软弱富水地层地铁车站基坑内管井降水应用论文_郑健雄

摘 要:本文通过对工程实例实际情况的分析和施工工艺的探讨,证明了与基坑外降水相比,基坑内降水范围仅为基坑内部,降水不会对基坑周边建筑物、管线沉降造成影响,且降水效果满足基坑开挖干作业需要,是一种可靠、有效的降水方法。

关键词:轨道交通;二号线;车站;基坑;管井;降水

1前言

登洲站为佛山市城市轨道交通二号线工程一期工程第11个站,大致呈南北走向。车站右线总长度217m,左线总长度215.6m,标准段宽度19.2m,站台为10.5岛式站台,车站为明挖双层单柱两跨钢筋混凝土箱型框架结构形式。车站主体围护结构采用800mm地下连续墙。

登洲站场区地下水体:(1)孔隙潜水:赋存于富水性和透水性较好的第四系全新统海陆交互相沉积层(Q4mc)淤泥质粉细砂、淤泥质中粗砂中。该层强透水层,富水性和透水性较好,且与河水存在水利联系,主要由大气降水和河水补给,水量较丰富,水质易污染。(2)基岩裂隙水:赋存于强、中等风化带中,透水性一般,略具承压性。

勘察期间地下水位埋深1.30~3.30m,水位高程0.11~2.15m。车站基坑的施工方法选择明挖顺筑法,降水方法使用大口径井点进行,其中井点之间需保持15m的距离,井深确保低于基底以下5m,降水则控制在基底以下2m,井点都布置在基坑中央,按照两排的布局方式,井点之间的横向距离也控制在15m。

在进行基坑开挖作业时,需进行降水操作并确保水位降至开挖面2m以下,在降水之后再进行开挖作业,并且在开挖作业的过程中同时进行降水作业,严禁出现一次性降水到底再进行开挖的情况。开挖时设置观测井,根据下放的水泵深度来控制降水的深度,等到满足要求后进行开挖。

2施工方案的确定

根据周边环境及地质报告,经过认真分析和比选,确定采用基坑内管井降水的方案。就是如前文所述,将基坑内需要进行开挖作业的范围首先进行降水作业,并确保降水至低于开挖面2m及以上。

3降水方案相关参数设计

3.1降水井设计

3.1.1基坑涌水量计算

对于地下车站的基坑施工来说,所使用的支护方式为地下连续墙围护的支护方式,此方式施工中对涌水量的预测则是根据《铁路工程地质手册》(中国铁道出版社,1999年修订版)4.2章节中基坑涌水量预测的相关计算公式进行预测。

场地地下水主要为孔隙潜水,围护结构进入残积土(或全、强风化层)3~5m,以进入基坑底以下8m为依据,选用以下公式:

计算管井单井出水量为209 m3/d。

通过上述计算得知,按目前设计图纸32口降水井布置能够满足单井设计流量的要求,因此,在施工之前可以采用对试验井进行降水试验的方式,按照上述计算方法对降水井布置数量和降水效果等进行计算和分析,在满足设计流量要求的前提下对井点的布局情况进行优化。

3.2降水井参数与井点布置

降水采用坑内降水,在基坑内设置两排降水井对基坑进行降水,井点间距按15m设置,沿基坑中央布置两排,井深22.6m,数量32口。

3.3井管构造

降水井钻孔直径1000mm,孔内安放直径600mm、壁厚5mm钢管为滤管,孔壁与滤管之间填充砾石滤水层,滤管基底以上以500mm为单位分段开孔,基底以下全部开孔。基底以上钢管开孔以500mm为单位外包3层60目尼龙布。

4施工工艺的实施及各关键工序的控制

4.1测量放井位

由于基坑施工需要与现场的支护和支撑情况相匹配,所以为了与本项目中现场降水井、井管布置及与支撑位置相匹配,对现场的降水井井位进行放出作业,放井位操作的原则是不能对第一道混凝土支撑产生不利影响。井位施放偏差≤50mm。

4.2埋设护筒

在钻孔时施工的过程中,由于循环水持续对孔口的回填土进行冲刷,如果不加以保护容易将其冲塌,所以,需要进行护筒的埋设工作。护筒的选择和埋设需要根据现场实际情况而确定,本项目所用护筒的内径为1m,根据不同的地层情况来确定埋设深度。在进行护筒埋设施工时,需要在护筒的上口进行进水口的留设,而且需要对护筒外侧采用粘土进行填实作业,且应符合护筒安放平整、中心与降水井中心重合等设计要求。在埋设作业完成之后,需要对护筒顶的标高进行测量,并将此作为确定井深的依据之一。

4.3安装钻机

在进行钻机安装时,需确保钻机的底座保持水平位置,并且与钻塔处于垂直的状态,其底座需要用机台木垫实。钻机的安装需要符合平稳、钻杆垂直且偏差等于或低于5cm的设计要求。

4.4钻孔

按设计井位,地面标高为3.2m,孔底标高-19.3m。钻孔施工是由冲孔桩机进行的,其冲击而成的孔需要满足圆正垂直的要求,且孔深应达到设计孔深的要求。在钻孔施工过程中,需要对孔内的泥浆液面进行控制,保持其与孔口平齐,防止出现塌孔事故。此外,在钻孔施工中,如果地层条件满足要求则可以采用地层自造泥浆成孔的施工方式,否则,则需要使用人造泥浆进行钻孔施工。

4.5换浆

冲孔至设计深度后,将钻头提高0.5m,此时将循环所用泥浆换为清水进行反循环操作,直至清水将其中的泥浆全部进行替换。提钻,测孔深,误差≤±100mm;测钻头直径,误差≤10mm。

4.6下滤管

井管采用Φ600mm钢管,钢管外包3层60目尼龙网, 底部用钢板焊接密封。滤管下放操作需要使用履带吊进行,并确保滤管高出地面的高度不应低于200mm,还需要采取临时保护的措施。

4.7填滤料

花钢管与井壁间用碎石滤料填放至距地面1.5m后,用水冲洗,以保证滤料下沉密实。填砾料时,为避免对井管造成冲撞而引起歪斜或堵塞等问题,应禁止采用车装冲填的方式。

井口1.5m范围内用粘土回填夯实。最后进行洗井和抽水的操作,在这里不一一赘述。

5总结

通过坑内降水的实施,基坑内水位有效降低至开挖面一下2m位置,确保了开挖安全。

基坑降水是深基坑工程施工中的一项重要技术措施。本工程实践证明,与基坑外降水相比,基坑内降水范围仅为基坑内部,降水不会对基坑周边建筑物、管线沉降造成影响,且降水效果满足基坑开挖干作业需要,是一种可靠、有效的降水方法。

参考文献

(1)地下铁道工程施工及验收规范 GB50299-1999

(2)混凝土结构工程施工质量验收规范 GB50204-2002

(3)建筑钢结构焊接技术规程 JGJ81-2002

论文作者:郑健雄

论文发表刊物:《科技新时代》2018年2期

论文发表时间:2018/5/14

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