摘要：城市地下综合管廊是现代化城市发展的必然趋势。为保证施工正常进行，在规划、设计施工前应做好详细的工程地质、水文地质勘察工作，综合评价其工程沿线不良地质条件、地下水等对管廊建设造成的影响。本文以银川地下综合管廊为例，探讨在地下水对管廊施工建设的影响，研究如何选取合理有效的方法降低地下水水位及行之有效的预防措施。
关键词：地下综合管廊；地下水；降水方法；隔水层
1.银川管廊项目沿线工程地质
银川地下综合管廊项目宝湖路管廊工程大致成东西向分布，沿线主要为耕地、民房、植被茂盛。根据现场钻探揭露，管廊建设场地范围内地层结构简单，除上部人工填土外，其下均为第四系黄河冲积和黄河成因土层。开挖时土层主要岩性为粉质黏土、粉土、粉细砂。
2.地下水扰动对管廊建设施工的影响
城市综合管廊建设中，基坑开挖引起的环境效应主要来自地下水的影响，主要是基坑开挖改变了地下水的渗流途径，破坏了土体的原始平衡状态，产生一系列新的变化。主要表现为：地下水渗透破坏引起的基坑坍塌，基坑突涌导致的流砂管涌，降低地下水位引起的地面沉降。
在银川地下综合管廊项目施工过程中，受地下水影响的主要岩土问题为基坑明挖过程中可能出现的边坡坍塌、流沙管涌问题。故而如何采取有效的方法降低地下水水位成为管廊安全施工的重要举措。
3.合理降水方法的选择及在施工过程中的预防措施
3.1 降水方法的选择
3.1.1 对沿线工程地质条件及水文地质条件进行分析
根据岩土工程勘察报告，对所属项目工程地质条件以及水文地质条件进行分析，了解场区地表以下主要地质条件、地下水埋深、地下水赋存等情况。对地下水可能引起施工不良因素进行评价，针对其影响，选取合理有效的方法进行预防及治理。
3.1.2 对所在场区地下水单位涌水量进行计算
为保证现场施工管廊主体地基稳定性要求，根据基坑开挖的深度（14.4m），银川地下综合管廊所在场区内地下水水位需降低至20m，即若要进行抽水，其井深需为20m。根据场区内工程地质及水文地质条件，粉细砂为该场区的主要赋水层。含水层厚度为10-15m（主要艾依河补给地下水，故其靠近艾依河段含水层厚度大）。
一般而言，在进行地下水抽水的过程中，其地下水流流动方向都呈现漏斗状，形成水力坡降即存在影响半径。如何正确计算出地下水涌水量成为保证合理降水措施及保证工程施工的重中之重。本文通过解析法来确定单井涌水量。首先将银川地下综合管廊所在场区概化为潜水稳定流非完整井，其单井涌水量：
式中Q—竖井涌水量，m3/d；
K—渗透系数，m/d；
h—潜水含水层厚度或承压含水层由底板算起的水头值，m；
h0—井筒中水柱高，m；
r—井筒半径，m；
R—影响半径，m；
Rc—水流阻力系数；
ξ0—取决于（1/M）的非完整井系数。
在其概化边界后，进行抽水试验，设置主井和观测井。根据现场抽水试验，粉细砂层渗透系数k为5.8m/d，稳定抽水量约为300m3/d，为保证现场正常施工，应采用15-20 m3/h潜水泵进行抽水。
3.1.3 降水方法的选取
由于管廊施工过程中，基槽开挖深度较深，地质条件较为复杂，在施工过程中局部会出现隔离层，导致管廊两侧正常降水无法及时将隔水层的水排出，造成管廊深基槽中出现明水，进而造成管廊基槽边坡塌陷，导致安全事故发生。故从以下两种方法降低地下水位：
（1）深基坑降水方法
井点降水，是工程施工中人工降低地下水位的一种方法。在基坑开挖前，在基坑四周埋设一定数量的滤水管（井），利用抽水设备抽水使所挖的土始终保持干燥状态的方法进而进行施工。所采用的井点类型有：轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点、深井井点等，其所适用的范围见表1。
表1各井类型降水法适用范围
根据银川地区基坑降水经验及上述结论，银川地下综合管廊项目采用管井降水。沿条形基坑周边距离基坑边坡下缘线 2.0～3.0m 处呈环形布置布设 316 口降水井。降水井井间距约20m，井深按20m。
（2）遇隔水层时降水方法
施工过程中遇到隔水层，采用传统的管井降水，降水施工周期较长，不利于加快施工进度。采用轻型井点降水，可加快降水速度，迅速降低地下水位，有利于减少降水费用，加快现场的施工进度。
① 降水形式
采用双排井点降水，井点管间距1.0m，降水深度为6m。在冲水管冲井点孔之前，由挖掘机先行开挖埋设井点管的沟槽，挖土深度以挖至地表下老土层为准。
② 井孔冲成后，应立即拔出冲管，插入井点管，并在井点管与孔壁之间填砂滤层，以防孔壁塌土。
③ 井点管用内径48mm的透明塑料管，每根6m，下部1.5m长为滤管，设间距30mm一个Φ12圆孔，用18#铁线绑扎后，外用70目尼龙网包两层，用22#铁线绑牢，井点管每10根用一套设备。
④ 打井管用Φ57钢管制成长8m，一端制成锥型锯齿形状，用水带与高压水泵连接。
⑤ 采用冲沉法布管，由打井管向地下注入高压水。在井点管四周均匀分层填灌粗砂，填至地下水位以上0.5m处，改填普通土捣实。
⑥ 当井点管封堵完成后，将管顶临时封堵打开，向井点管内灌水，当清水灌入后，迅速下沉，证明井点成孔合格。
⑦ 检试完成后，将井点管和集水干管连接，组装水泵机组，进行井点试运行。
⑧ 降水周期为以管廊施工完毕，土方夯填开始后为井点结束。施工完毕终止抽水后，拨出井点管，所留孔洞应立即用砂填实。
通过轻型井点降水，快速降低了隔水层部位的地下水位，为后期的施工提供了较好的外部施工环境。较常规的管井降水可以节省大量的工期及费用。
3.2 预防措施
水，流动者也，不同时期地下水对基坑的影响也不尽相同。在当今科技信息日益变化的今天，施工现场地下水水位变化的监测数据资料是确保基坑安全开挖的前提，也是动态控制基坑施工安全的重要方法。银川地下综合管廊项目在施工过程中主要采取以下几点来预测和监控地下水位，确保施工中各受力部位的稳定与安全。
（1）在降水区周边布置专门的地下水位观测孔，采用测绳测量井深及水位标高。
（2）将每次观测的水位值和流量记录在“地下水位长期观测记录表”中，并及时进行整理，分析水位下降的趋势与流量变化。预测地下水水位下降到设计深度的时间和确定抽水井数与时间。如水位、水量发生突然变化，应立即查明原因，及时进行处理。
（3）在整个降水期间，必须保正降水井点和抽水设备的完好，对抽水设备进行定期检查和维修，发现问题及时处理，确保建筑施工安全进行。
（4）建立预警系统，设立预警值。若在检测过程中发现问题及时处理，确保建筑施工安全进行。
在基坑开挖过程中，可能出现地下水从支护桩之间空隙或边坡坡面流出的现象，应视现场渗漏情况，在渗漏处预埋导流水管（泄水孔），将渗漏出来的水疏导出去。此外在基坑土方开挖过程中，应于基坑坑底四周设置简易排水明沟及集水坑。排水明沟的底面应比挖土面低0.3～0.4m。集水坑底面应比排水明沟底面低 0.5m以上，并随基坑的挖深而加深，以保持水流畅通。
4.结束语
城市地下综合管廊作为新型市政基础设施，对于城市建设具有重要的意义。不仅解决了城市交通拥堵问题，还方便了电力、通信、燃气、供排水等市政维修和检修。我国南北地理条件差异大，地质条件因不同地区而表现出很大的差异性，涉及到所抽取地下水所需井的类型也不尽相同。因此，在深入分析环境岩土工程问题的基础上，找到行之有效的抽水方法，对于及时发现地下水引起的岩土问题，确保城市地下综合管廊工程顺利施工具有重要的现实意义，最终实现管廊建设的跨越式发展。
论文作者:王超,包鸿洲
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年11期
论文发表时间:2019/9/12
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