地鐵工程孤石花崗巖基坑降水施工技術(shù)

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【摘要】在進(jìn)行城市地鐵工程施工時，為確?；犹幱跓o水安全的環(huán)境中，要使用降水井等方法進(jìn)行人工降水處理。現(xiàn)階段，應(yīng)用較為廣泛的降水技術(shù)有輕型井點(diǎn)、電滲法以及噴射井點(diǎn)等。施工過程中要對現(xiàn)場土體的滲透系數(shù)以及降水要求、設(shè)備、工期等條件進(jìn)行綜合分析，合理選用不同的降水法。本文結(jié)合工程案例，對地鐵孤石花崗巖基坑降水施工技術(shù)進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】地鐵工程；孤石花崗巖；基坑降水；施工技術(shù)

1引言

通過基坑降水施工技術(shù)的應(yīng)用，可以滿足地鐵工程施工的要求。因而，在進(jìn)行基坑施工時，要做好地下水的處理工作，尤其是開挖深度不足6m的基坑，要注重輕型井點(diǎn)降水技術(shù)的應(yīng)用。如果地鐵基坑深度較大，可以使用井管降水等方式進(jìn)行降水處理。在進(jìn)行孤石基坑地下水處理工作時，降水井工法是最常使用的方法之一，施工時需借助于降水井抽排地下水，進(jìn)而確?；拥牡叵滤痪S持在安全水位之下。

2地鐵基坑降水施工技術(shù)的概述

2.1特征分析

一方面，基坑降水施工難度較大。降水施工區(qū)域在地下幾米到十幾米不等的范圍內(nèi)，甚至一些深基坑工程需要在地下幾十米的區(qū)域施工，因而會增加施工難度。另一方面，對于施工技術(shù)的應(yīng)用要求較高。一般來說，多層潛水是地鐵基坑降水施工過程中較為常見的一種問題，這對于降水施工技術(shù)的應(yīng)用提出了較高的要求。此外，影響基坑施工的風(fēng)險因素較多。由于基坑施工需要在地下進(jìn)行，因而施工現(xiàn)場的地質(zhì)環(huán)境、水文條件等因素，都可能對施工環(huán)節(jié)造成影響。

2.2降水設(shè)計原則

①降水設(shè)計要遵循安全性原則。由于地鐵基坑施工受到地質(zhì)條件等多種因素的影響，因而安全事故的發(fā)生頻率較高，降水施工環(huán)節(jié)要確保安全性。②在進(jìn)行水井布置工作時，要對現(xiàn)場的環(huán)境進(jìn)行全面分析，防止對周圍環(huán)境、交通狀況造成嚴(yán)重的影響。此外，降水施工要與周圍的管線、建筑基礎(chǔ)保持一定的距離。另外，降水施工前要做好相應(yīng)的勘察工作，對工程可行性進(jìn)行分析。同時，還要考慮到施工成本、施工周期以及工藝技術(shù)等方面的要求。

3案例分析

3.1工程概況

中新站是廣州市軌道交通二十一號線的第15個車站，位于增城市中新鎮(zhèn)新新公路與廣汕公路相交的“十”字路口以東的廣汕公路下，為地下二層（西端局部三層）11米島式站臺車站，全長342.5m，標(biāo)準(zhǔn)段寬為29.7m，車站基坑開挖深度為17.58~22.5m。中新站～中中區(qū)間中間風(fēng)井右線設(shè)計起迄里程為YDK38+740.500～YDK40+473.600，全長1733.1m，左線設(shè)計起迄里程為ZDK38+740.500～ZDK40+473.600，ZDK40+004.768=ZDK40+000.000長鏈4.768，全長1737.868m。本項(xiàng)目區(qū)間隧道采用盾構(gòu)法施工，為確保盾構(gòu)的順利推進(jìn)，對可能出現(xiàn)的孤石和基巖擬采用預(yù)處理的方法提前爆破破碎。

3.2地質(zhì)條件

施工現(xiàn)場的覆蓋土層為第四系松散沉積物，同時還含有一定量的殘積砂質(zhì)黏性土。其中，土層的主要成分為沖洪積所形成的砂、卵石以及粉質(zhì)黏土，并且還含有相應(yīng)的淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土。覆蓋土層的厚度大多不足20m，下伏基巖為元古界（Pt）的花崗片麻巖。線路沿廣汕公路布設(shè)，本區(qū)間線路沿線地表水體不發(fā)育，無河流、溝溪通過，地表水主要為雨季地表散流。沿線主要地層為陸相沉積層，勘察期間測得潛水水位較淺。施工現(xiàn)場的地下水水位埋深沒有較大的變化，主要在0.80~4.80m之間，標(biāo)高主要在14.93~23.84m之間，基巖裂隙水承壓水位埋深達(dá)到了2.05m。對于現(xiàn)場地下水來說，根據(jù)賦存方式的不同可以將其分為第四系松散層孔隙水以及塊狀基巖裂隙水。

3.3工法特點(diǎn)

含孤石花崗片麻巖基坑降水施工工法是在傳統(tǒng)基坑降水施工工法的基礎(chǔ)上，充分考慮含孤石花崗片麻巖以及基巖裂隙水存在等特點(diǎn)開發(fā)出的基坑降水施工工法。該工法所用到的材料、設(shè)備等相對常見，并且施工速度較快。3.3.1正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)泥漿護(hù)壁成孔工藝成孔施工過程中使用的是孔內(nèi)自然造漿法，具體鉆進(jìn)工作時，要將泥漿密度維持在1.05~1.20之間。施工時如果出現(xiàn)提升鉆具或者是停工等現(xiàn)象時，要確?？變?nèi)有著足夠的泥漿成分，這樣一來可以避免孔壁出現(xiàn)坍塌的問題。因?yàn)?lt;6z>層下為花崗片麻巖成分，成井工藝及使用鉆具與常規(guī)成井要作適當(dāng)調(diào)整。3.3.2降水井井管孔徑采用600mm，采用礫石作為填料傳統(tǒng)基坑降水井施工工藝采用孔徑為273mm的井管，使用粒徑較小的石英砂作為填料，但一般降水施工工藝無法滿足含孤石花崗片麻巖的降水效果。其中，圖1為降水井井結(jié)構(gòu)剖面圖。該工法具體應(yīng)用時，要對施工現(xiàn)場的基巖地質(zhì)狀況和裂隙水狀況進(jìn)行分析，如果施工時使用的是大孔徑井管，那么降水井的井管孔徑要控制在600mm，并且降水井孔徑為1000mm，這樣一來可以有效降低地下水水位，保證施工安全。由于該基坑存在基巖裂隙水，因此需注意降水井井底封底，防止井底進(jìn)水代入泥沙，進(jìn)而對降水效果造成影響。

3.4爆破處理孤石流程

①如果鉆探過程中遇到了孤石，要進(jìn)行孤石數(shù)量、產(chǎn)狀以及大小等要素的調(diào)查；②要對爆破參數(shù)進(jìn)行精確的計算；③施工環(huán)節(jié)中如果使用深孔爆破方式，要進(jìn)行孤石形狀以及大小等因素的調(diào)查，并且可以將鉆孔當(dāng)作爆破引孔；④爆破完成“孤石”分裂破碎要求；⑤使用水泥砂漿封堵鉆孔。

3.5操作要點(diǎn)

3.5.1前期準(zhǔn)備

①在進(jìn)行井位測放時，要嚴(yán)格按照設(shè)計要求以及相關(guān)規(guī)程進(jìn)行。當(dāng)測放井位工作結(jié)束之后，現(xiàn)場工作人員要及時進(jìn)行井位標(biāo)記工作，進(jìn)而為后期施工環(huán)節(jié)提供方便。這一過程中，如果由于布設(shè)井位而導(dǎo)致施工工作無法正常進(jìn)行，那么要及時和設(shè)計單位進(jìn)行溝通與協(xié)調(diào)，必要時可以對井位做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。②要做好施工材料與設(shè)備的準(zhǔn)備工作。進(jìn)料環(huán)節(jié)要由專門的負(fù)責(zé)人員進(jìn)行，并且進(jìn)料工作要得到工程師的核定，尤其在進(jìn)行井管以及橋式過濾管、填料等原材料的選購時，一定要控制好材料的質(zhì)量。另外，要進(jìn)行施工現(xiàn)場的鉆機(jī)安裝工作。安裝過程中，要對孔的垂直度進(jìn)行嚴(yán)格控制，提升機(jī)臺安裝的穩(wěn)固效果。需要注意的是，安裝環(huán)節(jié)中要將大鉤對準(zhǔn)孔中心，并且大鉤、孔以及轉(zhuǎn)盤要保證三點(diǎn)一線。

3.5.2成孔工藝分析

施工環(huán)節(jié)中，第一道工序就是鉆進(jìn)成孔，具體鉆進(jìn)過程中要遵循輕壓慢轉(zhuǎn)的原則。當(dāng)鉆具完全鉆入到粉土層或者是砂層之后，施工人員可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)募訅翰僮?，進(jìn)而提高鉆進(jìn)過程的速度。第二道工序?yàn)榍蹇讚Q漿，當(dāng)鉆孔工作達(dá)到了相應(yīng)的設(shè)計標(biāo)高之后，施工人員要把鉆桿提升到距離孔底0.50m左右的位置處，并且要及時對孔內(nèi)的雜物進(jìn)行清理。同時，要對孔內(nèi)泥漿密度進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，降低泥漿密度。第三道工序是下井管，施工過程中要在濾水管上部以及下部分別加裝一組扶正器，并且要要將環(huán)狀填料間隙厚度控制在180mm以上。同時，還要在其外部包上3層60目的細(xì)濾網(wǎng)。需要注意的是，下管過程要準(zhǔn)確到位。最后，要進(jìn)行相應(yīng)的洗井與試抽水環(huán)節(jié)。在將鉆桿提出之前，施工人員要借助于鉆桿將空壓機(jī)接上，進(jìn)而進(jìn)行抽水洗井操作。這樣一來，可以將井底存留的砂、雜質(zhì)等成分去除掉，并且能夠吹出管底含有的沉淤等成分。洗井工作要徹底，等到水清不含砂時才能停止洗井工作。試抽水環(huán)節(jié)中，要將泵體安裝到過濾管的中部位置，或者是將其安裝到中部偏下的位置處。試抽水前要確保排水管與電源線路之間的連接質(zhì)量，試抽水過程中要對抽水井的流量狀況以及水位狀況進(jìn)行實(shí)時的觀測。

3.5.3封井施工分析

坑內(nèi)降水井的封井方案如下：首先，施工環(huán)節(jié)中當(dāng)?shù)罔F基坑開挖到相應(yīng)的設(shè)計標(biāo)高之后，要在基坑底開挖面上部50cm的位置處焊接一個止水鋼板，鋼板要焊接于井管上；之后，停止水泵抽水，直到水位達(dá)到靜止?fàn)顟B(tài)。在進(jìn)行封井工作之前，施工人員要進(jìn)行適量水泥漿、混凝土的預(yù)攪拌工作，并且水灰比要控制在0.8~1.0之間；最后，灌入同底板等級的混凝土至基坑開挖面下2m。養(yǎng)護(hù)3d后抽取井內(nèi)積水，觀測水位恢復(fù)情況。若水位無上升，就可以把井管到底板上表皮進(jìn)行割除，并且在進(jìn)行混凝土澆筑工作時，要確保澆筑到底板上表皮下10cm位置處，用鐵板焊封管口，并用細(xì)石混凝土土找平；若水位有上升，可采用注漿措施加固封井。

4結(jié)束語

從地下水位測量結(jié)果上看，降水井降水效果好，有效防止花崗片麻巖殘積土及全、強(qiáng)（土狀）風(fēng)化帶遇水會軟化、崩解，導(dǎo)致強(qiáng)度急劇降低。提高了基坑開挖的工程質(zhì)量，加快了開挖進(jìn)程，提高了工程的經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)本工程的現(xiàn)場施工表明，這是一種安全可靠、經(jīng)濟(jì)適用的含孤石花崗片麻巖基坑降水處理工法，值得推廣。

參考文獻(xiàn)

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[3]《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）[S].北京：中國計劃出版社，2001.

作者：余貴良 單位：中鐵十六局集團(tuán)北京軌道交通工程建設(shè)有限公司