北京地鐵10號線奧森區間降水方案選擇與實施

分類：解決方案日期：2007-01-24 00:00:00

0 引言
伴隨城市建設的飛速發展,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、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展及成敗的關鍵因素之一[1~5]。按降水井類型的不同降水工程分為深井井點、管井井點、電滲井點、噴射井點及輕型井點等幾種。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施過程。
1 工程概況
地鐵10號線是北京軌道交通路網中一條西北至東南的軌道交通半環線。線路起點在海淀區的藍靛廠,終點宋家莊。線路全長32.9km,設車站28座。共分兩期建設,一期工程萬柳站至勁松站,線路全長24.552km,設車站22座;二期工程分兩段,一段為10號線勁松站至5號線的宋家莊站,北段將10號線、5號線連為一體,另一段工程為10號線西頭的萬柳站向西延長至藍靛廠一站。
奧林匹克公園站—森林公園站區間為一期工程中的一段區間,線路呈南北走向,起點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。區間位于奧林匹克公園規劃范圍內,線路兩側主要建筑物為待建及在建的各種體育場館,建筑物均在中軸路規劃道路紅線以外,而地鐵線路沿規劃道路中心線下通過,建筑物離地鐵線路的水平距離≥30m,地鐵區間隧道的施工對其不會產生較大的影響。區間采用暗挖法施工。單線區間710.615m,采用馬蹄形結構斷面,區間設一座區間泵站,一個聯絡通道,左右線各設一座施工豎井。
2 地質條件
依巖土工程勘察報告,勘察控制孔深度為45.0m,根據鉆探揭露,按照其沉積年代、成因類型及巖性工程場區的地層依次為粉土層、粉質粘土層、粘土層粉質粘土層、卵石層、粉質粘土層、卵石層、粉細砂層。
勘察深度范圍內,實際量測到三層地下水,分別為上層滯水(水位標高為35.52~39.96m)、潛水(水位標高為25.24~31.47m)、承壓水(水位標高11.80~15.60m)。
3 降水工程設計
施工豎井在開挖深度范圍內主要受上層滯水、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構底板以下6.0~8.0m處,故該層地下水對結構施工無影響。
根據地下水水位與施工豎井底板標高間相互關系,需要疏干上層滯水、潛水兩層地下水,使混合水頭標高低于施工豎井結構底板以下1.0m。
3.1 降水設計方案選擇
根據現場不同施工條件設計了兩種降水方案。方案一:
1)適用條件:施工用地沿區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間間隔應≮30d。
2)施工豎井:采用管井并通過延長布井的形式對左線施工豎井及右線施工豎井進行整體區域降水。施工豎井在開挖深度范圍內的含水層均為粉土、粉細砂等細顆粒地層,為了加快豎井內地下水的疏干,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構外邊線距離一般按≥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間間隔應≮14d。
2)施工豎井:采用管井對左線施工豎井及右線施工豎井進行整體封閉降水。施工豎井內的含水層均為粉土、粉細砂等細顆粒地層,也可按照方案一的布置方法,加快豎井內地下水的疏干。
上述兩種施工方案的設計參數見表1。

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

3.3 降排水設計方案
工程中采取的降排水方案及處理措施有:選用合適的優質的主排水管;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;處于交通位置的降水井按正規暗埋檢查井施工;處于空地及綠地內的降水井按簡易暗埋井口(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,根據現場條件采取合理排水方式;排水口的數量和雨管線遵循降水最大排水量的原則。

3.4 降水施工技術要求
1)井身結構誤差要求　①井徑誤差應≯20mm;②垂直度誤差應≯1%;③降水井井底標高數值應≯11.7m。
2)填料要求　①施工豎井部位的降水管井所用濾料應具有一定磨圓度,濾料含泥量應≯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架橋現象,洗井后濾料下沉應及時補充濾料,要求實際填料量達到≮95%的理論計算量。
3)洗井要求　①下管填料完成后應立即進行洗井,即使特殊情況間隔時間應≯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當常規洗井效果不好時,可加洗井劑浸泡后再洗井。
4)抽水要求　當施工豎井封閉降水時,則管井內應安裝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,嚴格控制含砂量:粗砂含量
5)降水沉降控制措施　優先采用泵吸反循環成井工藝,使漿液面高度保持在孔口附近,當自造泥漿不能保證井壁穩定時,須添加膨潤土人工制漿,嚴格控制泥漿稠度,保證井壁穩定。
6)沉降超標的補救措施　當通過沉降監測發現地面建筑物沉降已達到預警標準時,應及時查明引起沉降的具體原因,當確認是因降水所引起時,應馬上采取回灌措施。在沉降區域施工回灌井,回灌井與降水井之間的距離必須>5.0m,回灌方案的具體設計根據建筑物沉降的情況而定。
4 降水沉降監測
4.1 降水沉降監測點的布置
由于施工場地比較平坦,僅重點對施工豎井附近暗挖區間上方地面進行監測。在區間施工豎井南北兩側的暗挖區間上方地面設置2個降水沉降監測點。
4.2 維護降水期地下水觀測
維護降水期應對地下水動態進行觀測,并對地下水動態變化進行及時分析;當地下水位急劇變化應及時分析原因,并采取相應的處理措施。
4.3 建立地下水動態監測網
由于降水期較長,降水使場區地下水的均衡關系發生較大變化,必然對周邊環境產生影響。為了較準確地掌握場區地下水動態變化,應及時采取必要的處理措施,在降水工程實施的同時,應建立地下動態監測網,監測點的布設應掌握的原則有:①在降水影響半徑內呈放射狀布設觀測孔。②降水影響半徑以內的高大建筑物、橋梁與降水系統之間布設觀測孔。③不同含水層位布設分層觀測孔,取水樣孔。地下水動態監測網的監測內容包括:地下水位監測、地下水質月監測、各站和區間的排水量監測、排水含砂量監測。地下水位監測孔的具體位置應根據現場條件確定。
4.4 建立沉降監測網
在降水工程實施之前,要根據降水設計中計算的抽水影響范圍結合工程實際情況對一定范圍內的典型建筑(高大建筑、重要建筑、橋梁等)布設沉降監測點,在降水期間要進行連續沉降監測。
5 結語
實踐證明,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境的調查,充分估計降水的影響,并在施工中強化監測手段。