丁 键
深井降水在武汉地铁东亭车站的应用
丁 键
通过对武汉地铁四号线水文地质进行分析,结合工程实际情况进行计算,确定降水井参数,并在施工中加强监测,采取信息法控制抽水,将地下水降至基坑下2m,通过对周边建筑物变形观测,采取应急措施,从而保证了工程围护结构的顺利实施。
深井降水,水位,监测,信息法
1 工程概况
东亭站是武汉市轨道交通四号线一期工程的一个车站,站址位于武汉市武昌区,中北路和秦园路、黄鹂路的交叉路口。本车站采用明挖法施工,局部盖挖顺作,采用钻孔灌注桩 +旋喷止水桩 +内支撑系统支护。车站标准段基坑宽 19.7m,标准段基坑深度约为 15.8m,盾构井处基坑深度约为 16.6m,盾构井集水坑处基坑深度约为 19.0m。
2 场地岩土工程条件
2.1 地形地貌
拟建场地地形相对平坦,地势起伏不大,地面高程一般在25.92m～29.30m之间,拟建场地地貌为丘陵～平原地貌类型的过渡地段,地貌单元总体属长江Ⅲ级阶地。
2.2 工程地质条件
工程地质条件见表1。
2.3 场地水文地质条件
场区地表水体不发育,未发现有河、沟、塘等地表水体分布。
拟建场地地下水类型可分为上层滞水,孔隙承压水和基岩裂隙水三种类型。上层滞水主要赋存于①层人工填土层中,无统一自由水面,大气降水、生活排水渗入是其主要补给来源,静止水位在地面下 0.40m～3.2m。孔隙弱承压水主要赋存于⑧-1层粉质粘土混粉砂,⑧-3层粉土夹粉质粘土,⑨-2层圆砾土中,与长江有一定的水力联系。其上覆粘性土是其隔水顶板,下卧基岩○15b层是其隔水底板。勘察期间实测承压水位埋深在地面下 11.5m,相当于标高 14.8m左右。基岩裂隙水主要赋存于基岩裂隙中,总体水量较小且不均匀。
根据地质报告以及水文地质抽水试验报告,地层综合渗透系数 K=4.1m/d,影响半径约为 151.3m。
3 基坑底面抗突涌稳定性分析
根据工程地质剖面图对比分析,车站基坑底绝大部分位于承压含水层⑧-1层粉质粘土混粉砂或⑧-3层粉土夹粉质粘土中,基坑底已完全揭露承压含水层,基坑底承压水会出现突涌,因此应对地下承压水进行治理。据本地区类似工程经验和场地水文地质条件,承压水的处理采用井点降水结合隔水帷幕进行。
表1 各岩土层的分布及主要特征一览表
4 承压水水头及降深设计
根据地质报告实测承压水稳定水位在地面下约 11.5m,而车站标准段基坑深度约为15.8m,盾构井处基坑深度约为 16.6m,盾构井集水坑处基坑深度约为19.0m。
从前面分析可以得出在基坑开挖过程中为了防止坑底突涌,必须提前对承压水头采取降低措施,最终将水头降至基坑底面以下 2.0m,因此必须把承压水头高度至少降低：
车站标准段基坑：15.8-11.5+2.0=6.3m;
车站盾构井基坑：16.6-11.5+2.0=7.1m;
车站盾构井集水坑基坑：19.0-11.5+2.0=9.5m。
5 基坑涌水量计算
根据现场抽水试验结果,结合拟建基坑平面布局概况,按照JGJ 120-99建筑基坑支护技术规程附录F.0.3条计算基坑涌水量：
其中,Q为基坑涌水量,m3/d;M为承压含水层厚度,m;k为渗透系数,m/d;R为降水影响半径,m;r0为基坑等效半径,m,矩形基坑等效半径 r0=0.29(a+b),不规则块状基坑等效半径
6 深井降水设计
根据地质报告结合地区类似工程经验分析,本车站范围内承压含水层⑧-1层粉质粘土混粉砂、⑧-3层粉土夹粉质粘土以及⑨-2层圆砾土均不纯净,⑧-3层粉土中粘粒含量较高,且有粉质粘土夹层分布,⑨-2层中圆砾骨架间由粘性充填,这两层渗透性均较弱,属弱 ～中透水层。另外承压含水层沿车站纵向厚度变化较大,综合考虑,承压含水层渗透系数和影响半径均较小,虽然基坑底已揭露承压含水层,基坑底必定出现突涌,但涌水量不会很大,承压水补给速度也不会很快。
为防止降水时出现掉泵现象,降水井设计时采用完整井,井底深入基岩最少为 2.0m,井深设计为 28.0m较为适宜。完整井井深为 28.0m(已经不能再深),井底已深入基岩 2.0m～3.0m,为避开车站底板,防止降水井穿越车站底板而给土建施工带来影响;同时防止降水井穿越车站底板后,后期封井可能造成的渗漏影响,因此降水井应尽量布置在止水帷幕外侧。
降水设计时,含水层厚度从⑧-1层粉质粘土混粉砂顶板至⑨-2层圆砾土层底板,平均取为 20.2m;由于承压含水层沿车站纵向厚度变化较大,此平均厚度取值稍微偏大,偏大部分可作为安全储备,在雨季以及长江汛期时使车站基坑安全有可靠保障。降水设计时,盾构井平面尺寸暂按20.0m×20.0m考虑,采用“天汉”系列基坑工程设计软件计算得：当设置 26口降水井时,能够满足设计的降深要求。
7 降水井施工要点
降水井孔径为 600mm,井管直径 250mm,井深 28.0m;井管底部 1.0m为沉淀管,其上 17.0m长为滤水管。滤水管眼直径15 cm,采用梅花形排列,孔隙率大于 20%,外壁垫钢筋骨架包尼龙网缠铁丝。井管壁与井孔壁间填滤料,滤料为直径 1 mm～3mm的石英砂,滤料填深 19.0m。滤水管之上为实钢管至出口,实钢管管壁与井孔壁间用风干粘土球捣实至地面,粘土球填深9.0m。设计各降水井出水量均为 10m3/h。
观测井孔径为 300mm,井管直径 108mm,井深 25.0m;下部10.0m长为滤水管。滤水管眼直径 15 cm,采用梅花形排列,孔隙率大于 20%,外壁垫钢筋骨架包尼龙网缠铁丝。井管壁与井孔壁间填滤料,滤料为直径 1mm～3mm的石英砂,滤料填深 12.0m。滤水管之上为实钢管至出口,实钢管管壁与井孔壁间用风干粘土球捣实至地面,粘土球填深 13.0m。
降水井成井后应进行洗井并进行试抽,以检验单井出水量。试抽 24 h后出水口水中的含砂率应小于 1/100 000。
8 降水监测及应急措施
本站基坑分大部明挖法施工,局部盖挖顺作 2个开挖段,同时有盾构施工井开挖段,在 3个开挖段的基坑边设置 4个水位观测孔,对水位进行监测。在降水井施工期间,对已形成的降水井的水位,每天观测 1次 ～2次;降水前期对水位、流量及含砂量每天观测 1次 ～2次;降水中期每天观测1次;降水后期每 7 d～10 d观测 1次,雨天加测水位。将每天观测的水位及流量结果进行整理,绘制 Q—t和 s—t关系曲线,分析水位下降的趋势及流量变化,预测地下水位降低到设计深度的时间和确定抽水泵的安装与数量调整。同时对周边建筑物进行沉降观测,一旦发现问题,可采用回灌方法,提高建筑物附近的地下水位,减少建筑物的沉降量。
9 建议
应做好地表水体疏排工作,防止大面积地表水汇入坑内。基坑开挖应尽量避开雨季或丰水季节,雨季会使地下水位上升,影响坑壁的稳定。因此,需做好基坑内的排水工作,保证基坑在开挖期间能获得干燥的作业空间。
[1]JGJ T111-98,建筑与市政降水工程技术规范[S].
[2]JGJ 120-99,建筑基坑支护技术规程[S].
[3]JGJ T8-97,建筑变形测量规程[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 键(1977-),男,工程师,武汉市政建设集团隧道工程公司,湖北武汉 430022
