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摘要：在城市中心区修建地铁是缓解城市公共交通压力、改善交通的重要途径，而在地铁修建基坑开挖过程中进行降水确保深基坑施工面土体干燥是十分必要的。本文结合工程实例，简述砂卵石地层降水的措施和效果，对今后在类似地层施工降水具有一定的参考价值。
关键词：基坑；降水；砂卵石；应用
1、工程概况
成都地铁3号线双凤桥站是该线路二期工程的中间站，车站长度208m，标准宽度19.7m，车站最大开挖深度18.4m，基坑面积4252.8㎡，地下结构形式为两层现浇混凝土框架结构。车站主体采用钻孔灌注桩作为围护结构，基坑采用明挖法施工，根据其地勘报告含水层厚度约37m，含水层均为密实砂卵石地质，不透水层为泥岩。
2、水文地质情况
2.1地质情况
根据钻孔资料，场地范围内上覆第四系人工填土层；其下依次为全新统冲积层粉质黏土、黏土层，可塑~硬塑状，厚1.7~2.9m；卵石土层，松散潮湿，厚度0~1.4m；卵石土层，饱和稍密，厚度0~5.4m；上更新统冰水沉积、冲积层；粉细砂，中密~密实，主要呈透镜体状分布于卵石土层中，厚度0.3~0.7m不等；卵石土，中密饱和，厚3.0～6.6m；厚3.0～6.6m；卵石土，密实饱和，厚度大于30m。
2.2水文情况
成都平原区岷江水系I、II级阶地，根据成都地区区域水文地质资料和已建工程水文地质勘察资料，按地下水赋存条件，沿线地下水主要有三种类型：一是赋存于黏土层之上的上层滞水，二是第四系孔隙水，三是基岩裂隙水。本工程基坑施工范围内主要在于砂卵石地层中，渗透系数为28m/d。
3、降水方案设计
3.1降水目的及方案选定
3.1.1降水目的
根据地勘报告，本工程重点降水区域为车站两端盾构井，使地水头降到底板最深开挖面以下1．0 m，要求降深为17.4m。达到基坑在无水条件下开挖土方和进行底板结构施工，同时确保基坑围护结构和周边建筑安全。
3.1.2降水方案比选
根据地勘报告该区域地下水渗透系数28m/d，且含水层达到37m，基坑涌水量较大，因此采用管井降水，管井降水影响半径大，降水效果显著，井的数量较少，结合成都地区基坑降水方面的经验做法决定采取管井降水及坑内辅助降水措施。
3.2降水计算
根据地堪报告，该区段地下水属于孔隙潜水类型，卵石层深部透水性好，各井均按非完整井考虑，按潜水非完整井公式进行计算。
①地下水位埋深：h=2m；含水层渗透系数：K=28m/d；过滤器淹没长度d=5m，沉沙管长度2.5m，静止水位至水位降深按2.5m考虑。
②降深要求：要求水位降低至底板下翻梁以下1.0m，因此水位降深S=18.4+1-2 =17.4m，降水井深度为17.4+2+5+2.5+2.5=29.4m，降水井深度未伸入隔水层按照潜水非完整井计算。
③含水层厚度：H=37m
④引用半径
按以上计算双凤桥站车站主体共需要33口降水井即能满足施工的需要。
⑨水泵选择：
根据基坑涌水量、降深、降水井布置总数（按照33口考虑）计算出单井需抽水量为858.14 m3/d，选用200QJ40-39/3型深井潜水泵，水泵流量40m3/h，扬程39m，JLB2电机，功率7.5kW，日抽水量为40×24＝960m3/d（>858.14m3/d），满足要求。抽水过程中，每井一台水泵，带吸水铸铁管或胶管，在井口安装75mm阀门以便调节流量的大小，阀门用夹板固定。
⑩降水漏斗影响高差计算
本工程降水井形成井点系统，考虑群井效应的有利影响，将两个降水井之间的中心点处视为水位最高点，计算受降水漏斗影响的降水高差。
由于降水漏斗的降落曲线以降水井为中心向外扩散，与降水井对比处于等半径位置时降落曲线高程一致，降水井最大距离为15m，取7.5m进行计算，其降水漏斗见图1所示。
图1 降水漏斗示意图
根据上述计算可知，影响半径（水位降落漏斗曲线稳定时的影响半径）R=1120.1m，设计降深S=17.4m，水位最高处距降水井11.85m的位置。
由于影响半径远大于设计降深，可将降落曲线视为直线，则可得17.4×11.85/1120.1=0.184m，即降水时的水位最高处比降水井处水位高0.184m，此处实际降水深度为17.4+2+2.5-0.184=21.72m≥要求降水深度17.4m。此处降水井实际布置深度为30m。
3.3降水井井位布置及深度
本工程降水采用深井管井降水，降水井布置在围护结构外侧，根据现场实际情况及地下管线、房屋建筑、路面等影响情况，车站降水井沿车站开挖线外1.5m~2m梅花型进行布设，降水井间距为15m左右；降水井实际井位根据场地周边环境可适当调整降水井间距，共布置33口降水井。
3.4井管构造
管井降水施工采用孔径600mm冲击钻成孔，井管由多节钢筋混凝土管组成，内径300mm，外径360mm，每节长度2.5m。每眼井下部2节为滤水管，其余部分为井壁管，下端为1节沉砂管，上端井管高出地面200mm；滤水段由φ300mm满布滤水孔的钢筋混凝土管，以及其外包的2层滤网（材质：PE，型号：60目）。井管吊放好后沿井管周围均匀投放滤料，滤料为直径5~10mm的碎石，滤料填至井口下1m左右时用粘性土填实夯平。降水井管详见图2。
5、管井施工
成井质量是降水设计方案成败的关键。管井施工采用两台冲击钻机组，施工前制定了统一的成井质量标准，技术人员现场指导把关，管井施工中，加强现场服务协调。特别对下列工序进行了控制：
1）孔深：由于局部透镜体采用调节滤管深度，以免造将透镜体细沙抽排从而造成地面沉降。
2）滤料：按照含水层颗粒分析资料选择滤料为5mm~10mm级配碎石，填料时一定要满足规范要求，保证充盈系数不小于l.0。
3）洗井：采用活塞一水泵相结合的方法，反复进行，直到满足洗井前后两次涌水量差值小于10％，水中含砂量小于1/100000，平均单井洗井达12 h。
4）试抽：坚持单井验收制，验收按照统一标准进行。验收时特别应满足抽水大于4h，基本稳定出水量大于858m3/d，井内沉渣小于0.5m。
6、降水效果
从正式降水开始7天后，管井内水位降了14 m，14天后，管井内水位累计降低15~18m，14天后水位下降速率明显减小渐变为0.1m/d~0.15m/d。28 d后，基坑内水位均降至坑底以下0.8~1m，并且在这一范围内上下波动。
7、结束语
本文结合工程实践，介绍了管井降水在砂卵石地层中的应用，总结如下：
1）由于含水层非均质性，不同测试方法得到数值可能差异较大，场地多井抽水试验所得的参数是最直接影响降水效果。
2）根据计算基坑涌水量数据布置井点数量、井径、抽水设备时应保留足够的安全储备。
3）含水层厚度及渗透系数越大，土方开挖前降水时间越长，在砂卵石地层中降水时间应根据含水层厚度及渗透系数进行调整。
4）为确保降水效果，还需严格控制成井工艺质量，坚持进行单井验收条件。
参考文献
[1]温继伟，陈宝义. 管井降水在北京地铁施工中的应用.施工技术2011年 第19期
[2]张胜森.管井降水在深基坑开挖中的应用.山西建筑2010年 第10期
[3]杨臣，王士兰，李军才. 管井井点降水法综述.水利科技与经济，2009年03期
论文作者:邓伟
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第9期
论文发表时间:2018/8/31
标签：管井论文; 基坑论文; 卵石论文; 含水层论文; 水位论文; 厚度论文; 漏斗论文; 《建筑学研究前沿》2018年第9期论文;