地铁施工过程中残留水的处理技术

来源：职称驿站所属分类：交通运输论文
发布时间：2011-08-16浏览：30次

　　摘要：本文通过对北京地铁六号线东四站横通道及车站导洞残留水处理技术的介绍，为以后解决类似问题提供经验。

　　关键词：地铁，残留水处理，技术

　　1工程概况

　　北京地铁6号线一期东四站位于现状东四西大街，处于美术馆东街和东四南、北大街之间，沿东四西大街在道路下方呈东西向偏南侧布置。东四站为岛式车站，车站长192.8米，总宽23.3，有效站台长度158m，站台宽14m，顶板埋深13.5～14m，车站主体为地下两层直墙三连拱结构，采用暗挖PBA 工法施工。东四站附属结构共设3个出入口、4个紧急疏散口、2个风道、2个换乘通道、车站进出站厅及附属用房等。

　　2工程地质及水文地质情况

　　2.1工程地质

　　本场地位于永定河冲洪扇中下部，整体地势较为平坦。根据勘察钻探资料揭露，本工程场地勘探范围内的土层有人工堆积层(Qml)、第四纪全新世冲洪积层(Q41al+pl)、第四纪晚更新世冲洪积层

　　(Q3al+pl)三大层。按地层岩性及其物理力学性质又分为11个大层。车站范围自上到下主要包括以下地层：房渣土①1、粉土③层、粉细砂④层、卵石⑤层、卵石圆砾⑤层、粉质粘土⑥层、粘土⑥1层、粘土⑥2层、卵石⑦层、粉细砂⑦1层、中粗砂⑦2层。

　　车站上层导洞及竖井第二层横通道主要穿越地层包括圆砾-卵石层、粉细砂层、粘土层。车站下层导洞及竖井第五层横通道主要穿越地层包括卵石-圆砾层、粉质粘土层、中粗砂层，竖井两次穿越粘土层。

　　2.2工程地质

　　车站场地60m深度范围内，勘察数据显示有五层地下水，分别为上层滞水、潜水、层间潜水、承压水。

　　本工程场区地下水动态变化规律如下：第一层地下水为上层滞水，随季节的变化而变化，变化与赋存区域的环境关系密切，没有明显的变化规律。第二层地下水为潜水，该层水的年内动态与大气降水关系密切，平均年变幅约为1～2米。第三层地下水为层间潜水，年变化幅度一般3～4米左右。第四层地下水为承压水，年变化幅度一般2～3米左右。

　　车站上层导洞及竖井第二层横通道主要穿越层间滞水及潜水，车站下层导洞及竖井的第五层横通道主要穿越承压水。

　　3残留水状况

　　3.1横通道

　　横通道周边降水井的水位已经降至竖井底以下1.0m左右，在施工第二层横通道时，由于仰拱位置处于圆砾-卵石与粘土层之间，粘土层层面走向变化幅度较大，开挖时出现地层残留水。

　　3.2车站上、下层导洞

　　车站周边降水井的水位已经降至车站结构底以下1.0m左右，在施工上、下层导洞时，粘土层层面在纵向、横向变化幅度均很大，圆砾-卵石与粘土层分界点在起拱线与仰拱之间起伏变化，开挖时残留水较大，施工难度大。

　　4残留水处理技术

　　4.1明排法

　　本方法适合于土层比较稳定，粘土层厚度较大，残留水通过引水管明排。为避免残留水在整个掌子面到处流淌，保证其他工作面无水施工，在横通道或导洞一侧留设排水沟，将剩余部分用渣土回填25cm，仰拱表面为了农用车辆方便行驶，在渣土上铺设5cm厚喷砼料。考虑到节约成本问题，此处喷砼料可利用喷砼回弹料。

　　东四站横通道及导洞隔水层为粘土层，且粘土层比较厚，残留水无法渗透下去。卵石层与中粗砂混合层比较稳定，不宜坍塌。排水措施：在圆砾-卵石层与粘土层分接处预埋引水管，引水管采用Φ42钢管，长度根据实际情况选择，以不影响施工为宜。

　　4.2喷锚法

　　本方法适合于土层易坍塌或不稳定、粘土厚度比较小及引排比较困难的情况。

　　(1)开挖前，先在下台阶掌子面挂设钢筋网片(φ6.5@150mm*150mm)和打设长1米的Φ22锚杆，锚杆间距500mm×300mm(水平×竖直)，梅花形布置，打设角度一般为150～300。喷射混凝土标号与横通道或导洞初支喷砼标号一样，喷射厚度一般为3～5cm，使下台阶掌子面形成稳定的受力体系。

　　(2)开挖时，先开挖无水区域，后开挖有水区域。若侧墙存在坍塌，在侧墙坍塌位置预埋2根Φ42排水管(预埋端管壁每隔100～150mm交错钻眼，眼孔直径6～8mm，管长800～1000mm)，与格栅拱架焊接固定。下台阶进尺超过一倍洞径时对其中一根管进行回填注浆，注浆浆液为纯水泥浆，浆液水灰比为1:1，注浆压力宜控制在0.1～0.5MPa。

　　(3)开挖尺寸满足设计要求后，应立即架设格栅拱架并喷射混凝土。仰拱有积水的，则在仰拱中间挖一小坑，将水泵置于坑中，水泵用较密铁网保护，以防砂子进入水泵中。若侧墙坍塌范围较大，在及时喷砼封闭时预埋Φ1000灌喷管，封闭完成后，对坍塌位置处格栅拱架背后灌喷密实。

　　(4)由于施工中有残留水，加上开挖过程对地层的干扰，难免初支背后有空洞现象，及时回填注浆，将会极大地减小地层及初支结构的沉降。

　　4.2真空降水法

　　本方法适合于隔水地层不平整，排除残留水难度大，或明排法、喷锚法不能排除残留水的情况。真空降水可以有效地疏干纵向2.5m，横向5m范围内残留水，实现局部范围内的无水作业。

　　真空降水法采用真空泵设施。真空泵工作原理：由于自吸泵泵体的特殊结构做往复式运动，从而对固定容积的泵腔内的空气进行压缩、拉伸形成真空(负压)，在泵抽气口处与外界大气压产生压力差，在压力差的作用下，将气体压(吸)入泵腔，再从排气口排出。

　　(1)在圆砾-卵石层与粘土层分界面埋设抽水管4根，在上台阶掌子面距初支背土侧500mm处埋设，左、右边各1根，均引到边墙一侧，与泵体进水口连接;在下台阶掌子面距初支背土侧800mm处埋设，左、右边各1根，以45°向前方埋设，与泵体进水口连接。前后两排抽水管控制距离2.5~3m，形成封闭的抽水工作面，并在在泵体中装有适量的水作为工作液。在每开挖2～2.5m时，需重新布置抽水管埋设位置，布置及调试需要1.5小时左右的时间。

　　(2)埋设于上台阶掌子面处排水管必须将封孔土层夯实，确保封闭真空区域;置于下台阶的斜向抽水管采取吹孔后插入先预埋，孔口用粘土及喷射混凝土密封，确保封闭真空区域。

　　(3)抽水管采用直径为25mmPVC管，4根抽水管用3个三通接头连接，汇集为一根管。抽水管插入地层端口采用密目虑水网进行缠裹。

　　(4)抽水管与真空泵进水管衔接处用钢丝绑扎，必须保证密封不漏气。真空抽水压力控制在0.02~0.06Mpa，当压力小于0.02Mpa时应及时查找漏气原因，当压力大于0.06Mpa时通过气阀减压。

　　(5)安排专人随时观察掌子面、土体稳定、渗水情况，效果不佳的时候要重新埋设抽水管。

　　(6)若一段时间不用，应排净泵内积水，将主要部件擦洗干净，涂上防锈油，置于通风干燥处备用。

　　真空降水可以有效的确保达到无水作业和减少土体坍塌现象，但真空降水仅为辅助措施，降水任务主要依靠降水井降水。

　　6.结论

　　地铁施工中的残留水，要根据残留水大小、土层特性及掌子面稳定性等综合考虑选择处理措施，既能减小安全隐患，又能提高施工进度。

　　参考文献：

　　[1]GB50086-2001，锚杆喷射混凝土支护技术规范[S].北京：中国计划出版社,2001.

　　[2]吴东.真空深井降水技术在北京地铁施工中的应用[J].西部探矿工程,2006,(10):168-170.

　　[3]潘秀明，汪国锋，雷军，王贵和.真空管井降水的室内实验研究[J].铁道标准设计.2008,(12):58-62.