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西安地铁凤栖原车站深基坑降水施工技术

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  摘要:西安地铁二号线TJSG-23标凤栖原车站深基坑降水参数设计、成井及施工技术、降水运行技术。
  关键词:深基坑;降水;施工
  1引言
  本文以西安地铁二号线TJSG-23标凤栖原车站深基坑降水工程为依托,进行黄土地质地下水降水研究。
  2降水参数设计技术
  2.1 工程地质及环境情况
  车站场地内地下潜水位埋深位于13.90m~16.60m之间,车站主体结构基坑开挖深度23.04~24.6m,为了满足基坑干开挖施工及车站主体结构施工的要求,施工过程中必须采取降水措施。
  根据本工程地下土层及西安地下水情况,选用坑外管井井点降水,沿基坑四周布设15cm直径通长PVC管,排除井点抽水的降水方案。
  2.2降水深度要求
  地下水稳定水位标高444.08~447.16m,中心里程处基底高程438.354m,基底位于地下水位下约5.7~8.8m,考虑基坑局部加深2.39m,以及1.0m的施工干燥距离和1.0~2.0m水位变幅,综合取基坑降水中心降深S=12m。
  2.3基坑出水量计算
  基坑长度L=137.2m,宽度B=22.3m,根据《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》(GB50307-1999)(以下简称堪规)表8.5.8-1基坑出水量计算公式:
  按完整井:Q==+=6439.5m3/d
  式中:R=2S(kH)^0.5=2*12*(4*30)^0.5=263,但是考虑车站降水施工存在短时间内达到设计降深的特点,故取100m(R-影响半径,由勘察报告P12页;水位至含水层底板的距离;k-渗透系数,取4)
  R0=R+r0=146.2m,r0=0.29(a+b)=46.2m
  2.4单个降水井出水量
  单个降水井出水量按以下计算式确定(堪规表8.5.9):
  Q'=1.366k(2H-Sw)Sw÷(nlgRo-lg(r1.r2…rn))
  =1.366×4×(2×30-12)×12÷(20lg146.2-34.3)=350m3/d
  2.5降水井数量计算
  降水井数量计算(基坑支护规范表8.3.3)
  n=1.1Q/q=6439/350≈20
  式中:n―井数(口);Q―基坑出水量(m3/d);Q'―单井出水量(m3/d);
  根据以上计算,考虑基坑两侧降水井对称布置、车站端头井局部加深、本站基坑开挖在雨季施工等因素,取n=20。
  2.6降水井深度
  按照规范计算降水井深度为30m,根据西安地区降水经验取降水井深度35~40m。
  2.7降水参数与井点布置
  主体基坑外共布置20口井,井点间距11~15.6m,沿基坑两侧分别布置10口井,井点距围护结构边线2~2.5m,井深40m;
  2.8水泵型号选用
  泵采用QJ型潜水泵,并带吸水铸铁管,根据管井井点理论进水量,初步拟定水泵型号为:150QJ10-50/7潜水泵。
  2.9井管构造
  无砂水泥管,孔径φ750mm,管井外径φ460mm,井壁厚度4.0cm;井壁外侧填塞0.5-1cm的天然圆砾作为反滤层。
  3 降水井成井设计及施工技术
  3.1资源配置
  3.1.1主要施工设备配备
  (1)降水井施工设备
  配备1台锅锤钻及其配套设备,用于管井成孔;洗井设备采用污水泵,数量1台。
  (2)电缆、排水管铺设施工用设备
  配备切割路面设备切割机、破碎路面设备空压机和风镐。
  (3)施工设备
  配备锅锥钻1台、路面切割机1台、风镐2台、污水泵2台、潜水泵20台。
  (4)降水工程监视和测量装置主要有:徕卡电子水准仪(DNA03)1台,全站仪(TCR1201)1台。
  3.1.2降水井施工工艺
  (1)井位放样:根据车站降水井点平面布置图测放井位,当布设点受地面障碍物影响时,根据现场条件适当调整井位。
  (2)安装钻机:钻机台座应安装稳固水平,大钩对准井位中心,大钩、转盘中心与井位中心三点应在一条直线上。
  (3)钻进成孔:施工时在水位以上部分直接干钻,人工清理土方,达水位线以下部分,钻进时加入适量清水,钻孔施工达到设计深度时,宜多钻0.3~0.5m。
  (4)清孔换浆:钻进至设计标高后,在提钻前将钻杆提至离孔底0.50m,进行冲孔,清除孔内杂物,同时将孔内的泥浆密度逐步调至接近1.05,返出的泥浆内不含泥块为止。
  (5)下井管:孔深符合设计要求后,开始下井管,下管时在滤水管上下两端各设一套直径小于孔径5cm的扶正器(找正器),以保证滤水管能居中,下到设计深度后,井口固定居中。
  (6)填砾料:井管下入后,先在井管底1m范围的井管与土壁间回填粘土球,再及时于井管与土壁间填充5~10mm天然圆砾滤料,砂砾滤料必须符合级配要求。
  (7)填砾料前应用测绳测量井管内外的深度,两者的差值不应超过沉淀管的长度。
  (8)井口封闭:在采用粘性土封孔时,围填前需将粘土捣碎后填入。围填时应控制下入速度及数量,沿着井管周围按少放慢下的原则围填。然后在井口管外做好封闭工作。
  (9)洗井:在井内放入污水泵洗井,直至抽出的水持续是清水为止。
  (10)安装水泵:成井施工结束后,应及时下入潜水泵,铺设电缆等,抽水与排水系统安装完毕,即可开始试抽水。
  (11)试抽运行:试抽水之前,准确测定各井口和地面标高、静止水位,然后开始试运行,以检查抽水设备,抽水与排水系统能否满足降水要求。
  (12)拔管封井:井管使用完毕,用吊车将井管口套紧慢慢拔出,滤水管拔出洗净后再用,降水工程结束后,对降水井采用粘性土回填至距离井口2m。
  4 降水运行技术
  4.1降水运行
  4.1.1降水试运行
  (1)试运行之前,需测定各井口和地面标高、静止水位,然后开始试运行,以检查抽水设备、抽水与排水系统能否满足降水要求。
  (2)抽出来的水应排入场外市政管道中,以免抽出的水就地回渗,影响降水效果。
  4.1.2正式运行
  (1)抽水需要24小时派人值班,并做好抽水记录,记录内容包括涌水量和水位降深,以掌握抽水动态,指导降水运行达到最优。
  (2)若水位降深不能完全满足要求,可增大单井的出水量。
  (3)整个降水过程中采用双电源配置,以确保降水连续进行。
  (4)降水结束提泵后,为保证整个基坑的安全,必须彻底封井。
  5 结语
  降水井施工是基坑施工成败的关键因素之一,地下车站土方开挖及主体结构施工过程中必须确保无水作业,这就要求在基坑开挖之前将基坑范围内的地下水水位降低至主体结构基底标高以下1m―1.5m,实际施工过程中还要考虑主体结构设计有废水池、污水池等结构的标高。
  参考文献:
  [1]GB50299-1999,地下铁道工程施工及验收规范[S].
  [2] GB50307-1999,地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范[S].
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