蘇州地鐵深基坑開(kāi)挖中降水設(shè)計(jì)問(wèn)題

郭 享 張明飛 王道鋼

(1.蘇州市軌道交通集團(tuán)有限公司，江蘇 蘇州 215004； 2.東南大學(xué)巖土工程研究所，江蘇 南京 210096)

蘇州地鐵深基坑開(kāi)挖中降水設(shè)計(jì)問(wèn)題

郭 享1張明飛2王道鋼1

(1.蘇州市軌道交通集團(tuán)有限公司，江蘇 蘇州 215004； 2.東南大學(xué)巖土工程研究所，江蘇 南京 210096)

在分析總結(jié)蘇州地鐵4號(hào)線(xiàn)多個(gè)深基坑降水工程的基礎(chǔ)上，對(duì)管井設(shè)計(jì)與管井構(gòu)造的要求及設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了研究，并探討了降水井設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)與控制措施，為類(lèi)似工程施工設(shè)計(jì)積累了經(jīng)驗(yàn)。

降水，設(shè)計(jì)，風(fēng)險(xiǎn)，地鐵

0 引言

據(jù)唐業(yè)清[1]及蔣紅星[2]對(duì)深基坑事故的調(diào)查研究，約有20%～70%的基坑事故與地下水有關(guān)。工程實(shí)踐證明,承壓水降水的成功與否,已成為軟土地區(qū)絕大多數(shù)地下工程施工能否順利進(jìn)行的關(guān)鍵前提條件之一[3]。可見(jiàn)基坑降水設(shè)計(jì)既是重點(diǎn)也是難點(diǎn)。吳昌瑜等[4，5]研究了建筑工程中的深基坑降水問(wèn)題，周志芳等[6]對(duì)地鐵基坑中的降水問(wèn)題進(jìn)行了研究，張志強(qiáng)[7]更進(jìn)一步對(duì)蘇州地區(qū)的地鐵車(chē)站基坑降水井、降壓井的設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，具體闡述了地鐵車(chē)站基坑降水井、降壓井的設(shè)計(jì)。

本文以蘇州地鐵4號(hào)線(xiàn)深基坑降水工程為依托，對(duì)軌道交通深基坑工程降水設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。

1 管井設(shè)計(jì)

降水工程應(yīng)以“以水位降深控制為前提，以沉降控制為目標(biāo)，隔—降—灌并舉”為綜合治理理念，并遵循“分層分區(qū)降水”“按需降水”“降水最小化”的基本原則。

常見(jiàn)重點(diǎn)、難點(diǎn)和特點(diǎn)有：周邊環(huán)境復(fù)雜、基坑范圍內(nèi)有管線(xiàn)、基坑降深較大、目標(biāo)降水層透水性較好、需要降水的范圍和深度比較廣、橫跨規(guī)劃河道和現(xiàn)狀河道、基坑存在一定的突涌風(fēng)險(xiǎn)等。

相應(yīng)對(duì)策主要有：

1)對(duì)于影響基坑開(kāi)挖的淺層潛水和第④2層微承壓水，采用真空深井進(jìn)行疏干處理，井布置的原則：避開(kāi)坑內(nèi)加固區(qū)；

2)對(duì)于下伏的承壓含水層，根據(jù)現(xiàn)有資料進(jìn)行承壓水抗突涌驗(yàn)算后，對(duì)需要減壓的區(qū)段，采用深井進(jìn)行減壓處理，降低坑內(nèi)承壓水的水頭，保證基坑的順利開(kāi)挖；

3)對(duì)坑內(nèi)開(kāi)挖深度以下的承壓水進(jìn)行“按需減壓”降水；

4)在基坑內(nèi)、外布置水位觀測(cè)井，根據(jù)地下水位監(jiān)測(cè)結(jié)果指導(dǎo)降水運(yùn)行，在應(yīng)急情況下啟動(dòng)坑外的水位觀測(cè)井進(jìn)行回灌。

降水管井平面布置時(shí)，宜符合下列要求:

1)對(duì)于長(zhǎng)寬比不大的基坑，宜采取環(huán)形封閉式布置;

2)對(duì)于長(zhǎng)寬比很大的基坑或基槽，應(yīng)根據(jù)計(jì)算布置，在基坑(基槽)的一側(cè)布置單排井，或在其兩側(cè)布置雙排井，基坑端部降水管井布置應(yīng)有所延長(zhǎng)，外延長(zhǎng)度宜為基坑寬度的1倍～2倍;

3)降水管井一般布置在基坑的外側(cè)，距基坑邊緣線(xiàn)不小于1 m,當(dāng)基坑面積很大，中間部位的水位降深難以滿(mǎn)足要求時(shí)，也可在基坑內(nèi)部增設(shè)降水管井;

4)基坑鄰近地下水補(bǔ)給邊界時(shí)，可在地下水補(bǔ)給方向適當(dāng)加密降水管井;

5)降水管井布置井不宜過(guò)小，井距過(guò)小不能充分發(fā)揮單井的降水效果，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)角度上看是不合理的，吉哈爾特(Sichardt)從理論上得出了降水管井的井距應(yīng)滿(mǎn)足下式要求:b>5πD，其中，b為降水管井的井距，m;D為降水管井的井徑，m。

2 管井構(gòu)造

疏干井井管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求:

1)井管及濾水管宜采用直徑相同的水泥礫石濾水管或鋼管，水泥礫石濾水管外徑不小于360 mm；鋼管外徑不小于273 mm，壁厚應(yīng)不小于3 mm。

2)濾水管長(zhǎng)度根據(jù)含水層厚度而定，濾水管底部應(yīng)設(shè)置1 m～2 m同直徑的沉淀管。

3)濾水管孔隙率一般宜在15%～30%。根據(jù)不同土層的粒徑級(jí)配，外包40目～60目尼龍網(wǎng)或其他過(guò)濾網(wǎng)。

減壓井井管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求:

1)井管應(yīng)采用鋼管，壁厚應(yīng)不小于4 mm，當(dāng)減壓井深度大于40 m時(shí)，壁厚不小于6 mm。井管外徑不小于273 mm，成孔直徑不小于600 mm；

2)濾水管應(yīng)布置于降水目的承壓水層中，長(zhǎng)度根據(jù)計(jì)算或現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定。濾水管底部應(yīng)設(shè)置1 m～2 m同直徑的沉淀管；

3)濾水管孔隙率一般宜在15%～30%，濾水管外設(shè)置墊筋，根據(jù)不同土層的粒徑級(jí)配，外包鋼絲濾網(wǎng)和40目～60目尼龍網(wǎng)或其他過(guò)濾網(wǎng)。

觀測(cè)井井管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求:

1)井管及濾水管宜采用直徑和壁厚相同的水泥礫石濾水管井或鋼管。水泥礫石濾水管井直徑不小于360 mm；鋼管直徑不小于273 mm，壁厚應(yīng)不小于3 mm；

2)潛水觀測(cè)井井深一般比基坑普遍深度大2 m～3 m，且不得超出潛水含水層范圍，井孔直徑與井管直徑差不小于300 mm；

3)承壓含水層觀測(cè)井如在坑內(nèi)同時(shí)為減壓備用井，在觀測(cè)時(shí)不得開(kāi)啟。承壓含水層觀測(cè)井應(yīng)根據(jù)承壓含水層的深度進(jìn)行設(shè)置。

3 降水井設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)與控制措施

地鐵深基坑工程是地鐵建設(shè)中風(fēng)險(xiǎn)明顯偏高的系統(tǒng)工程。劉翔等[8]介紹了主觀風(fēng)險(xiǎn)源和客觀風(fēng)險(xiǎn)源,并給出了相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)控制措施，周志新等[9]論述了深基坑風(fēng)險(xiǎn)管理的含義、目標(biāo)、程序等基本原理。降水井設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)與控制措施如表1所示。

表1 降水井設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)與控制措施

4 結(jié)論

以蘇州地鐵4號(hào)線(xiàn)深基坑降水工程為依托，對(duì)軌道交通深基坑工程降水設(shè)計(jì)進(jìn)行了系統(tǒng)研究。主要研究成果如下：

1)“分層分區(qū)降水”“按需降水”“降水最小化”為降水的基本原則。

2)降水管井的布置：對(duì)于長(zhǎng)寬比不大的基坑，宜采取環(huán)形封閉式布置;對(duì)于長(zhǎng)寬比很大的基坑或基槽，應(yīng)根據(jù)計(jì)算布置；井距應(yīng)滿(mǎn)足下式要求:b>5πD。

3)提出疏干井、減壓井和觀測(cè)井的井管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。

4)指出降水井設(shè)計(jì)中的風(fēng)險(xiǎn)源，并且分析其形成原因和提出控制措施。

[1] 唐業(yè)清,李啟民,崔江余.基坑工程事故分析與處理[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1999.

[2] 蔣紅星,李 龍,馮 芳.深基坑支護(hù)工程中的地下水防治問(wèn)題研究[J].中國(guó)煤田地質(zhì),2003(1):44-46.

[3] 婁榮祥,蘭 韡,繆俊發(fā).承壓水降水運(yùn)行信息化管理與風(fēng)險(xiǎn)控制[J].地下空間與工程學(xué)報(bào),2009(5):1821-1825.

[4] 吳昌瑜,李思慎,謝 紅.深基坑開(kāi)挖中的降水設(shè)計(jì)問(wèn)題[J].巖土工程學(xué)報(bào),1999(3):92-94.

[5] 王翠英,殷坤龍,王家陽(yáng).建筑工程基坑降水設(shè)計(jì)方案優(yōu)化的探討[J].施工技術(shù),2005，34(1):15-17.

[6] 周志芳.深基坑降水設(shè)計(jì)中幾個(gè)問(wèn)題的討論[J].勘察科學(xué)技術(shù),2004(5):16-20.

[7] 張志強(qiáng).蘇州地鐵車(chē)站深基坑降水的設(shè)計(jì)與施工[J].山西建筑，2013，39(15):51-53.

[8] 劉 翔,羅俊國(guó),王玉梅.地鐵深基坑工程風(fēng)險(xiǎn)管理研究[J].施工技術(shù),2008，37(7):89-91.

[9] 周志新,苗新兵,趙雪娟.地鐵車(chē)站深基坑施工風(fēng)險(xiǎn)管理研究[J].價(jià)值工程,2012(5):67-68.

Precipitation design in Suzhou subway deep foundation excavation

Guo Xiang1Zhang Mingfei2Wang Daogang1

(1.SuzhouRailTransitCo.,Ltd,Suzhou215004,China;2.InstituteofGeotechnicalEngineering,SoutheastUniversity,Nanjing210096,China)

Based on analyzing and summarizing various deep foundation precipitation engineering of Suzhou subway line No.4, the paper studies pipe well design and pipe well structure demands and design points, and explores precipitation well design risks and control measures, which has accumulated experience for similar engineering construction design.

precipitation, design, risk, subway

2015-06-04

郭 享(1982- ),男,工程師; 張明飛(1989- ),男,在讀博士； 王道鋼(1987- ),男,工程師

1009-6825(2015)23-0049-02

TU463

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