目前,地下水抽降是地下暗挖工程的一种有效方式。当在行政办公区、城市中心区的关键交通路口等地段实施地铁暗挖施工的过程中,附近环境会对地下水治理产生了相当大的影响。可以说,工程实施能否取得成功,其关键要在于采取何种降水方案。为此,此次研究中将辐射井降水方案、洞内降水井降水方案分别运用于北京地铁16号线甘家口站和与之相邻的区间施工中,以期使跨路口段地下水问题得到妥善地处理。
1辐射井降水
地铁2号线某车站站地处门外大街的十字路口,依据相关设计,将F2、F4、F1、F3这四个辐射井竖井建设于交叉路口四个象限上,紧接着为了降水,将水平井安设于辐射井竖井底部。同时,把4至9眼不同长度的水平井安设于所有辐射井内,依据不同的长度与角度围绕着辐射井竖井安设水平井,以达到对地下水进行成功拦截的目的。
1.1辐射井竖井施工
运用倒挂井壁法对辐射井竖井进行施工,格栅间距与每步往下开挖进尺都是一致的。竖井上部10m及下步10m区域中格栅间隔分别是0.8m、0.6m。由于竖井底部比现状水位低,且其比较深,因此要在竖井附近进行降水管井施工,为降水提供辅助,等到辅助降水井施工工作结束之后确保抽降处于稳定状态之后再着手开挖竖井,以此有效确保竖井开挖施工的稳定性与安全性。
基于对层间水隔水底板是粉质粘土地层或者基岩的界面起伏显著的考虑,对其进行开挖的过程中会产生残留水。所以,要在界面位置采取边插入导流管边开挖的手段予以明排处理,如果局部有许多水残留,那么对这些位置必须进行注浆止水处理。
辐射井竖井施工的工序是:首先要开展辅助降水井施工,并进行抽降处理。紧接着相继进行锁口圈梁施工、竖井开挖、安装格栅、网片与连接筋。然后,再喷射混凝土,如此才能进入到下个循环施工,最后进行竖井封底。
1.2辐射井水平井施工
三里河路和门外大街交叉口位置的四个象限分别进行F3、F1、F2、F4这四个辐射井竖井的施工,其中,F1竖井由上至下环形安设了四层水平井,任意层均有9眼,水平井有28m至50m长;F3竖井由上至下环形安设了三层水平井,任意层均有5眼,水平井有10m至30m长;F2竖井环形由上至下安设了四层水平井,任意层均有5眼,水平井有25m至46m长;F4竖井环形安设了两层水平井,任意层均有7眼,水平井有12m至30m长。
水平井成井的半径是73mm,孔隙率至少为15%,井内下入半径为38mm的波纹管。具体而言,水平井的施工工序如下:首先要将钻机安装到位,然后要明晰水平孔的位置,用潜孔锤锤头将护壁穿透,再钻入潜孔锤套管,停钻之后送风清孔,紧接着将滤水管送入至套管内。紧接着,再将套管拔出,将井口封住,完成后才可进入到下一孔位施工环节。
(1)钻机安装。在2cm厚的钢板上放钻机,借助升降机把钻机放到竖井中水平孔施工的深度,将钢板的位置固定好之后,对钻孔延伸方向与水平孔位置进行优化调节,使潜孔锤钻机固定到位。
(2)水平孔定位。以水平孔位置图为参照,结合控制点明确钻孔延伸方向与水平井井位,通常而言井位偏差宜控制在3cm范围内。
(3)套管钻进。将空压机开启之后,一旦气压符合相关规定,潜孔锤会产生震动旋转,此时将钻机内外动力头开启,实施冲钻处理。为避免出现偏孔问题,在开孔过程中必须保持慢速进行冲击,正常钻入过程中应要采取迅速钻入的策略,当钻孔深度介乎5至8m之间时,要实施一次清孔排渣。
(4)将滤水管放入。钻入深度符合设计要求后停止操作,待检验结果达到标准后终孔。钻井深度符合要求后,应采用潜孔锤孔底实施为期2至3分钟的气压清孔操作,随着螺旋钻杆逐步将沉渣排出。紧接着慢速推入滤水管,确保滤水管接口处的连接紧固、平整,同时要将节门安装到滤水管出口段。
(5)起拔套管。在起拔套管之前,必须将一根顶杆下入,顶住套管中的滤水管,紧接着将套管逐段拔出,但必须避免带出滤水管。
1.3实施效果
对于辐射井水平井,采取潜孔锤钻进工艺,由于砂卵石地层的布局不够均匀,借助空压机气压清孔排渣的过程中,会造成存在于地层内的粉细砂和地下水混杂后流出去。通过数次优化改善钻孔工艺之后,出砂问题依旧没有得到有效管控,造成该位置施工的辐射井所起到的降水作用无法达到预期。
2洞内降水井降水
2.1降水导洞施工
降水导洞被设置在路口西侧绿化带下部,埋深为17.6m,降水导洞西侧壁和国宾馆围墙与门房相距8.7m,平行侧穿半径是30cm的给水管,平行侧穿240cm×214cm砖砌盖板雨水方沟。首先,要优化改造过去的区间施工横通道,使得之前的端头封端墙得以破除掉,西向延伸开挖横通道,通过两次太高之后,其高度与降水导洞标高位置相同。横通道有24.25m长、4m宽,埋深为16.1m;通过运用台阶法进行开挖,超前加固深孔注浆,做好格栅拱架喷射混凝土的支护工作。待开挖好横通道之后,将马头门破除掉,紧接着从北向、南向入手对降水导洞进行开挖,降水导洞有4.6m高、4m宽,通过运用台阶法开展施工工作,以小导管注浆的方式进行超前支护。
2.2导洞内降水井施工
导洞施工工作结束之后,以其为洞内降水井。导洞内降水井的直径为600m,有12.5m深,桥式滤水管的直径为40cm,井间距为4m,其总共有55眼。导洞中降水井抽取的地下水会流入到集水池,然后依靠五台潜水泵向地面排水管排出。选取洞内钻吸工法对导洞内降水井成孔进行施工,相较于其他方式,此工法具有安全程度高、效率高、泥浆污染少的优势。
2.3实施效果
洞内降水井施工工作结束且抽降完毕之后,区间隧道掌子面渗流水较之前大幅减少,地下水实现了高效管控,隧道开挖施工宣告结束。通过对开挖揭露的地下水状况的分析与研究后发现,西侧来水得到了高效阻断,洞中的降水井降水效果显著,符合预期。
3结束语
地铁2号线某车站与和国宾馆东门跨路口区段跨路口段降水施工期间,分别运用了辐射井、洞内降水井降水技术。但是,因为工艺以及地层因素的影响,洞内降水井降水效果比较突出,使此区间中的地下水问题得到了妥善地处理,为隧道暗挖施工工作地开展创造了良好条件,但辐射井降水的效果并没有达到预期。通过此次降水工程实践发现,对砂卵石地层来说,辐射井降水效果不尽人意,洞内降水井降水效果比较显著。所以,在砂卵石地层、附近环境繁杂程度较高的环境下,宜采取洞内降水井降水施工方法。
参考文献:
[1]韩强.地铁暗挖施工中的不良地质超前注浆加固技术[J].建材与装饰,2020(01):280-281.
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