真空深井降水技术在地铁施工中的应用研究

摘要：随着地铁建设的不断发展，对土建施工的要求越来越高。在地铁施工中将地铁线路大部分都是埋在地下水位以下，所以降水效果的好坏直接影响到施工安全问题。本文根据真空深井降水技术的工作原理、特点，具体阐述了在地铁施工中的运用。

关键词：真空深井降水技术 地铁施工 应用研究

在目前的地铁施工中存在很多的问题，比如在上层滞水、含水层界面残留水用管井的手段很难达到施工的要求，给施工带来很大的安全隐患，所以降水问题是地铁施工中的重要难题。在地铁施工中暗挖段施工比较常见，如果没有采用很好的降水技术，侧壁滞留水就会影响施工的安全以及进度。而且在地铁施工中大部分处于繁华地带，在施工中一定要注意严格控制地面的沉降，同时还要分析降水对底下水资源的影响，还要采取必要的控制措施，避免发生安全事故。

1、研究概况

在地铁施工中上层滞水难以疏干的主要原因为：（1）存在黏土层。在不透水层由于黏土层的原因，减少了滞水的自渗流，管井抽水几乎对滞水没有起到作用。（2）在地铁施工的过程中由于要与地下的管线错开，才能展开降水工作，但是却造成了降水井间的距离变大，影响了管井的渗排作用。（3）在地铁施工中，由于工期紧、任务中，所以在满足施工要求的时候，降水工作和土建工作是同时开展的，如果降水井施工滞后，就会影响上层排水的效果。因为只有在长时间内上层滞水的渗排效果才能够显现出来。（4）由于在底下管线的作用下，一些水管或者污水管的渗漏增加了上层滞水的水量。

地铁工程建设首先面临的是车站深基坑工程，从80年代末至今，我国在深基坑工程的研究、设计、施工及监测等方面取得了长足的进步，研究、开发了一系列适应我国国情的设计方法与施工技术。在我国已取得数万平方米的超大型基坑及开挖20多米的深基坑设计与施工的成功经验。近年来我国随着经济和城市建设的迅速发展，地下工程施工技术也有了飞速发展，地下连续墙、SO工法、水泥搅拌桩、旋喷桩等成熟施工工艺得到广泛运用，施工中使用了各种先进的大型施工机械，提高了施工效率，保证了施工质量和安全。但由于深基坑工程具有技术难度高、不可预见的因素多等特点，其安全可靠性不仅影响基坑工程本身，而且往往会影响周边环境。如设计、施工错误和不当，亦会带来严重的后果，因此要求我们不断总结施工经验，提高施工技术和管理水平。

综上所述，管井降水由于外界因素的不同起到的渗排效果也不同。只是针对粗颗粒渗透系数大的潜水中效果比较明显，但是对于有黏土层存在的水层中效果却很差，所以通过管井降水不能满足施工中滞水疏干的作用。必须采取有效的措施，才能够将滞水排出。根据多年的研究调查，真空降水技术能够真空抽水，解决了在施工过程中引起的地面沉降等问题。

2、施工工艺

2.1 定井法

要将施工前设计的降水方案和井位图作为参照，根据中线控制点施放降水井井位，同时要严格控制井位的误差不能够超过30mm。然后再施放好的井位上要进行人工的操作，挖取800——1000米的探井。如果没有看到原状土就没有满足深度的要求，同时在挖井的过程中要确保没有地下线或者地下构造物等才能够下入护筒，可以再施工的时候边挖变观测，然后做混凝土的护壁。如果在挖深井的过程中碰到了地下管线，一定要从新调整井位在进行施工。

2.2 挖泥浆池

在施工的过程中如果遇到油漆路或者步行道，为了不破坏路面一般采取“围”的方式进行保护措施，在拆迁地面要进行挖或者围泥浆池，在施工中一般3口井可以共同使用一个泥浆池，如果以上的泥浆池的保护措施不能满足施工要求，必要的时候就要采取转企鹅泥浆池。

2.3 钻井

在钻井施工之前，首先要用气泡式水平管进行钻机的找平工作，保证在钻机就位后的水平、稳固。同时还要满足钻机的对位偏差不能超过20mm，钻塔垂直度误差控制在1%之内。在钻井的过程中采用泵吸反循环钻进的形式，主要过程是由岩屑经钻头传到钻杆，然后又主动钻杆传到水龙头，最后到达砂石泵吸口水处，将泥土排入到泥浆池中。在整个钻井的过程中要保证冲洗液面不能低于井口下1米的范围。在钻井速度的控制上要满足不能够蹩车、能够正常排出岩屑才能够保证钻机的正常运行。转速大约在15r/min左右，同时在进尺大约为1米的时候要进行土层的鉴别。

2.4 下井管

可以直接用提吊法将降水井管下管。但是要注意不同用途的井管采用的方式不同。当井管为水泥滤水管时，在下管的时候要用钢丝绳捆住混凝土管的底部，然后慢慢的将井管向井口输送，尼龙网按照施工要求缓慢下放，在过程中注意在管口与井口相差20cm时，要将下一节的井管连接上，衔接的地方要用尼龙网包裹住，防止泥沙进入管道中，直到井管完全下完后，才能将钢丝绳抽出来；当井管为钢管时，要注意在下井的过程中要用钻机绞车进行下管工作。首先将一节井管吊起放到空中，同时要将尼龙网等细节处要注意到，在下放的过程中要用夹板夹住井管的上口，平稳的放在井口架上，然后吊起另一节井管并与上一节相连，在井管的连接处要用焊接牢固。将第二节井管放入孔中，在用夹板夹住此节井管，如此循环就能够实现分段的下入井管，直到井管到孔底为主；当井管为不透水的井管壁时，要特别注意井壁管的接口处不能够出现间隙。具体的密封方法为：在接口处如一层大概1cm后的掺速凝剂素水泥浆，同时在接口的周围也要用速水泥浆涂抹严实，确保没有间隙，然后再井管接口处25cm范围内要用沥青防水卷材进行包裹，同时用喷灯烘烤干，再用手按压牢固使具有较高的严密性。

2.5 添加滤料、洗井

添加滤料在下入井管完成之后就要衔接的工作，在添加滤料的过程中要将滤料沿着井管外四周填入，并保持均匀、持续的工作，然后将稀泥浆排出井孔。在填料时要注意随时的将滤料填入的高度测出来，避免影响施工的效果，与此同时要用铁锨慢慢的将滤料填入，不能用大型的装载机装入，防止在滤料搅拌不均匀或者滤料过多直接冲击井管，导致井管发生倾斜。根据真空降水的要求，要在填料的过程中注意滤料的深度，当达到封闭断位置时，投入红粘土的速度不能够太快，直到投入高度与地面相差2米的时候，要停止工作。

在洗井的过程中一般采用的是经济、有效的压缩空气洗井。空压机洗井的出水管要为钢制的管材，同时在下端还要安装混合器。一般有同心式和并列式洗井的方式，当采用并列式的时候，要确保风管没2米就要用铅丝困在出水管上，防止风管被橡胶风管抽打而损坏，同时还要确保风管没入水中的长度应该在水柱高度的限制范围之内。在整个降水的过程中，洗井的重点要放在潜水层以及层间的水层。洗井的顺序要从上到下依次进行分段的洗井。在洗井的过程中要注意水位以及出水量的变化，如果需要的时候要进行清水洗井。

2.6 井口密封以及人井砌筑

首先要将降水井内的土壤挖出，将井管切除后与井底保持约10cm的高度差。在填充材料的时候要保证低于井管上口大概40cm的高度，在这个过程中随时注意材料的补充或者挖掘，然后将井管外面灌入一定数量的水泥砂浆，在用井管的外面用无缝钢管套桶套住，通过向钢管套桶内灌注水泥将井管密封起来，同时要注意浇筑面要与井底稍高一些。

经过一点时间的凝固，水泥浆达到一定的硬度之后，就可以用红砖机进行砌筑井室。如果要将真空泵放在同一井室，要根据真空泵的不同选取的底座方式也不同，一定要用最合适的位置浇筑真空泵。当砌筑的井室高度与地面的高度差为半米的时候，要将出水管、电缆等设备放入到井室中，然后再按照设计要求将井室砌筑完整。要注意用设置通风道进行真空泵的冷却。

2.7 下泵及真空泵的安装

在下泵之前要进行各种接头以及接头是否存在松动的问题，必须要确保各个环节的安全性。然后要检查绝缘电阻，如果在检查中摇表的显示值比规定的值要低，要将放水孔和放气孔全部打开，确保干燥的工作环境。对于电动机首先也要进行空转的检查，观察是否是倒转，要放在水箱中试运行，便于在下泵的时候保证运行正常。在下泵的过程中不能出现电缆受力的情况，必须要将电缆拴在水泵上慢慢的放下来。当达到设计要求的时候，要将水泵用钢丝绳吊住放在井管的上方。

在真空泵的安装之前也要进行检查，主要确保油面在两条有标记之间，要控制好油量，如果油量过多则造成启动困难、喷油等现象的发生；油量过少则会影响真空度。如果在运行中出现油量不足的情况，要立即通过加油孔加油。将真空泵的冷气水打开，根据施工情况决定打开的程度。在整个泵安装好之后，要进行试运行，如果没有问题就可以进行施工；如果出现振动或者其他的冲击响声，就要的进行重新组装直到试运行没有问题为止。

3、安全保护措施

3.1 安全操作要求

在整个施工过程中要规范操作，避免在施工中出现的重大事故。具体要求如下：（1）在进行安装钻机、拆卸的过程中一定要有专业的人员去操作，必须要明确分工，同时还要确保钻机的保护罩都安装在正确的位置，还要检查其牢固程度。（2）在钻机工作的时候，要随时测出钻机和钻塔的受力情况，防止在施工过程中出现钻塔倾斜。（3）洗井的时候，要用铁丝将送风管路接头拧紧，防止在下井的过程中胶管脱出，对人身造成伤害。

3.2 技术安全措施

首先在施工前要将附近地上、底下的管网都要了解清楚，确保管线的安全和施工的正常运作。然后再凿井前要将地质勘测的具体情况认真研究，确保钻井的工作的完成质量。如果出现松散土层的情况，就务必将土层进行加固，防止在钻机工作的的时候出现大范围的坍塌现象。

总而言之，真空降水技术能够很好的将粘土、砂质粉土等地层中的水体进行疏干，比传统的管井依靠重力疏干水体的方法上有了很大的进步，同时在施工的时候要注意每项流程，严格的按照设计要求去施工，确保了交通、管线以及建筑物安的全问题。所以真空降水技术在地铁施工中有着实用的价值，具有广阔的应用前景。

参考文献

[1]何永旺.铁路山岭隧道井点降水设计[J].铁道标准设计，2007年S1期.

[2]肖锦江.地铁深基坑监测变形数据对周边环境影响的分析[J].科技资讯，2009年09期.

[3]张林洪，王苏达，吴培关，唐正光，吴华金，陈加洪.沥青路面结构的渗透性能测试研究[J].中南公路工程，2005年03期.