復(fù)合坑外真空降水在沈陽地區(qū)粉質(zhì)粘土層和泥礫層的應(yīng)用

王興宇

摘要：沈陽地鐵人杰湖公園站采用復(fù)合真空降水方式進行土體降水，疏干基坑內(nèi)孔隙水，控制樁間流泥，確?；訜o水作業(yè)，保證了基坑安全。

關(guān)鍵詞：真空；粉質(zhì)粘土；管井；降水

1、前言

人杰湖公園站位于蒲北路與湖西街交叉路口南側(cè)，沿蒲北路東西向布置。車站主體結(jié)構(gòu)總長178.3米。車站為兩層三跨矩形框架結(jié)構(gòu)，標準段結(jié)構(gòu)寬20.7米。車站采用明挖法施工，開挖深度18.5m，基坑支護采用鉆孔灌注樁，車站采用坑外降水，樁間采用掛網(wǎng)噴射混凝土保持樁間土穩(wěn)定?；訌纳现料路植纪翆英?1粉質(zhì)粘土、④泥礫（基底部位），本段場區(qū)地下水為上層滯水。

目前常用的基坑降水方法：明溝排水、輕型井點降水、噴射井點、電滲井點降水、管井降水、輻射井點降水、自滲井點降水等。據(jù)現(xiàn)場情況本基坑采用坑外復(fù)合真空降水方法配合明排降水。

2、真空降水原理

真空管井復(fù)合降水技術(shù)基本原理是在井管和填料及地層中形成一定真空度，使含水層和井管及填料間形成更大壓力差，土內(nèi)孔隙水在大氣壓及土體重力作用下由高壓向低壓流動，流入井管內(nèi)，再由設(shè)置在井管內(nèi)的深井泵或潛水泵將地下水抽出，使地下水位降低，并滿足工程所需排水量和降水深度。

3、基坑降水計算模型

底層滲透系數(shù)建議值參考：

編號：③-1；巖土名稱：粉質(zhì)粘土；滲透系數(shù)建議值k（m/d）：0.095

編號：④；巖土名稱：泥礫；滲透系數(shù)建議值k（m/d）：0.92

圖3.1 基坑降水模型圖

基坑面積：a=25m，b=178m，s=4450m2

地面標高：hg=48.5m；

結(jié)構(gòu)底標高：hd =30.1m；

基坑深度：HW1=18.4m；

水位取值h=42m；

含水層底板標高平均值：hw=20m；

含水層厚度H=22m；

滲透系數(shù)取值（綜合）：k=0.5m/d；

水力坡度：i=1/10；

水位在槽底以下降深：△h=0.5m；

降水井半徑rw=0.2m；

沉砂管長度：HS=1m。

降水計算按潛水考慮，利用潛水非完整井模型：

基坑等效半徑 ；

影響半徑： ；

基坑涌水量：

Q----基坑總涌水量（m3/d）；

H----潛水含水層的厚度（m）；

l----過濾器長度（m）

k----滲透系數(shù)（m/d）；

r0----基坑等效半徑（m）；

R----降水影響半徑（m）；

=

單泵出水能力 =30m3/d

q0----單井出水能力（m3/d）

rs----過濾器半徑（m）

l----過濾器進水部分長度（m）

k----含水層滲透系數(shù)（m）

井眼數(shù)量n=1.1Q/q=18取47眼

泵量

井深：

井深取值：

4、排水量計算及方案優(yōu)化

表4.1 降水計算參數(shù)及結(jié)果

降水部位 基坑

等效半徑

（m） 含水層性質(zhì) 水位

標高

（m） 滲透

系數(shù)

（m/d） 基坑 中心

水位 降深

（m） 影響 半徑

（m） 排水量

（m3/d）

站體 58.87 潛水 42 0.5 12.4 63.7 275

基坑采用真空管井復(fù)合降水方法配合明排降水。真空管井復(fù)合降水系統(tǒng)由真空泵、潛水泵、抽氣和抽水管路、井口密封系統(tǒng)和井管組成。真空管井井管采用鐵管+水泥管+混凝土無砂管；井口密封采用法蘭+密封墊，下法蘭與鋼管焊接并與死管連接，各連接處均密封；真空泵采用JSJ-s60型井點噴射泵，單個泵連接3口井。真空管井采用反循環(huán)成孔，空壓機洗井，真空管井布置間距為6～8m。

為防止坑壁塌方，應(yīng)放慢挖槽速度，及時在坑壁設(shè)盲管導(dǎo)流，并在槽邊挖盲溝集水，再將集水排走。導(dǎo)流管采用長0.5m的φ25mm塑料管，做成花管并纏40-60目尼龍紗網(wǎng)。盲溝一般貼坑壁挖，寬300mm，深300mm。為防止水流將基坑底細顆粒物質(zhì)帶走造成基底土擾動，應(yīng)在盲溝中填φ4-6mm礫石。

以地下結(jié)構(gòu)施工范圍內(nèi)槽底處水位降深在結(jié)構(gòu)底板以下不小于0.5m為約束條件，利用群井抽水計算模型，進行群井抽水情況下降水預(yù)測，預(yù)測結(jié)果滿足降水要求。

5、降水參數(shù)

表5.1 降水設(shè)計主要技術(shù)參數(shù)

位 置 井型 井徑

（mm） 管徑

（mm） 井管類型 井深

（m） 井間距

（m） 濾料

（mm） 井?dāng)?shù)

標準段 管井 600 φ300 無砂管 25 8 3-7 41

兩端加深 管井 600 φ300 無砂管 27 6 3-7 6

注：①管徑為：外徑/壁厚；②管井深度均以井底標高控制，以地面計；③濾水管外包60目紗網(wǎng)。

6、降水排水施工方案

（1）施工工藝

管井施工流程：現(xiàn)場踏勘→井位布置→人工挖探井→鉆機就位→成孔→換漿→下井管→填濾料→洗井→鋪設(shè)排水聯(lián)絡(luò)管線（真空管）及配電電纜。

（2）真空管井技術(shù)性能

真空管井復(fù)合降水系統(tǒng)形成真空度最高達0.07Mpa，正常運行真空度應(yīng)不小于 0.01Mpa，選取抽氣速率不小于3m?/min的真空泵，集水管采用Ф200mm。排水采用明鋪與暗排相結(jié)合方式。

（3）降水配電系統(tǒng)設(shè)計

本次降水方案設(shè)計共有降水井47眼。配備一臺200KW發(fā)電機作為應(yīng)急備用電源，并配有自動切換裝置。

7、降水運行

降水井于2015年3月6日開始運行，2015年6月初基坑水位降至開挖面以下。

結(jié)束語

通過真空復(fù)合降水施工后，基坑于2015年6月初開挖至坑底，開挖中土體干燥，土體強度提高，標志著此次在粉質(zhì)粘土層和泥礫層的降水施工圓滿成功。

隨著建筑行業(yè)、人類社會迅猛發(fā)展，地下空間利用必然進一步提升，復(fù)合真空降水是基坑施工一種有效的輔助施工技術(shù)，會在其中發(fā)揮更大作用，且在地下空間施工中有著良好應(yīng)用前景。