浅谈地铁隧道浅埋暗挖施工降水技术

摘要：浅埋暗挖隧道施工成功与否的关键在于地下水的处理。某隧道工程实施了洞外管井降水，效果显著，创造了良好的经济效益，同时为同类地铁隧道施工提供了理论依据和经验数据。并结合实践经验归纳、总结出了有效的解决对策，为后续类似问题的解决提供参考和借鉴。

关键词：地铁隧道；浅埋暗挖；降水

中图分类号: U45 文献标识码:A

在经济高速发展的当今社会中，人们的工作和出行节奏变快，城市交通要求快捷方便，为了解决这一交通问题，许多城市在地面无法满足交通需求的情况下往往选择向地下空间发展，而地铁是当今社会公认的解决城市交通枢纽问题的唯一途径。浅埋暗挖法是在距离地表较近的地下进行各种类型地下洞室暗挖施工的一种方法；浅埋暗挖法具有灵活多变、不拆迁、不影响交通、不破坏环境、综合造价较低、隧道支护结构强度高等优点，在地铁隧道施工中，由于城市建筑物、管线等原因，需要对一些隧道进行暗挖法施工，必须保证在无水的环境中作业，那么暗挖隧道施工降水技术就显得至关重要。该技术主要是设计大口径、大间距降水井，用潜水泵抽水使局部地下水位降至施工作业面以下，达到无水施工，这为同类地铁施工提供了降水方法和理论依据。

1 工程实例

某地铁工程隧道顶部覆土层：主要为杂填土及素填土层、砂质粉土层。该地层土体较疏松，自稳性较差；受地表水补给，地下水位在地表下约1.5m。隧道洞身穿越土层主要为砂质粉土夹粉砂，弱透水性，中密状为主，薄层状构造，下部多夹粉砂、细砂薄层。土体渗透性相对较好，在10-4cm/s~10-3cm/s数量级左右，土层饱和水情况下，扰动易液化，另外若出现流沙、管涌均会造成开挖面失稳。下卧层主要为砂质粉土层。该工程所处地层的水平和垂直渗透系数不同，水平渗透系数较大,水力联系较强，垂直渗透系数较小，所以在暗挖隧道的两侧施做咬和桩旋喷桩和深孔。地表注浆止水帷幕与两端明挖基坑的围护结构连接，形成封闭结构，截断地下水补给。

2 方案选择

原方案采用深井降水，但大部分降水井的出水量很小，降水效果达不到施工要求。为了使洞内开挖能在无水的条件下进行，同时更好地控制沉降，采取了洞内轻型井点、地面深井降水的联合降水系统，详见图1。

井点系统的涌水量按降水井理论进行计算。该工程地下水表现为第四系松散岩类潜水，主要赋存于场区浅部人工填土及其下部砂质粉土层内，具有各向异性特别是浅部填土层约2m厚，透水性良好，下部粉性土层透水性较弱。可按无压非完整井进行计算。

2.1 井点管埋深计算

H=3.7+1.0+1/10×0.5=4.7m取5.0m。

2.2 涌水量计算

利用公式，将上述参数值代入，得Q=13.5 m3/d。

2.3 单根井点管出水量计算

主管道选用不小于覫100mm钢管，滤管和吸水管均用覫40mmPVC管。

2.4 井点数量及间距

井点数量N=1.1×Q/q=1.1×13.5/7.6=2根。因为假想半径为7m，换算成断面布置根数则为3m/根，与实际相同。

2.5 抽水设备的选择

一般按涌水量、渗透系数、井点管数量与间距、降水深度及需用水泵功率等综合数据来选定水泵的型号。降水设备采用射流泵QJD-60型，配用功率7.5kW，可带井点根数30～50根，总管长40～60m，符合隧道开挖要求。

3 地表降水施工技术措施

3.1 降水前以清水洗泵，将泥浆、沉碴等冲掉，保持水路通畅，然后将潜水泵下到设计深度抽水至沉淀池。

3.2 地面钻孔前，须探明孔位处确无地下管线后方可钻孔，否则调整井位。

3.3 按照降水井内水量大小，确定降水时间，隧道开挖前10d开始抽水，根据开挖情况保持开挖面附近有3口井同时降水。

3.4 全面进行抽水施工前应先进行抽水试验，以确保单井出水量和降水深度满足设计要求。按抽水井动水位波动值不超过水位降深1%，出水量波动值不超过正常出水量5%的要求,调试抽水设备，以达到稳定抽水。

3.5 抽水工作由专人负责，做好水位观测及监测记录，根据水位及水量变化情况及时采取调整措施。

3.6 水泵必须下放到设计深度。泵管连接紧密不透水，抽出的水须经沉淀符合排放标准后方可排入市政污水井。

3.7 开始降水后，应随时了解动态变化，进行监控量测，了解隧道周围土体沉降量及对建筑物或管道等的影响。必要时采取措施(如加固、设回灌井等措施)，防止发生事故。

如隧道埋深较大，可配合隧道地而深井降水，组成联合降水系统，其效果明显。联合降水系统对流砂的防治往往比中一纯注浆效果明显得多，经降水含水砂层迅速固结，使掌子而干燥、稳定性好，再配合注浆，使隧道内作业的安全性大大提高，可显著提高洞内工作效率与进度。井点降水的影响范围比深井降水的影响范围明显减小，但对于周边有建筑、又必须降水的工程，不失是个好方法；再配合回灌井与水位观测孔，又可起到减少沉降的作用。

4 结语

浅埋暗挖隧道施工成功与否的关键在于地下水的处理，起松区间段在施工中实施了洞外管井降水，成功的采用地表降水及洞内轻型井点降水相结合的降水措施，充分降低地层中的地下水位效果显著，创造了良好的经济效益，同时为同类地铁隧道施工提供了理论依据和经验数据。保证了浅埋暗挖法在无水条件下施工，该技术值得在富含水地质条件下的城市地铁隧道施工中推广应用。

参考文献

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注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文

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