淺談抽水試驗(yàn)在明挖隧道中的應(yīng)用

楊春雨

摘 要：本文以大連市金州至普蘭店快速軌道工程三十里堡隧道明挖部分為背景，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集、整理、分析。判別深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)封閉體內(nèi)地下水流方向，補(bǔ)給量的大小，為基坑堵水或降水方案提供依據(jù)，從而保證明挖主體結(jié)構(gòu)施工安全。本文對(duì)類似工程的施工有很好的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：明挖隧道；深基坑；止水帷幕；抽水試驗(yàn)

1 前言

地下水是影響深基坑工程順利進(jìn)行的一個(gè)重要影響因素。本文結(jié)合工程實(shí)例介紹在高壓旋噴樁聯(lián)合體帷幕止水情況下，通過(guò)降水試驗(yàn)推算出基坑含水量，透水層滲透系數(shù)，為后期降水方案中降水井的布設(shè)方式、數(shù)量、水泵選型等提供有利支撐。從而保證了基坑支護(hù)的整體穩(wěn)定性。

2 工程概況

本工程位于三十里堡區(qū)段，線路沿沈大高速公路東側(cè)鋪設(shè)，西側(cè)為黑大線，設(shè)計(jì)范圍為DK28+160～DK28+890隧道長(zhǎng)730m。其中DK28+160～DK28+345、DK28+515～DK28+890，共計(jì)560m采用明挖結(jié)構(gòu)。隧道頂板埋深4.5m，底板埋深17.71m。主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁和旋噴樁，鉆孔灌注樁進(jìn)入泥礫層4～8m，主體結(jié)構(gòu)采用明挖順做法施工。

3 試驗(yàn)具體方法及結(jié)果

3.1 試驗(yàn)井布置

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況南端場(chǎng)地共布置抽水試驗(yàn)井1眼，井深24m，井徑Φ600mm，管徑Φ380mm；抽水專門(mén)觀測(cè)井2眼，井深24m，井徑Φ600mm，管徑Φ380mm，6m間距布設(shè)1眼，12m間距布設(shè)1眼；北端場(chǎng)地共布置抽水試驗(yàn)井1眼，井深24m，井徑Φ600mm，管徑Φ380mm；抽水專門(mén)觀測(cè)井2眼，井深24m，井徑Φ600mm，管徑Φ380mm，13m間距布設(shè)1眼，21m間距布設(shè)1眼。

3.2 抽水試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集

抽水試驗(yàn)分兩小組分別在南端及北端場(chǎng)地進(jìn)行，數(shù)據(jù)采集前完成降水井洗井及水泵安裝、流量計(jì)安裝以及水位計(jì)調(diào)試、初始水位量測(cè)等工作。水位量測(cè)采用人工量測(cè)，主抽水井3人，其余觀測(cè)井2人，為了降低測(cè)量誤差，試驗(yàn)過(guò)程中采用統(tǒng)一人員進(jìn)行秒表讀數(shù)，測(cè)量相對(duì)水位標(biāo)高按井口絕對(duì)標(biāo)高計(jì)算。

3.3 求取水文地質(zhì)參數(shù)過(guò)程及公式

3.3.1 南端場(chǎng)地試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理

參數(shù)計(jì)算公式：

3.4 抽水試驗(yàn)結(jié)果

南端場(chǎng)地采用100QJD1.5-54/9-0.75型單相多級(jí)潛水泵抽水，實(shí)際出水量為5m?/h，降深7.83m，計(jì)算滲透系數(shù)K=3.33m/d；北端場(chǎng)地分別采用QD10-35/2-1.5型（10m?）、QS18-80/4-2.2型（18m3）、QJ175-20-55-3.0型（20m?）水泵抽水，實(shí)際出水量分別為8m?/h、10m/h、20m/h，計(jì)算滲透系數(shù)采用主井降深公式及主孔和一個(gè)觀測(cè)孔降深計(jì)算公式分別計(jì)算滲透系數(shù)K=29.070m/d和K=38.656m/d。

3.5 基坑涌水量計(jì)算

涌水量計(jì)算采用EXCEL編輯計(jì)算公式，輸入相關(guān)數(shù)值求得涌水量如下圖：

3.6 沉降預(yù)測(cè)

沉降計(jì)算模型中地下水起始位置為地面以下3m，地下水

終止位置為地面以下16m。采用公式模擬計(jì)算。式中：

3.7 降水條件

3.7.1 周圍排水條件

高速公路匝道周邊設(shè)有邊坡排水溝。排水溝沿高速路至天然河道，高速公路排水溝局部輕微堵塞，經(jīng)排淤后方可使用。

3.7.2 站點(diǎn)周圍建筑物

暗挖區(qū)間周邊除高速公路匝道，無(wú)其他建筑物。

3.8 結(jié)果分析

明挖段采用完全降水方案，排水高峰期時(shí)，每天排水量為27785m3；根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)排水布設(shè)要求滿足排水條件；根據(jù)傳統(tǒng)公式變形模量計(jì)算，此區(qū)段地質(zhì)降水排干固結(jié)沉降量最大值為13.15mm，實(shí)際地表沉降可能大于計(jì)算值。

4 結(jié)論及建議

（1）通過(guò)試驗(yàn)，計(jì)算得明挖區(qū)間滲透系數(shù)為33.863m/d（兩種計(jì)算公式加權(quán)平均值），與勘察報(bào)告提供的滲透系數(shù)30 m/d較為相符，為強(qiáng)透水層。

（2）水質(zhì)分析結(jié)果顯示pH值、不溶物、可溶物、氯化物、硫酸鹽等含量均滿足要求，滿足外排及施工用水使用標(biāo)準(zhǔn)。

（3）本區(qū)段自由水面位于地面以下3～8m，通過(guò)采用10m3、18m3、20m3水泵進(jìn)行抽水試驗(yàn)，驗(yàn)證單井降深可達(dá)13m，位于隧道底板以下，若后期采用群井降水，降水效果滿足無(wú)水施工條件。

（4）根據(jù)傳統(tǒng)公式變形模量計(jì)算區(qū)域排干固結(jié)量最大值為13.15mm，滿足施工地表沉降量控制在30mm之內(nèi)。

（5）如單純采用降水方案，應(yīng)提前解決排水管線問(wèn)題，包括滿足排水量和管線的滲漏問(wèn)題；應(yīng)盡可能降低抽出的地下水的含砂量，并密切觀測(cè)周圍建筑物的沉降（主要是不均勻沉降）的情況。如超過(guò)預(yù)警值應(yīng)立即停止抽水，進(jìn)行注漿等措施。

5 結(jié)語(yǔ)

隧道明挖基坑降水施工以降水試驗(yàn)結(jié)論為參考，利用計(jì)算得出的基坑含水量、土體滲透系數(shù)、降水井布設(shè)方式，深度、大小及泵型選定等較好地將基坑內(nèi)水位降至隧道底板以下?；訃娮o(hù)后僅出現(xiàn)小面積滲水點(diǎn)，從而保證了基坑支護(hù)的整體穩(wěn)定性，保證了隧道主體結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量。對(duì)類似的工程施工有很好的借鑒作用。

參考文獻(xiàn)

[1]徐平，周志芳，王錦國(guó)，等.南京過(guò)江隧道浦口明挖段抽水試驗(yàn)分析[J].勘察科學(xué)技術(shù)，2007，（2）：28-30.

[2]王朝暉.南京過(guò)江隧道明挖段深基坑降水方案研究[J].公路，2007，（8）：224-227.

（作者單位：中鐵建大橋工程局集團(tuán)第一工程有限公司）