摘要：暗挖区间竖井施工因其开挖深度大，工程水文地质条件复杂，施工安全风险较高。为了给竖井土方开挖和地下结构施工创造无水的作业条件，提高周围土体的抗剪强度及稳定性，防止土体坍塌和涌水的事故的发生，需进行基坑降水。本文介绍施工中突发地下水上涌，改变原有方案采取坑内降水为主，辅以钢花管注浆控制的应急措施，经济、快速的完成开挖作业，为类似工程提供参考。
关键词：竖井开挖；地下水上涌；坑内降水
沈阳地铁九号线榆金区间竖井基坑深度为22.06m，内净空为4.6×6m，井口设置钢筋混凝土圈梁，工程采用倒挂井壁方法施工。竖井壁支护采用格栅钢架，环相间距，格栅间挂双层Φ8@150×150钢筋网片，喷射C25混凝土，厚度300mm。降水方案采用坑外深井井点降水。
根据地质详勘报告，本区间沿线路仅存在一层地下水，赋存于圆砾、砾砂等强透水层中，按埋藏条件划分，属第四系地层中的孔隙潜水。局部地段存在由地下管道、工业及生活用水入渗形成的上层滞水。稳定水位埋深在9.50～10.70m，竖井位于稳定水层内。
为确保土方施工及内部结构施工中的安全，在竖井开挖前进行了降水井的施工，并降水运行。降水井数量为7口，井深为35m，泵量为125m3/h。现场通过对降水井的观测记录，抽水降水量正常。
当竖井开挖至距地面20m处时，基坑底部开始出现流水流砂，继续开挖会面临涌水涌砂风险。针对此突发情况，立即封闭了竖井底部开挖面，并通过临时施作的集水坑抽排地下水。竖井未开挖地段长约2.1m。通过对竖井中心预留集水坑的观测，竖井中心集水坑抽排水量约为7m3/h，出水量稳定且没有继续增大的趋势。竖井开挖施工必须在无水环境下进行，为保证施工安全，施工中采取了以下措施。
一、钢花管堵水加固措施
施工过程中钢花管注浆每榀打设，采用DN32×3.25mm钢管，环向间距0.5m，钢花管长度为2m，向下打设角度75°，浆液采用水泥水玻璃双液浆；
（1）钢花管的制作
钢花管采用DN32×3.25mm的焊接钢管，长度为2m，前端加工成锥形，以便插打，并防止浆液前冲。小导管中间部位钻Ф6～8mm溢浆孔，呈梅花形布置，防止注浆出现死角，间距200mm，尾部0.5m范围内不钻孔防止漏浆，末端焊Ф65mm环形箍筋，以防打设小导管时端部开裂，影响注浆管连接。
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（2）插打钢花管
首先架设方向架，确定打孔方向、位置和仰角，钢花管的打设采用钻孔打入法。先采用Y-26型风钻按设计要求钻孔，钻杆的直径应比小导管直径小3～5mm，用风钻顶入，顶入长度不小于小导管长度的90%，然后拔出钻杆，将钻杆更换为钢花管，再采用风钻将钢花管顶入钻孔中，钢花管应从竖井支护的格栅钢架腹部穿过。
（3)注浆
注浆材料采用水泥-水玻璃双液浆。双液浆配比根据现场试验进行调整。水泥浆和水玻璃浆分别放在两个容器内，按1:1比例配制好待用。
二、真空管降水措施
降水真空管环向间距1m，打设长度为6m，向下打设角度65°，真空管采用小型打孔机械成孔，保证其打设深度。
（1）真空管加工
真空管埋入地下部外套钢管，真空管材质为PE管，埋地真空管及外套钢管采用人工打孔，钻孔孔径Ф6～8mm，呈梅花形布置，间距200mm，钻孔长度5.5m，保证接头、外露及连接抽水泵的管表面无破损，密闭性良好；完成开孔后采用滤水网将真空管及外套钢管分别进行包裹缠绕，必要时管内采用海绵进行填充，保证抽排期间泥砂不会涌入管内。
（2）真空管打设
埋设方法采用Y-26型风钻按设计要求钻孔，成孔完成后用Y-26型风钻将钢管压入，真空管人工插入钢管内，达到深度要求后对管口进行封堵，确保真空管的密闭性能。
（3）降水采用小型真空泵，真空泵固定在竖井角撑上，临时集水箱通过采取加固措施固定在竖井角撑上，将流入真空降水管内水抽排至集水箱内，再由水箱内水泵抽排至地面以上并外排，水泵采用感应式自动抽水泵，确保集水箱内积水及时抽排，不对结构产生大的外加荷载。
三、坑内探水、降水
开挖前在竖井开挖面东北角开挖并埋设φ400的花纹钢管打孔做为降水井，长度为2m，一方面可以检查真空降水情况，另一方面如坑内仍有残留水，可采取抽排措施进行降水，以此来保证竖井开挖无水施工。
四、开挖方式
每榀开挖方式分4部分进行开挖，前一部位初支后完成再进行下一位置开挖。初支完成后及时进行回填注浆。
采用竖井井壁外真空降水结合钢花管堵水，坑内降水井辅助降水的措施有以下优势，第一、降水效果直观，若发现问题容易及时补救。第二、成本小，所使用的钢花管、真空泵、真空管数量较少，整体投入小；第三、施工工期快。若采用原方案施工，需在基坑外加设两口降水井，井深45米，增加泵量为160m3/h的水泵。此方案工艺成熟，增加降水井加强降水施工，降水更具体系性，降水效果容易保证。但由于降水井施工周期长，成本较高，降水效果不直观。若发现降水效果仍不理想后，处置方法有限。
结束语
在竖井开挖的过程中，由于降水效果不理想极易导致井壁坍塌等安全事故发生。通过对现场降水情况的观测以及周边环境资料的分析研究，方案没有采取增加降水井的方式，而是科学的采用了竖井井壁外真空降水结合钢花管堵水，坑内降水井辅助降水的方式，加快了施工进度，降低了施工成本。通过本工程的实践，采取几种常规方式组合而成的施工方案，可以起到新的效果，为类似项目的施工提供了借鉴。
论文作者:刘盛举,闫超
论文发表刊物:《防护工程》2019年11期
论文发表时间:2019/9/4
标签：竖井论文; 钢花论文; 真空管论文; 风钻论文; 钻孔论文; 钢管论文; 井壁论文; 《防护工程》2019年11期论文;