中铁隧道集团四处有限公司广西南宁530004
摘要：近年来我国城市建设飞速发展，公共交通压力也在日益增大，平面上交通条件开发受空间和经济的制约，纵向交通空间的开发需求日益增强，因此各大城市地铁建设已经全面展开，然而一些短距离区间隧道在我国仍然采用暗挖法进行施工，暗挖隧道开挖工作中进行降水是很有必要的。本文结合工程实例，简述暗挖隧道砂卵石地层降水的措施和效果，对今后在类似工程地层施工降水具有一定的参考价值。
关键词：暗挖隧道；降水；砂卵石；应用
1工程概况
预留33号线下穿节点工程是在3号线盾构区间轮廓线小里程一侧设置明挖竖井和暗挖横通道，采用矿山法区间下穿既有3号线盾构区间。施工竖井深29.52m，竖井采用围护桩＋砼支撑形式支护，内净空13.3m×9.3m；横通道长33m，采用复合式衬砌结构，开挖宽度6.1m，高度10.16m，初支拱顶埋深约17.8m，三台阶法进行开挖初支架设。正线隧道采用单洞单线马蹄形断面，复合式衬砌结构，格栅拱架+工字钢形式支护，开挖宽度8.06m，高度7.16m，范围初支拱顶埋深约20.34m，正线隧道与3号线盾构区间竖向净距约3.5m，根据其地勘报告含水层厚度约37m，含水层均为密实砂卵石地质，不透水层为泥岩。
图1暗挖节点总平面图
2水文地质情况
2.1地质情况
根据钻孔揭示，场地范围内上覆第四系人工填土层；其下依次为全新统冲积层粉质黏土、黏土层，可塑~硬塑状，厚1.7~2.9m；卵石土层，松散潮湿，厚度0~1.4m；卵石土层，饱和稍密，厚度0~5.4m；上更新统冰水沉积、冲积层；粉细砂，中密~密实，主要呈透镜体状分布于卵石土层中，厚度0.3~0.7m不等；卵石土，中密饱和，厚3.0～6.6m；厚3.0～6.6m；卵石土，密实饱和，厚度大于30m。
2.2水文情况
成都平原区岷江水系I、II级阶地，根据成都地区区域水文地质资料和已建工程水文地质勘察资料，按地下水赋存条件，沿线地下水主要有三种类型：一是赋存于黏土层之上的上层滞水，二是第四系孔隙水，三是基岩裂隙水。本工程基坑施工范围内主要在于砂卵石地层中，渗透系数为25m/d。
3降水方案设计
3.1降水目的及方案选定
3.1.1降水目的
使地水头降到仰拱最深开挖面以下1m，达到基坑在无水条件下开挖土方和进行结构施工，同时确保基坑围护结构和周边建筑安全。
3.1.2降水方案比选
根据地勘报告该区域地下水渗透系数25m/d，且含水层达到37m，基坑涌水量较大，因此采用管井降水，管井降水影响半径大，降水效果显著，井的数量较少，结合成都地区基坑降水方面方面经验做法决定采取管井降水及洞内辅助降水措施。
3.2降水计算
水位埋深经现场实测按2m考虑，要求降水深度至结构底以下1m，设计井深根据现场实际情况按照42.5m施工。根据设计及相关规范综合含水层渗透系数取25m/d。
横通道基坑设计参数：长度为33m，宽度为6.1m，结构底板深度约为27.65m；降水井距基坑开挖边线1.5~2m布置；
正洞基坑设计参数：长度为33.7m，宽度为7.8m，结构底板深度约为27.83m；降水井距隧道中间布置；
①地下水位埋深：h=2m；含水层渗透系数：K=25m/d；滤管长度d=15m。
②降深要求：要求水位降低至结构底板底以下1.0m，因此水位降深S=27.83+1-2=26.83m，取42.5米井深进行施工，降水井深度未伸入隔水层按照潜水非完整井计算。
③效含水层厚度：H0=37m
④基坑半径：=1.18×（44.1+42.3）&pide;4=25.49m（将竖井纳入，根据最长边长进行计算）
公式根据《管井技术规范》（GB-50296-2014）附录B表B.0.1-1基坑计算r0值表进行计算。
系数查表（附录B表B.0.1-2）系数=1.18
a——基坑长度
b——基坑宽度
⑤影响半径：R=2*S*=2×26.83×=1632.01m
S——水位降深
K——渗透系数
H0——有效含水层厚度
⑥基坑总涌水量：=23313.93m³/d
R——影响半径
R0——基坑半径
⑦单井涌水量（q）q=120πrl
r——井管半径
l——滤管长度
K——渗透系数
q=120*3.14*0.2*15*=3305.3m3/d
⑧计算需用井数：n=1.1Q/q≈8（口）
按以上计算横通道及正洞共需要8口降水井即能满足施工的需要，根据现场实际情况，结合竖井降水需求，共计施工降水井15口。
⑨水泵选择：
根据基坑涌水量、降深、降水井布置总数（按照15口计算）计算出单井需抽水量需为1446m3/d，选用200QJ100-50/5型深井潜水泵。水泵流量100m³/h，扬程50m，日抽水量为100×24＝2400m3/d大于单井需抽水量1446m3/d，满足要求。
⑩降水漏斗影响高差计算
本工程降水井形成井点系统，考虑群井效应的有利影响（各个单井水位降落漏斗彼此发生干扰，产生群井效应，单井涌水量比计算的要小，但总的水位降低值大于单井抽水时的水位降低值），将两个降水井之间的中心点处视为水位最高点，计算受降水漏斗影响的降水高差。
由于降水漏斗的降落曲线以降水井为中心向外扩散，与降水井对比处于等半径位置时降落曲线高程一致，降水井最大距离为24m，取24m进行计算。其降水漏斗见图4.1所示。
图2降水漏斗示意图
根据上述计算，影响半径（水位降落漏斗曲线稳定时的影响半径）R=1632.01m，设计降深S=26.83m，水位最高处距降水井约37m的位置，即x=37m，求y。
由于影响半径远大于设计降深，可将降落曲线视为直线，计算得出：
y=26.83×37/1632.01=0.61m。即降水时的水位最高处比降水井处水位高0.61m，此处实际降水深度=30-0.61=29.39≥要求降水深度27.83m。此处降水井实际布置深度为42.5m，满足降水要求。
3.3降水井井位布置及深度
本工程降水采用深井管井降水，降水井布置在结构外侧，根据现场实际情况及地下管线、房屋建筑、路面等影响情况，横通道及正洞降水井沿横通道及正洞开挖线外2m～15m进行布设，降水井间距为20m左右；降水井实际井位根据场地周边环境可适当调整降水井间距，共布置15口降水井。
本工程采用管井进行施工降水，采用冲击钻成孔，孔径600mm。井管由多节钢筋混凝土管组成，内径300mm，外径360mm，每节长度2.5m。每眼井下部2节
3.4井管构造
井管由多节钢筋混凝土管组成，内径300mm，外径360mm，每节长度2.5m。每眼井下部6节为滤水管，其余部分为井壁管，滤水段由φ300mm满布滤水孔的钢筋砼管，以及其外包的1层滤网（材质：PE，型号：50目）。井管吊放好后沿井管周围均匀投放滤料，滤料为直径5～10mm的碎石，滤料填至井口下1m左右时用粘性土填实夯平。
图3管径构造图
4施工监测
施工监测是决定工程成败的重要环节。为了确保周边建筑物及既有线安全的正常安全使用。降水过程中对每个环节的监测数据进行采集、分析，发现问题及时采取措施。
5管井施工
成井质量是降水设计方案成败的关键。管井施工采用两台冲击钻机组且都有管井施工经验。因此，施工前制定了统一的成井质量标准，技术人员现场指导把关，管井施工中，加强现场服务协调。特别对下列工序进行了控制：1）孔深：由于局部透镜体采用调节滤管深度，以免造将透镜体细沙抽排从而造成地面沉降。2）滤料：按照含水层颗粒分析资料选择滤料为5mm～10mm级配碎石，填料时一定要满足规范要求，保证充盈系数不小于l。3）洗井：采用活塞一水泵相结合的方法，反复进行，直到满足洗井前后两次涌水量差值小于10％，水中含砂量小于1／10万，平均单井洗井达12h。4）试抽：坚持单井验收制，验收按照统一标准进行，没有技术负责人签证，机组不得迁移新井位。验收时特别应满足抽水大于4h，基本稳定出水量大于3305m³／d，井内沉渣小于0.5m。
6降水效果
从正式降水开始7天后，管井内水位降了14m，14天后，管井内水位累计降低15-18m，14天后水位下降速率明显减小渐变为0.1m/d-0.15m/d。28d后，基坑内水位均降至坑底以下0.8-1m，并且在这一范围内上下波动。
7结束语
1）在砂卵石地层中降水时间应根据含水层厚度及渗透系数进行调整，含水层厚度及渗透系数越大，土方开挖前降水时间应越长，最短降水时间不得小于28天。
2）本工程虽进行了地质详细勘察但水文地质参数应以现场正式抽水试验方法为准。含水层是不均质的，不同的测试方法会得到不同的数值，差异可能相当大。因此，场地多井抽水试验所得的参数是最直接反应降水效果。
3）根据计算基坑涌水量数据布置井点数量、井径、抽水设备等方面应予充分注意，留有较大的安全储备，当周边降水井布置条件受限制可增大管径成孔直径及井深从而增大单井涌水量。
4）严格控制成井工艺质量，坚持实施单井验收条件，是保证降水成功的关键。
5）为控制含砂率，根据地勘报告探明砂层（不良地质）位置上下1m范围内设置井壁管，从而控制含砂率。
参考文献：
[1]王玉喜砂卵石地层地铁车站降水施工技术国防交通工程与技术2014，12（3）：71-73.
[2]王刚地铁车站深基坑开挖降水技术[J]西部探矿工程.2005（S1）
[3]饶晓强.富水密实砂卵石地铁车站深基坑降水技术[J].西部探矿工程，2009，21（3）：58-60.
作者简介：
郑龙超（1984-05）陕西咸阳人，2008年毕业于西安工业大学土木工程专业，本科，工程师，从事市政地铁施工工作。