富水砂层浅埋暗挖隧道施工中洞内降水的应用解析-技术创新

富水砂层浅埋暗挖隧道施工中洞内降水的应用解析

日期：2016-2-22 14:31:36　来源：互联网　浏览数：
　

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隧道施工建设意义重大，但有一定难度，在长期实践探索中，出现了许多挖掘方法。浅埋暗挖法是利用新奥法原理，在距离地表较近的地下暗挖各种地下洞室。该方法无需过多专业化设备，拆迁工作量少，不会对地面交通造成很大影响，且灵活性高，总成本较低，有着广泛应用。围岩土体稳定和无水作业是基本要求，但实际上很多砂层都含有大量地下水，施工前需进行降水作业。洞内真空降水就是常用的一种辅助法，具有较强的适应性，且操作简单，在此对其应用加以探究。
    1· 实际案例分析
    某隧道工程临近当地一条河流，由A、B 两部分组成，总长度为125km，标号为K24+435——K24+560。隧道覆土厚度在6.5m~6.7m 之间，标高1.2m~7.6m。经实地勘察和土体分析可知，开挖段以一般砂质土和中密状砂质粉土为主，顶部多为砂质粉土和杂填土，含水量大，自稳定性较差。水文地质调查结果显示，该地地下水多积存于浅部人工填土和下部的砂质粉土层内，因临近河流，地下水位在1.3m 左右。为不影响交通及周围建筑环境，该工程为浅埋暗挖施工，需提前做降水处理。初步计划采用深井降水的方式，但考虑到降水井出水量太小，效果不明显，遂采取洞内轻型井点、地面深井降水的联合降水系统，以便在无水作业时，能够有效控制沉降量。
    2· 关于施工中洞内降水的设计和计算
    抽水设备性能、井点管数量以及涌水量都会影响到洞内降水效果，故需要对其逐一进行分析，然而水文地质条件并不稳定，所以最终计算的结果是近似值，与实际会稍有偏差。在此按照无压非完整井来计算涌水量。
    2.1 涌水量。需考虑渗透系数、基坑半径、抽水影响范围、有效带深度、水位降低值等多项因素，开挖地段砂质粉土层的渗透系数为0.24m/d，基坑假想半径为7m，抽水影响半径为20.6m，有效深度带取12.88m，水位降低值为6m。根据专业计算，求得井点系统的总涌水量为13.5m3/d。
    2.2 井点管数量。按照理论计算，应该为2 根，该工程中假想半径为7m，经过换算，断面布置管长应为3m/ 根。施工中，纵向开挖工作需要连续进行，所以每次开挖都要向前有一定的延伸，按照每3个初支循环布设1 组的标准设计。
    2.3 井点管的深度。埋深极为重要，直接影响着降水效果，通常需考虑水利坡度、井点管距离隧道中线的长度、基坑底面距离降低后地下水位线的长度，以及埋深点距离中间临时仰拱底的长度，在此各取值1/10、0.5m、1.2m、3.5m，其长度之和为4.7m，故埋深深度按5m 计算。
    2.4 单根井点管的出水量。考虑到施工的稳定性，该工程选用的是直径为120mm 的钢管作为主管道，45mm 的PVC管作为吸水管和滤管。在计算其出水量时，结合渗透系数、滤管长度、滤管直径等因素加以计算，最终求得单管的出水量为7.8m3/d。
    2.5 抽水设备。抽水设备要满足施工要求，根据上面几个参数进行选择，该工程选择的是配用功率为7.5kW 的射流泵QJD-60 型，与开挖工艺相符。
    3 ·井点的具体施工工作
    该工程采用的是洞内轻型井点、地面深井降水联合降水的方法，在井点具体施工时，要经历井点管制作、平面布置、沉设连接，以及其他注意事项。
    首先，井点管是长5m、直径为45mm的PVC 管，使用梅花型钻在管壁上钻孔，孔径为8mm。同时，用3 层细滤网包住管壁，中间用铁丝缠绕包扎，呈螺旋状，以免滤孔被堵塞。滤网外部同样用1 层铁丝缠绕，有一定的搭接。接着是平面布设工作，距离边墙0.6m，管与管之间长度为1.2m，深度在台阶固有的高度上再加两米。
    其次，是井点管的沉设和连接工作。使用高压风成孔法，因吹出的泥沙较多，为减少对施工环节的影响，采用高压水冲孔法。大致可分为冲孔和埋管两个流程，以直径为30mm~35mm 的钢管为冲管，上端与高压水管相连，冲孔过程中，冲水管需保持垂直，且滤管内部要有一层砂滤层。根据滤管的埋设深度设置冲孔深度，要低于滤管底部1m 左右，以免出现堵塞现象。冲孔完成后，及时将冲出管拔出，同时将井点管插入，然后应中粗砂在井点管和孔壁间填实。连接时，在抽水主管上方1 m 处边墙打锚杆或锚管用以悬挂抽水主管。主管采用直径为100 mm 的钢管，并按井点管间距在其上用40 mm 的钢管引出接口。井点管与主管引出钢管用50mm 的握料软管或橡胶管相连。再用双股8 号铁丝箍紧。管箍丝扣处必须涂黄油，以防发生漏气等情况。
    还有就是抽水系统抽水，井点系统全部安装完毕，需进行试抽以检查有无漏气现象。开始抽水后一般不要停抽，时抽时止滤网易堵塞、也易抽出土颗粒，使水混浊，引起较大沉降。此外，还有一些注意事项，在施工中应加以重视。如井点系统使用时应保证连续不断抽水，否则滤管易淤塞；如若井点管漏气不严重可采用黄油封闭，严重者必须重新成孔；应经常检查真空泵的水位、温度、出水量、含砂量，并用手清出真空泵滤网上的石子：真空泵内的水位深度不得低于水泵的高度，否则真空泵干转，造成损坏；井点管是否堵塞，可通过看水管的出水量，听管内水流声，手扶管感觉是否有振动，手摸管子冷热、潮千等简便方法检查。
    结语
    从上述分析中可知，隧道施工的浅埋暗挖有很大难度，尤其是富水层，必须做降水处理，否则可能会引起安全事故。洞内降水方法干扰小、成本低，值得推广应用。因自然环境在变化，相关理论和技术在今后还应进一步完善。