摘要：现阶段我国的隧道降水施工工艺具有多样化的特点，明挖隧道在进行降水施工时只有选择合理有效的施工工艺，才能对隧道的安全性和经济性有所保障。本文主要从机场2号隧道工程为例，结合明挖隧道常用管井降水法，对该隧道工程中的降水施工工艺进行探究和分析。
关键词：隧道；降水；施工
前言
明挖施工多用于深埋较浅的隧道且周边较为简单空阔的环境中，或者埋置位置内地下具有较多障碍物的隧道场区，通常隧道地下会杂乱分布石块和木桩，很难查明分布范围，并不适用盾构法以及顶进法。明挖法的优势在于施工设备简单、易于处理障碍物、易于控制工程进度和投资、成本不高、高质量。
一、工程地质和水文地质概况
1.关于地质
该工程的土质是砂质粉土层，较厚，第四系土层就是沿线地基土浅部，这类土层通常都具有较为稳定的土层分布、厚度与性质，下部为粘性土层，不够均衡且性质相对较为一般，再下面的就是砂砾土层和冲湖相粘性土层，具备良好的性质，但均一性相对较差。在对工程现场的地基埋藏分布特征、岩性及物理力学性质进行勘探之后，所勘探的地基土基本上有砂质粉土层、杂填土及素填土层、淤泥质粉质黏土层、砂质粉土夹粉砂层、圆砾层、黏土层、粉质黏土层、含有粉砂的粉质粘土层以及灰色粉质黏土层。该工程隧道所穿过的地层有2c和3a，在水量饱和的情况下，土层容易出现振动液化的现象，除此之外隧道在开挖时一旦出现管涌和流沙的现象就会影响工程的整体质量。
2.关于水文地质
该隧道在施工过程中和地下水息息相关，主要包括第四系松散岩类承压水和第四系松散岩类潜水，该隧道工程主要涉及的是潜水。潜水主要在隧道工程浅部的人工土和下部的砂、粉性土层内，表部的填土层具有良好的透水性，下部粉性土层的透水性则一般，含水层的厚度保持在16.5-21.8米的范围内。埋藏的地下水位不深，在1.0-1.5米范围内，该含水层大多都是微咸的水质，属于CO3CL-Na型，渗透系数通常保持在10-4cm/s数量级左右。第四系孔隙承压水主要在下部八层的卵石层和圆砾层内，上部有四层、五层与六层的粘性土，使得该隔水层具有相对性，含水层顶板的埋深保持在33.95-40.55米之间，厚度在10.9米以上，具有优质透水性，在整个工程内都分布着沿线，具有充足的水量，其特点有少污染、显著埋深以及大水量，在单井中的开采量保持在1000-3000m3/d之间，水位的实际标高则保持在+55~-4.5米范围内，动水位的埋深则在0.8-10.6米之间。
二、管井降水工艺概况探究
在进行管井施工时成孔施工机械设备通常会使用工程钻机和其他配套的机械设备，具体的工艺流程如图1：
图1管井施工示意图
在运用管井降水进行施工时，首先需要对井位口位置依据施工标准规范中的具体要求进行合理确认，并对其与地面之间的高度进行测量，确保最终对井位的开凿与设计图存在的误差在300毫米以内。一旦偏差因为受障碍物的干扰逐渐增大，需要与设计人员进行及时协调，并通过相应措施进行有效解决，例如显著标出井位，并在地下300毫米处打下钢钎，并将石灰粉灌入其中；其次对于泥浆池需要结合工程现场的环境因素和地质状况进行合理开挖；在开挖井位深坑时，需要对附近淤积障碍物进行清除，一般情况下开挖的深度保持在1.5米左右，直径则是800毫米。如果地下有很多障碍物，在清除时就需要时大型挖土机，之后在将漏缺处使用黏土进行填充。因为土壤地质并不一致，部分井位下方的土质并不紧致，针对这一现象可以通过在周边添加护栏的方式对井口进行巩固；明确井位口位置之后则需要进行凿井，在凿井时需要充分考虑周边的地质情况，不同的地质所适用的凿井方法也并不相同，通常情况下较为常用的方法就是正反循环钻和冲击钻。井壁可以使用地质层本身的原土浆进行加固，这样井壁自身构造能够更好适应，为了保证井壁的稳定性，一旦底层为砂卵石，在加固井壁时则需要采取的是黏土。在这一过程中，孔内泥浆随着地质层土质的疏松而高于地面，且孔需要确保直立周正，边缘并不粗糙，井口的实际深度与施工规范设计的偏差不能太大；在对管井进行浇筑成型时，需要不间断地灌入清水，从而对泥浆进行洗涤和冲刷，将其中多于的泥渣使用捞砂管或者水泵进行处理；需要确保井管没有砂眼，在使用混凝土浇筑出来的地基平台中放置井管，并将导中器放到井管的正中间，经8号铁铅丝围绕在周边。将上述过程循环重复，将每一节连接到管道中，一旦井口与管口之间距离较短，就需要将节口与两端有效连接，并将两端使用玻璃丝布进行遮盖和固定；使用滤料在井管放置到基坑中后进行有效填充，在倾倒滤料时使用手推车等工具迅速进行，避免滤料在撞击井壁或者不均匀填充的情形下立即填入到井管中、在填入滤料时需要使用手推车沿着井孔四周进行，避免出现对井壁撞击或者不均匀的现象。在使用滤料进行填充时需要着重强调动作的连续性，泥浆会在滤料填充压迫的条件下冲出井口，因而需要确保这两者的使用量要较为一致。在完成管井冲洗后，若果存在大量的下沉堆积滤料，需要及时对其进行相应清除处理，以此确保井口的填充深度在1.5米范围内，并且需要有效控制杂质含量不超过3%；在对滤料填充进行有效检验并确保与相关施工标准规范高度符合之后，使用黏土进行加固，一般情况下是使用砖在各个将水口周边砌出一个圆周，并在井壁上均匀涂抹泥浆对其进行保护；在完成管井建设后，将井内的泥浆杂质使用空压机进行抽取，通过多次反复的抽取直到涌出清水就代表杂质泥浆清除干净了。之后对于井内使用污水处理器进行反复抽洗，这一步骤则是需要再一次确认井内水质。在清洗管井的过程中需要重视对时间的合理分配及有效把控，管井四周井壁泥皮表面会因为长时间的清洗出现剥离、老化和脱落的现象，进而影响降水施工的成效，因此就需要快速连续操作，避免过长时间的管井清洗。洗井工艺采用10道工序：空压机反吹洗3次，正吹洗6次，三通反冲式潜水泵排砂浆1次。每井洗井完毕，及时作抽水试验，在每次抽水试验中，通过观察本井及钻成井的水位降深及本井的水量，了解降水效果。每孔下管前，先用抽筒清理孔内稠泥浆，然后下管填砾。填至地面后，用空压机采用抽抽停停的洗井方法，每次抽水一小时，停半小时，待水清后，再用活塞洗井，洗至含砂量小于二万分之一。在完成整个管井清洗过程后，可以通过再一次的抽水试验确保降水位置与相关施工标准规范要求相符合；在对潜水泵的各项运作指标进行有效检验确定无误之后，将其使用举重设备投放至指定地方。沿着管井周边的路线对电源控制器和缆线进行铺设，保证每一口井都具备特定电源线路；在接通电路后，需要不停歇地抽水；在每次进行抽水之前，需要先对水位静止状态下的数据进行测试，在完成抽取工作后再对水位的实际高度进行有效更新。
降水前通过观察井对静水高度进行记录。隧道进行垂直部分土方开挖前42天开始降水作业，截至该部位主体结构及防水工程施工完毕为止。每天进行水位高度及水泵运行时间进行记录。根据水位下降速度及水位高度进行水泵运行时间调整确保水位保持在基底1m处。降水作业分段进行，依据施工进度对降水范围进行调整，降水范围为基坑开挖范围前后各60m。施工前应按照设计降水的要求进行抽水试验，根据实验结果确定相关的降水参数。开始降水后，应随时检测水位动态变化，检测基坑周围土体沉降量及对建筑物或管线等的影响。由于抽水是24小时连续进行，现场人员每班测一次观测井水位。掌握疏水情况和效果。
结束语
总而言之，明挖隧道在具体施工中的重要辅助工程就是管井降水施工，管井降水实际效果的优质与否会对隧道开挖的安全性造成极为严重的影响。因此针对大规模的关键施工，工程单位在开工之前需要做好前期的准备工作，并且需要注意不会破坏工程周边的生态环境，由此实现对隧道整体施工质量的良好保障。
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论文作者:张自强
论文发表刊物:《基层建设》2019年第16期
论文发表时间:2019/8/29
标签：管井论文; 隧道论文; 土层论文; 井壁论文; 水位论文; 井位论文; 泥浆论文; 《基层建设》2019年第16期论文;