水監測及應急措施

本站基坑分大部明挖法施工,局部蓋挖順作 2個開挖段,同時有盾構施工井開挖段,在 3個開挖段的基坑邊設置 4個水位觀測孔,對水位進行監測。在降水井施工期間,對已形成的降水井的水位,每天觀測 1次 ～2次;降水前期對水位、流量及含砂量每天觀測 1次 ～2次;降水中期每天觀測1次;降水后期每 7 d～10 d觀測 1次,雨天加測水位。將每天觀測的水位及流量結果進行整理,繪制 Q—t和 s—t關系曲線,分析水位下降的趨勢及流量變化,預測地下水位降低到設計深度的時間和確定抽水泵的安裝與數量調整。同時對周邊建筑物進行沉降觀測,一旦發現問題,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

應做好地表水體疏排工作,防止大面積地表水匯入坑內。基坑開挖應盡量避開雨季或豐水季節,雨季會使地下水位上升,影響坑壁的穩定。因此,需做好基坑內的排水工作,保證基坑在開挖期間能獲得干燥的作業空間。

[1]JGJ T111-98,建筑與市政降水工程技術規范[S].

[2]JGJ 120-99,建筑基坑支護技術規程[S].

[3]JGJ T8-97,建筑變形測量規程[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,武漢市政建設集團隧道工程公司,湖北武漢 430022