南京地鐵元中區(qū)間隧道降水設(shè)計與施工

1、南京地鐵元中區(qū)間隧道降水設(shè)計與施工提要：本文針對南京地鐵元中區(qū)間隧道基坑所處場地的水文地質(zhì)條件，進(jìn)行了相應(yīng)的基坑穩(wěn)定性檢算，提出了該基坑合理的降水方案和施工方法，達(dá)到了良好的降水效果，確保了工程的順利進(jìn)行。 關(guān)鍵詞：降水設(shè)計 潛水承壓水  降水效果    1前言    對地鐵區(qū)間隧道進(jìn)行明挖法施工時，要求基坑保持干燥狀態(tài)，以便于施工，同時保證基坑的穩(wěn)定性。若地層中有水頭較高的承壓含水層，在開挖過程中如不采取一定措施，可能會產(chǎn)生突涌，導(dǎo)致基坑失穩(wěn)破壞。為確保施工安全，有必要對基坑開挖采取降排水措施。 

2、60;  2工程概況    南京地鐵南北線一期工程西延線元通站中勝站區(qū)間隧道，起止里程為xk2+325.100xk3+477.100，線路長度為1 152.0m。區(qū)間結(jié)構(gòu)采用矩形鋼筋混凝土雙孔隧道，區(qū)間隧道采用明挖法施工，以鉆孔灌注樁加攪拌樁作為圍護結(jié)構(gòu)，基坑開挖深度11m左右。    3場地水文地質(zhì)條件    場地內(nèi)主要為耕地、空地及道路，無重要建（構(gòu)）筑物。場地地貌屬長江漫灘，地勢較為平坦，所處地層以i類為主，覆蓋層厚度較大，主要為漫灘沖積成因的飽和軟弱粘土及飽和砂性土，自上而下所穿越的地層

3、為：1人工填土，厚度0.34.5m左右；1b2-3粉質(zhì)粘土局部分布，層厚0.81.7m；2b4淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，局部夾薄層粉土、粉砂，層厚13.517.0m；3c3粉土，層厚0.76.5m；4d3-4中砂，層厚1.57.2m；5d2-3粉砂，層厚1.58.5m；6d1-2粉細(xì)砂，層厚20m左右。區(qū)間結(jié)構(gòu)主體位于2b4淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層。    場地地下水分為潛水及承壓水。潛水層為人工填土層及全新世漫灘相軟弱粘土層構(gòu)成的孔隙含水層組，其透水性、含水性各不相同，主體為全新世沉積軟弱性土（包括1b2-3粉質(zhì)粘土、2b4淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土），飽含地下水，但透水性弱，潛水水位受季節(jié)

4、性控制，雨季為地面以下0.61.5m；承壓水為埋深15.9m以下的砂層構(gòu)成的孔隙含水層，透水性好，該砂層厚度大，含水量豐富，為場地主要含水層，承壓水水頭為地面以下5m。    4開挖面及坑底穩(wěn)定檢算    結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和坑底穩(wěn)定是深基坑工程的關(guān)鍵。由于本工程的水文地質(zhì)條件較為復(fù)雜，因此基底的穩(wěn)定是本工程施工中應(yīng)考慮的主要因數(shù)。    4.1抗基底隆起的穩(wěn)定檢算    采用考慮c，的抗隆起法和計及墻體極限彎矩的抗隆起穩(wěn)定性檢算法分別進(jìn)行檢算。    4

5、.1.1考慮c，的抗隆起法    根據(jù)南京地區(qū)近年來基坑的工程實踐經(jīng)驗，以及南京市地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范建議，基坑抗基底隆起的穩(wěn)定檢算可采用考慮c，的抗隆起法，計算示意圖如圖1所示，抗隆起穩(wěn)定性的公式為                      式中ks安全系數(shù)；        

6、60;      d墻體入土深度，取8m；               h開挖深度，取11m；               整個墻高范圍內(nèi)的土層加權(quán)平均容重，取17.6kn/m3；       

7、60;       1基底下面土層容重，取17.7kn/m3；               1基底下面土層內(nèi)摩擦角，取16.8°；                c1基底下面土層的粘聚力，取35.6kpa；   

8、;             q地面均布超載，取30kpa。      由上得ks=1.93    4.1.2計及墻體極限彎矩的抗隆起檢算法    假定滑動面通過墻底，并以最下道支撐作為轉(zhuǎn)動中心，按公式(2)檢算基坑底部土體的抗隆起穩(wěn)定性，計算示意圖如圖2所示。         &

9、#160;                                      式中r圍護墻底以上地基土各土層天然重度的加權(quán)平均值，取17.68kn/m3；     

10、0;   d墻體插入深度，取7m；       ka主動土壓力系數(shù)；        c，滑裂面上土得粘聚力和內(nèi)摩擦角的加權(quán)平均值，分別為28.9kpa與10.6°；         h0基坑開挖深度，取11m；         h0最下一道支撐距地面的深度，取9m； &

11、#160;        a1最下一道支撐面與基坑開挖面間的水平夾角，取12.8°(0.22rad)；          a2以最下一道支撐點為圓心的滑裂面圓心角154.4°(2.69rad)；           q坑外地面超載，取30kpa；      &

12、#160;    msl隆起力矩， 。    由上得kl=1.75滿足要求。    以上兩種檢算的抗隆起安全系數(shù)分別為1.93和1.75。本基坑屬于三級基坑，按規(guī)范1抗隆起安全值應(yīng)大于1.5，從上面的檢算來看，坑底抗隆起滿足要求。為了便于施工，按設(shè)計要求只須將開挖范圍內(nèi)的潛水疏干即可，即在開挖前30d將潛水降至坑底以下3m。    4.2開挖面抗承壓水的穩(wěn)定檢算         

13、0;               式中 水容重；              h1水頭高，取10.9m；              開挖面至承壓水層頂板土體的加權(quán)平均容重，取17.6kn/m3； 

14、60;            h1承壓水層頂板至坑底的土層厚，取4.9m。    從上面的分析可見，對上部承壓水層，在開挖至坑底之前需采取降水措施。    開挖至坑底后所能承受水頭高度：hh1/ks=8.0m(取ks=1.1)；    開挖至坑底之前須降低水頭值：10.9-8.0=2.9m。    從前面分析可以得出在基坑開挖過程中為了防止坑底失穩(wěn)，必須提前對承壓水層

15、采取降水措施，最終將水頭降至地面以下8.9m深處。    5區(qū)間隧道基坑降水設(shè)計    根據(jù)前面的分析，需將潛水降至坑底以下3m，將承壓水降至地面以下8.9m。因承壓水層埋藏較淺，如對潛水和承壓水分別采取措施，在施工潛水井的時候勢必將承壓水層打穿。故可采用越流井（即將兩含水層連通）深井點降水，將水位降至坑底以下3m。為了降低對周邊環(huán)境的影響，將降水井布置在坑內(nèi)。因含水層厚度較大，管井濾管無需插入含水層底板，只需插入一定深度，就能滿足降水設(shè)計要求。區(qū)間段基坑形狀為狹長條形，按狹長條形非完整潛水井降水公式進(jìn)行計算2。  

16、;  5.1管井群出水量計算                          5.4管井縱向間距確定          縱向間距     5.5群井布置    管井布置在離基坑壁2.5m處

17、，縱向間距為16.2m，兩邊各布置72個，井深17.5m。管井布置平面圖見圖3，管井構(gòu)造圖見圖4。    6施工方法    6.1降水井施工工藝流程    降水井施工工藝流程如圖5所示。圖5降水井施工工藝流程圖    6.2降水井施工步驟    6.2.1測量定位    根據(jù)設(shè)計坐標(biāo)，進(jìn)行精確測量，每個孔位測定后，作好標(biāo)記，作好保護。    6.2.2成孔  

18、0; 管井成孔采用鉆孔法，孔徑為500mm，泥漿護壁。在鉆孔過程中控制好孔的垂直度和鉆孔深度。    6.2.3嚴(yán)格按設(shè)計要求進(jìn)行鋼筋籠制作和濾網(wǎng)綁扎    鋼筋籠采用整體吊裝入孔，為了吊裝時有足夠的剛度，要求主筋與加強箍筋必須全部焊接。下放鋼筋籠時不能轉(zhuǎn)動或上下串動，防止濾網(wǎng)破損，導(dǎo)致泥沙涌入水井。鋼筋籠在下放過程中要注意保證其垂直度。    6.2.4回填濾料    鋼筋籠下放到位后，井點管四周及時用粗沙回填灌實，距地面1.5m深度內(nèi)用粘土回填密實，以防止漏氣。 

19、;   6.2.5洗井    在回填粗沙后立即進(jìn)行洗井，清除停留在孔內(nèi)和透水層中的泥漿與孔壁的泥漿，采用泥漿泵沖清與小空壓機相結(jié)合的辦法洗井，洗井前后兩次抽水涌水量相差應(yīng)小于15%，且洗井后井內(nèi)沉渣不上升或基本不上升。     6.2.6安裝潛水泵及試抽    在安裝水泵前量測井深和井底沉淀物厚度，以及洗井等符合要求后用纜繩將潛水泵吊入井管預(yù)定深度。潛水電機電纜接頭確?？煽拷^緣，并配置保護開關(guān)控制。安裝完畢后進(jìn)行單機抽水試驗，以確定單井出水量和降深，并檢查降水設(shè)備是否正常，滿足要求后轉(zhuǎn)入正常施工。