北京地铁10号线奥森区间降水方案选择与实施

分类：解决方案日期：2007-01-24 00:00:00

0 引言
伴随城市建设的飞速发展,城市地下空间作为一种宝贵的资源将被综合利用,不同深度的地下空间将用于不同的目的,如地下停车场、人防工程、地下管线及地铁等。在地铁工程的施工过程中,降水工程成了影响工程进展及成败的关键因素之一[1~5]。按降水井类型的不同降水工程分为深井井点、管井井点、电渗井点、喷射井点及轻型井点等几种。本文将以北京地铁施工中的一典型工程为例,着重论述管井降水工艺及实施过程。
1 工程概况
地铁10号线是北京轨道交通路网中一条西北至东南的轨道交通半环线。线路起点在海淀区的蓝靛厂,终点宋家庄。线路全长32.9km,设车站28座。共分两期建设,一期工程万柳站至劲松站,线路全长24.552km,设车站22座;二期工程分两段,一段为10号线劲松站至5号线的宋家庄站,北段将10号线、5号线连为一体,另一段工程为10号线西头的万柳站向西延长至蓝靛厂一站。
奥林匹克公园站—森林公园站区间为一期工程中的一段区间,线路呈南北走向,起点为奥林匹克公园站北端,地铁线路在中轴路下方由南向北行至森林公园站。区间位于奥林匹克公园规划范围内,线路两侧主要建筑物为待建及在建的各种体育场馆,建筑物均在中轴路规划道路红线以外,而地铁线路沿规划道路中心线下通过,建筑物离地铁线路的水平距离≥30m,地铁区间隧道的施工对其不会产生较大的影响。区间采用暗挖法施工。单线区间710.615m,采用马蹄形结构断面,区间设一座区间泵站,一个联络通道,左右线各设一座施工竖井。
2 地质条件
依岩土工程勘察报告,勘察控制孔深度为45.0m,根据钻探揭露,按照其沉积年代、成因类型及岩性工程场区的地层依次为粉土层、粉质粘土层、粘土层粉质粘土层、卵石层、粉质粘土层、卵石层、粉细砂层。
勘察深度范围内,实际量测到三层地下水,分别为上层滞水(水位标高为35.52~39.96m)、潜水(水位标高为25.24~31.47m)、承压水(水位标高11.80~15.60m)。
3 降水工程设计
施工竖井在开挖深度范围内主要受上层滞水、潜水两层地下水的影响,第三层地下水承压水的水位均分布于施工竖井结构底板以下6.0~8.0m处,故该层地下水对结构施工无影响。
根据地下水水位与施工竖井底板标高间相互关系,需要疏干上层滞水、潜水两层地下水,使混合水头标高低于施工竖井结构底板以下1.0m。
3.1 降水设计方案选择
根据现场不同施工条件设计了两种降水方案。方案一:
1)适用条件:施工用地沿区间隧道方向基本不受限制,降水井全部施工完毕至竖井开挖时间间隔应≮30d。
2)施工竖井:采用管井并通过延长布井的形式对左线施工竖井及右线施工竖井进行整体区域降水。施工竖井在开挖深度范围内的含水层均为粉土、粉细砂等细颗粒地层,为了加快竖井内地下水的疏干,在两排降水井中间加布一排疏干井,疏干井间距一般按12.m控制。外排降水井中心与地铁结构外边线距离一般按≥3.0m控制,相邻降水井间距离一般按≤6.0m控制。
方案二:
1)适用条件:施工用地沿区间隧道方向不可占用较长,降水井全部施工完毕至竖井开挖时间间隔应≮14d。
2)施工竖井:采用管井对左线施工竖井及右线施工竖井进行整体封闭降水。施工竖井内的含水层均为粉土、粉细砂等细颗粒地层,也可按照方案一的布置方法,加快竖井内地下水的疏干。
上述两种施工方案的设计参数见表1。

3.2 降水井布置原则
降水井点布置遵照以下原则:
1)充分利用地面条件,在地面布置降水井点;
2)降水井位置须避开各种地下管线;
3)考虑支护结构对降水井的潜在影响。
方案一、方案二中降水井平面布置见图1、图2。

3.3 降排水设计方案
工程中采取的降排水方案及处理措施有:选用合适的优质的主排水管;排水管线留有一定坡度,以便于排水;影响城市交通或有特殊要求的排水管线暗埋于地下,其它位置采取了明敷的方案。暗埋管线埋于冻土深度以下,否则采取保暖防冻措施;地面排水井口(见图3)在冬季来临前进行防冻处理。暗埋井口(见图4)做检查井,用于水泵维修和水位观测;处于交通位置的降水井按正规暗埋检查井施工;处于空地及绿地内的降水井按简易暗埋井口(见图5)施工;暗埋出水管、支管和主管用单向阀连接,防止停泵时水倒流。排水口选择雨水检查井;在保证排水畅通和含砂量满足要求的情况下,根据现场条件采取合理排水方式;排水口的数量和雨管线遵循降水最大排水量的原则。

3.4 降水施工技术要求
1)井身结构误差要求　①井径误差应≯20mm;②垂直度误差应≯1%;③降水井井底标高数值应≯11.7m。
2)填料要求　①施工竖井部位的降水管井所用滤料应具有一定磨圆度,滤料含泥量应≯3%,滤料粒径为2~4mm;②要避免填料速度过快或不均造成滤管偏移及滤料在孔内架桥现象,洗井后滤料下沉应及时补充滤料,要求实际填料量达到≮95%的理论计算量。
3)洗井要求　①下管填料完成后应立即进行洗井,即使特殊情况间隔时间应≯24h;②采用隔离塞分段洗井,如果泥浆中含泥砂量较大,可先捞渣,再洗井;③当常规洗井效果不好时,可加洗井剂浸泡后再洗井。
4)抽水要求　当施工竖井封闭降水时,则管井内应安装1.5~3.0m3/h潜水泵,泵底距井底1.5~2.0m;为防止因抽水造成地面沉降,严格控制含砂量:粗砂含量
5)降水沉降控制措施　优先采用泵吸反循环成井工艺,使浆液面高度保持在孔口附近,当自造泥浆不能保证井壁稳定时,须添加膨润土人工制浆,严格控制泥浆稠度,保证井壁稳定。
6)沉降超标的补救措施　当通过沉降监测发现地面建筑物沉降已达到预警标准时,应及时查明引起沉降的具体原因,当确认是因降水所引起时,应马上采取回灌措施。在沉降区域施工回灌井,回灌井与降水井之间的距离必须>5.0m,回灌方案的具体设计根据建筑物沉降的情况而定。
4 降水沉降监测
4.1 降水沉降监测点的布置
由于施工场地比较平坦,仅重点对施工竖井附近暗挖区间上方地面进行监测。在区间施工竖井南北两侧的暗挖区间上方地面设置2个降水沉降监测点。
4.2 维护降水期地下水观测
维护降水期应对地下水动态进行观测,并对地下水动态变化进行及时分析;当地下水位急剧变化应及时分析原因,并采取相应的处理措施。
4.3 建立地下水动态监测网
由于降水期较长,降水使场区地下水的均衡关系发生较大变化,必然对周边环境产生影响。为了较准确地掌握场区地下水动态变化,应及时采取必要的处理措施,在降水工程实施的同时,应建立地下动态监测网,监测点的布设应掌握的原则有:①在降水影响半径内呈放射状布设观测孔。②降水影响半径以内的高大建筑物、桥梁与降水系统之间布设观测孔。③不同含水层位布设分层观测孔,取水样孔。地下水动态监测网的监测内容包括:地下水位监测、地下水质月监测、各站和区间的排水量监测、排水含砂量监测。地下水位监测孔的具体位置应根据现场条件确定。
4.4 建立沉降监测网
在降水工程实施之前,要根据降水设计中计算的抽水影响范围结合工程实际情况对一定范围内的典型建筑(高大建筑、重要建筑、桥梁等)布设沉降监测点,在降水期间要进行连续沉降监测。
5 结语
实践证明,地铁暗挖隧道施工过程中,降水起着重要的作用,而管井降水是一种有效的办法,但一定要做好周边环境的调查,充分估计降水的影响,并在施工中强化监测手段。