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深圳地铁降排水工程设计问题的一些想法

发布时间:2018年6月7日 上海工程纠纷律师  
  由于地下水的困扰,深圳地铁施工已发生了一些险情,并严重滞后了工期。地铁施工必须采取辅助性的降排水技术措施,才能保证隧道掘进在基本无水条件下施工,确保地铁施工安全、质量和工期。而降水设计问题又直接影响降水效果的好坏,下面是深圳地铁降排水工程设计过程中要考虑到的一些问题。

  一、工程场地条件

  深圳地铁处于深南大道之下,隧道上部地下管网密集,两侧高楼林立,场地条件是降排水设计考虑的首要问题,井位布置避开地下管线,并保持一定安全距离。

  二、地质条件

  1、工程地质条件

  对花岗岩风化壳w3层以上至地面的各层岩土的物理力学指标要有一定认识,如场地中普遍存在的较厚的砾质粘性土,其e=0.8~1.0,es=3~7mpa,属于高压缩性土,按理说其固结沉降量是比较大的,但其塑性指数 i=17~21,说明其粘性很大,其中的饱和水很难释出,需要时间长,且释出蔬干范围很小,固结压缩过程也很漫长,考虑降水引起地面沉降时要打较大的折扣。

  花岗岩风化壳w3、w4层的剪切波速达到了750~800,属坚硬场地土,降排其中的风化裂隙水,基本可不考虑降水压缩问题。该层es测定与波速测定反应的情况不一致,是勘察问题,应补充写勘察工作量,使其一致起来。

  中砂和砾层的水是要蔬干的,但其es值较大,其降水压缩也应按深圳本地经验或国家[地基基础设计规范]加以修正。

  2、水文地质条件

  应着重考虑地下含水层的分布规律,区分出隧道穿越的地下水强径流带,该带如处于隧道拱顶之上,对隧道施工安全威胁最大,降水方案要突出比重点、难点。据我们初步判断,此种地下水强径流带为古河道,基本呈南北向带状分布,宽度不一,针对每一标段的降水设计都应彻底摸清其分布情况。

  地下水强径流带的补给,尤其是与地表水体的联系、渗透性等也应做详细了解。

  三、降水方案

  1、基槽涌水量计算

  可参照国家[市政工程降水规范][建筑基坑支护技术规范]或[岩土工程设计手册]计算,作为降水设计依据之一。

  单井出水量估算,作为抽水泵泵量匹配的依据。

  2、降水井布置

  (1)管井布置

  管井降水适于透水性较强的砂层含水层地段。

  布置方式上,一般隧道两侧布井降水适用性最强,适合于地下含水层任意分布;隧道中间布井有限制条件,即整个隧道穿过较均质的地下含水层使用。如像花岗岩风化壳w3、w4层顶板标高较大,隧道中下部在w3、w4层,就根本不适于两条隧道中间布井了。

  (2)水平井布置

  水平井降水适于透水透水性较弱的粘土或粘性土与砂层含水层交互出现的地段,或地面降水不能完全控制的地段。

  一般布置于竖井或横通道的码头门两侧,标高可控制在隧道顶部,即设置两层水平井。也可将说水平井设置在含水层与隔水层交界部位,这样有利于蔬干上部含水层,从地质条件初步看来,地铁沿线有不少地段都属于这种情况。

  3、降水井结构设计

  (1)管井

  井深:应根据隧道结构深度确定井深,全线井深不宜相同,初步看来井底标高在6~9m为宜,但如井底进入了w2层也没有意义。

  井径:在道路上施工,不宜将管井井设计的太大,以减小清渣、清浆亮。井径大了,出水量也不会增加多少,根据以往经验,井径设计为600~650mm为宜。

  井管:¢350~¢400的骨架缠丝包网滤水管可以使用,单包网目数不宜太小,否则井内容涌砂,初步认为以一层60目、一层40目为宜。但这种井管造价高,推荐使用水泥砾石滤水管,这种滤水管成本低,质量好。

  滤料:针对中砂~砾砂含水层,以3~7mm级配碎石为好。

  (2)水平井

  粘性土地层,长度可设计为50~70m ,砂层长度可设计为20~30m,井径一般为89mm,下入φ63mmpvc波纹管。

  (3)降水井检查井设计

  道路上施工降水井,降水井不能暴漏于地面,可按市政标准设计检查井,盖上承重井盖后与路面平齐。

  (4)排水联络管设计

  根据排水量大小设计排水管径,可以是pvc管或钢管,埋入路面下 50cm ,如道路雨污水入口较多,可设计成单井直排,否则要设沉淀池、设排水联络管与市政雨水井相连。

  四、降水引起的地面沉降预测与监测

  1、沉降计算层确定

  降深范围内的饱和水层可作为沉降计算层,地下水位以上的回填土层尽管松散,也不应作为沉降计算层。

  2、附加应力确定

  由降深值确定,每米水位降产生10kpa附加应力。

  3、沉降计算

  用分层总和法计算,可参照同济大学【土力学与地基基础】教科书,粘性土固结压缩还可预测其压缩量与时间的变化关系。

  计算的沉降值应按【地基基础设计规范】进行修正。

  a)沉降监测

  i.基点布置

  a 基点:布置远离降水区域,一般大于800m ,埋设深度不小于10m .

  b 工作基点:布置距降水区域较近,一般为200~300m,埋设深度不小于1m

  c监测点:布置于地铁沿线高大建筑物的各个角点上,侧点用钻孔插入钢筋固定。

  (1)监测要求

  一般为10天一次监测,较为稳定时延长监测周期,有突变可缩短监测周期。监测结果定时报监理和设计方。

  五、施工方法

  建议采用泵吸反循环钻机进行成井施工,优点是清水水压钻进,不用造浆,成井效率高,质量好。

  六、技术要求

  1、上钻前要求

  应确实探明地下管线,上钻机前,对井位要人工挖至原状土,如遇到地下水可钎探,确定无管线时再上钻机施工。

  2、钻进过程要求

  如采用泵吸反循环钻机施工,应注意观察液面变化,及时补水,防止塌孔埋钻。

  3、洗井要求

  一般采用空压机洗井,反水量较小时可适当注入清水,验收标准是水清砂静,含砂量小于1/2万。

  4、排水管线要求

  施工、连接不漏不渗,回填面与路面平齐。

  5、检查井要求

  施工坚固结实,井盖与地面平齐,能经受汽车撵压。

  七、图纸

  1、降水井平面布置图片

  2、降水井单井结构图

  3、降水断面示意图

  八、要求的记录

  1、单井成井验收记录

  2、排水管及电缆埋设验收记录

  3、水位观测记录

  4、水位降深历时曲线

  5、抽水量历时曲线


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