广州市盾建地下工程有限公司 广州 510030
摘要：如今的城市轨道交通土建工程一般车站与区间隧道施工含在同一标段，在共同的场地施工，车站基坑降水产生的水量较大，而盾构法施工则需要大量的水资源，二者之间存在矛盾。针对此问题，本文结合东莞市城市快速轨道交通R2线工程某标段的工程实例，阐述车站基坑降水资源回收利用于盾构施工技术，以指导类似施工。
关键词：基坑降水、盾构施工用水、回收利用
1前言
近年来，地下工程尤其是地铁建设工程在我国取得了突飞猛进的发展。盾构法作为一种先进的隧道施工工法，以其在施工安全、质量、进度等各方面的无可比拟的优势，已得到了越来越普及的应用，成为地铁隧道建设的首选工法，在我国的应用前景非常广阔。盾构法施工工艺，需要投入大量的生产资源配合施工，尤其是水资源的投入。
近年来伴随着城市建筑业的快速发展，在推动了社会发展进步的同时，消耗各种原材料、可利用资源也是惊人的——尤其是水资源的消耗，水资源属于不可再生资源[1]。近年来中国各地区水资源短缺的现象日趋严重。某些地铁工程中，车站基坑降水产生的水量较大，而盾构法施工则需要大量的水资源。
如今的城市轨道交通土建工程每个施工标段的施工项目一般包括了车站及相邻区间隧道。而在车站施工过程中，均需要通过抽排将开挖范围内的地下水位降低，传统的施工方法对于抽排出来的地下水大部分都直接排放，白白浪费，少有将其加以充分利用的[2,3]；目前常见的基坑降水回收利用技术，多数用于消防、降尘、车辆冲洗、场地清洗、厕所冲洗、混凝土养护等，资源利用程度有限[2]；另外，由于复杂多变的地质情况以及其工艺本身的要求，盾构施工过程中则需要耗费大量的水。因此，如何将车站基坑降水资源回收利用于盾构施工就变得极为必要。
2工程概况
2.1项目简况
东莞市城市快速轨道交通R2线工程2305标土建工程施工项目位于东莞市南城区，工程由1个地铁车站：旗峰公园站、2个盾构区间隧道：【东城站～旗峰公园站区间】和【旗峰公园站～鸿福路站区间】及其附属工程组成。旗峰公园站为明挖地下两层结构，标准段宽度21.7m，车站长度220m；区间隧道为左、右线分修的单线隧道，衬砌结构施工采用外径6m、内径5.4m的圆形管片，双线隧道总长度4727.422m。车站基坑采用明挖顺做法施工，区间隧道采用盾构法施工，共投入两台海瑞克盾构机掘进。
2.2 盾构施工场地及基坑降水条件
旗峰公园站车站基坑降水为管井降水，设置降水井共33个，间距15m，管井井孔直径1.0m，井管直径0.5m。在车站主体结构施工阶段，共保留了5个降水井，持续降低地下水位，在盾构施工过程，降水井仍在持续使用。盾构始发井场地设置在车站基坑端头位置附近。
3车站基坑降水资源回收利用于盾构施工技术
3.1 技术要点
本技术核心为研制出一套车站降水收集及循环利用系统，在车站降水井周边砌筑保护隔墙，井内设置自动抽水控制系统，把基坑降水引入盾构循环水池，并加设储水降温池与盾构循环水池结合使用，实现车站基坑降水资源回收并循环利用。具体如下：
（1）在降水井周边砌筑一圈砖墙，形成集水井效果，同时可防止车站底板污水及杂物流入。
（2）加设地下水过滤装置，将基坑降水管路进行改造，把基坑降水引入盾构循环水池，同时循环水池预留溢水口，多余的水通过溢水口管路引至增设的储水降温池。
（3）储水降温池中放置水泵，把储水降温池中的水重复抽至盾构循环水池以供盾构利用，或者抽至地面用于搅拌砂浆、清洗地面等。
（4）增设储水降温池，盾构循环水得到更充分的降温，保证了盾构机的效率。
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图1 车站基坑降水资源回收利用于盾构施工技术工艺原理示意图
3.2 降水井涌水量测试
旗峰公园站车站基坑地下水资源丰富，基坑降水量大，旗峰公园站基底下方为<10-3>中风化混合片麻岩及<10-4>中风化混合片麻岩，渗透系数K分别为2m/d及0.5m/d。为进一步测试基坑降水的水量，对降水井进行了涌水量试验。
涌水量试验抽取了靠近盾构始发井的2个集水井进行试验，详细试验结果如下：
（1）降水井直径φ500mm；
（2）测试使用钢尺及秒表，共测试数据2组；根据试验数据分析得出，单个降水井的平均涌水量为0.041m3/min，约2.5m3/h，多个降水井共同抽水汇集可给盾构施工提供大量水资源。
3.3 基坑降水水质测试
根据《海瑞克盾构机操作手册》中设备循环用水水质要求：
1）总硬度：<190mg/L；2）PH值：6～7；3）含铁量：<0.2mg/L；4）含氯量：<50mg/L；5）硫酸根含量：<100mg/L。
对车站基坑降水的水质进行了委外检验，检测结果为：1）总硬度：77 mg/L；2）PH值：6.27；3）含铁量：ND；4）含氯量：12.6mg/L；5）硫酸根含量：15.6mg/L；6）耗氧量0.57mg/L，完全符合水质要求。
3.4 车站降水收集及循环利用系统布设
车站基坑降水资源回收利用于盾构施工技术，主要目的为将基坑集水井降水顺利引入盾构机循环水系统，并通过管路改造和系统布设，充分利用基坑降水资源，并确保盾构循环用水降温效果。
（1）在车站靠近盾构始发场地的两个降水井周边砌筑一圈砖围墙，可避免降水井周边结构底板上的积水和杂物流入井内造成水质污染，同时可形成集水井的效果，增加降水井的的储水量。
（2）在降水井内设置自动抽水控制系统，设置降水井内水位达到接近满水高度时，水泵自动开启抽排水。水泵的排水管路连通至盾构循环水池，确保降水资源的收集使用。
（3）在盾构循环水池的入水口，即降水井水泵管路出口处增设过滤装置，过滤装置由密目钢丝网制作而成，可初步过滤水中的粗颗粒杂质，进一步确保了水质。过滤装置需定期清洗和更换。
（4）盾构循环水池按照常规做法，在水池上方安装冷却塔，并在水池和冷却塔上设置盾构循环水进水和出水管路，通过隧道沿线的管线布设，连通盾构机设备，通过循环水路和冷却塔的散热作用，可确保循环水降温效果，达到设备降温目的，同时，循环水通过管路进入隧道后，同时用作盾构施工用水。
（5）为更充分地利用降水资源，进一步确保降温效果，特加设储水降温池，主要收集循环水池中多余的水。在循环水池中预留溢水口，多余的水通过溢水口连接管路引至增设的储水降温池中，储水降温池中放置水泵，把储水降温池中的水重复抽至盾构循环水池以供盾构利用，或者抽至地面用于搅拌砂浆、清洗地面等。
（6）循环水通过储水降温池后，增加了水的流动和与空气的接触面积，并与新加入的地下降水中和，达到重复降温的效果，进一步保证了盾构循环用水的水温要求，确保了盾构机的效率。
4技术应用效果分析
（1）应用该技术不仅满足了盾构施工利用车站基坑降水的要求，且能同时满足基坑降水用于地面其余施工或清理的要求，大大提高了基坑降水的循环利用率。
（2）通过技术改良，使车站基坑降水资源能充分利用到盾构施工中，保证了盾构用水要求，且进一步确保了循环水降温效果，通过成本统计，节约了约33%的盾构施工用水成本。
（3）本技术只需投入少量的设备设施增设和改造的费用即可，简单而实用，改写了盾构施工循环使用基坑降水利用率为零的状况，切实做到了水资源的节约及施工成本的节约，实现了绿色施工。
5结语
综上所述，在东莞市城市快速轨道交通R2线工程2305标土建工程施工项目成功应用了车站基坑降水资源回收利用于盾构施工技术，通过盾构循环水系统及降水收集系统的设备设施合理布设，有效回收车站基坑降水并利用到盾构施工中，经济效益和社会效益显著。本文结合盾构工程实例中车站基坑降水资源回收利用于盾构施工技术应用情况的经验与教训，做简要的总结介绍，与有关同行交流借鉴。
参考文献
[1] 荀涛；地下水回收再利用技术；工程质量，2008年1期：33-36
[2] 李永明 刘凌志 张述坚 边守江 葛振江；变废为宝——基坑降水回收再利用技术；建筑施工，2015年6期：715-716
[3] 郭陶 沈朝华 张羽 王琪琦 黄立玮；地下降水回收再利用；城市建筑，2014（30）：254-254
论文作者:林永默
论文发表刊物:《基层建设》2016年12期
论文发表时间:2017/8/25
标签：盾构论文; 基坑论文; 车站论文; 水池论文; 隧道论文; 资源论文; 水口论文; 《基层建设》2016年12期论文;