地铁暗挖跨路口段地下水降水实践与探讨

GXF360 2019-09-21

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0 引言

地下水资源十分宝贵，各城市对地下水抽排降水持谨慎态度，现阶段地下水抽降仍然是地下暗挖工程的重要技术手段。在城市中心区的重要交通路口，或者在重要行政办公区等地段进行地铁暗挖施工，地下水治理受到周边环境的影响极大。例如，因路口交通流量大和占路审批等诸多方面因素，常规的地面降水方案常常难以实施或者不具备实施条件，致使地面布置的降水井大范围缺失，无法实现区域封闭达到整体降水效果。因此，如何选择科学有效的降水方案是工程成功实施的关键。北京地铁 16号线甘家口站及其临近区间分别采用了辐射井降水方案和洞内降水井降水方案来解决跨路口段地下水问题。

1 辐射井降水

地铁 16号线甘家口站位于阜成门外大街和三里河路十字路口，按设计在交叉路口 4个象限打设 4个辐射井竖井 F1、F2、F3、F4，然后在辐射井竖井底部打设水平井进行降水。每个辐射井设置 4～9 眼不同长度的水平井，水平井以辐射井竖井为中心按不同的角度和长度放射状布置，以有效拦截地下水。辐射井总平面布置见图 1，F4 水平井平面布置见图 2。

处长说：“哈，真是山不转路转，路不转车转。看上去是个好主意。阿东你也莫客气，路为他们富人修了，叫他们富人为穷人做点事，也是应该。”

图1 辐射井总平面布置图

图2 F4 水平井平面布置图（单位：mm）

1.1 辐射井竖井施工

辐射井竖井采用倒挂井壁法施工，每步向下开挖进尺和格栅间距等同。竖井上部 10 m 范围内格栅间距为80 cm，下部 10 m 范围内格栅间距为 60 cm。因为竖井深度较大，底部低于现状水位，为保证竖井开挖施工安全，需在竖井四周施工降水管井进行辅助降水，待辅助降水井施工完毕并抽降稳定后方可进行竖井的开挖。辐射井竖井设计图见图 3。

考虑到层间水隔水底板为基岩或粉质黏土地层的界面起伏大，开挖到此时会有残留水渗出，为此，采取在界面处边开挖边插入导流管的方法进行明排，对局部残留水较多部位配合注浆止水措施。

试验所采用钼精矿100 g，温度200 ℃，固液比1∶10，保温保压时间为300 min，搅拌转速500 r/min，考察氧气分压对制备样品元素含量及钼赋存状态的影响。

辐射井竖井施工流程为：辅助降水井施工及抽降—锁口圈梁施工—竖井开挖—格栅安装—安装连接筋及网片—喷射混凝土—下一循环施工—竖井封底。

图3 辐射井竖井设计图（单位：mm）

1.2 辐射井水平井施工

阜成门外大街与三里河路交叉口处的 4个象限分别施工 F1、F2、F3、F4 等 4个辐射井竖井，辐射井 F1 竖井自上而下环向布置 4 层水平井，每层设置 9 眼，水平井长度 28～50 m；辐射井 F2 竖井自上而下环向布置 4 层水平井，每层设置 5 眼，水平井长度 25～46 m；辐射井F3 竖井自上而下环向布置 3 层水平井，每层设置 5 眼，水平井长度 10～30 m；辐射井 F4 竖井自上而下环向布置 2 层水平井，每层设置 7 眼，水平井长度 12～30 m。水平井成井直径为 146 mm，井内下入直径 76 mm的波纹管，孔隙率不小于 15%。辐射井水平井布置见图 4。

图4 辐射井水平井布置图（单位：mm）

水平井施工流程为：钻机安装（升降，固定装置）—水平孔定位—潜孔锤锤头穿透护壁（中压送风，排渣，加套管）—潜孔锤套管钻进—停钻送风清孔—套管中送入滤水管—拔出套管—封井口—下一孔位施工。

（1）钻机安装。将钻机置于厚 20 mm 的钢板上，用升降机将钻机下入竖井内水平孔施工的深度，然后固定钢板。调整好水平孔位置和钻孔延伸方向后，固定潜孔锤钻机。

（2）水平孔定位。根据水平孔位置图，参照控制点施放水平井井位和确定钻孔延伸方向，正常情况下井位偏差≤30 mm。

（3）套管钻进。开启空压机，当气压达到要求时潜孔锤形成旋转震动，开启钻机内外动力头进行冲钻。为了防止偏孔，开孔时要采取慢速冲击，正常钻进时采用匀速钻进。钻孔深度达到5～8 m 时进行一次清孔排渣。

第三层，“时为岑寂也，若游峨眉之雪；时为流逝也，若在洞庭之波”。远的第三层次就是一种自然山水之境。而自然山水之境是中国古典艺术意境的最高境界。从庄子的游心于“物之初”到魏晋名士的恣情于丘壑之间，再到宋元文人的水墨山水情趣，自然山水一直是文人墨客笔下的心头爱。而在琴者弹琴中，所要创造的最高意境也就是自然山水之境。

（4）放入滤水管。钻进到设计深度后停钻，经检验符合要求后终孔。钻井达到设计深度后通过潜孔锤孔底进行气压清孔 2～3 min，随螺旋钻杆提出排出沉渣。然后将滤水管缓缓推进，滤水管接口部位要连接平整牢固，避免刮蹭套管，滤水管出口段要安装节门。

（5）起拔套管。起拔套管前需下入一根顶杆将套管内滤水管顶住，然后逐段拔出套管。拔套管期间要防止将滤水管带出。

研究结果显示，以油棕基因组DNA为模板，PCR扩增获得的条带长度为1035 bp，与预期目的条带长度相符且没有非特异性扩增(图1)。分析克隆得到的DGAT2基因启动子序列，并对其所含的功能元件进行预测，结果表明该序列中含有基础启动子元件，包括52个TATA-Box和19个CAAT-Box，符合启动子的基础特征；包含大量的光反应元件ACE、G-Box和Sp1及部分光反应元件I-Box、GA-motif等；含有4种激素反应元件，主要包括水杨酸、茉莉酸、赤霉素和脱落酸反应元件，还包括转录因子MYB 结合位点和热应激反应元件等(表2、图2)。

情况 8.3 若f3(v)=2,此时最坏的情况是v点关联8个6-面,两个不相邻(3,3,10)-面,v的非三角邻点均为3-点,且它们各自还关联着一个3-面。由R1,R2.1,R3.1或R3.2或R3.4及最坏3-面9+-点情形可得

1.3 实施效果

辐射井水平井采用潜孔锤钻进工艺，受砂卵石地层不均匀分布影响，采用空压机气压清孔排渣时导致地层中的粉细砂随地下水大量流出，经多次改进钻孔工艺仍无法控制大量出砂，致使此处施工的辐射井未能取得预期的降水效果。

2 洞内降水井降水

考虑到 16号线甘家口车站辐射井降水效果不佳，经论证后，在临近甘玉区间的国宾馆东门跨路口区段采用洞内降水井降水。为确保有效截排地下水，向西侧地下水的补给方向延伸原有的施工横通道至区间隧道外围，于现状水位线以上南北向开挖降水导洞，然后在导洞内施工降水井进行地下水抽排，确保区间隧道安全施工。降水导洞、导洞内降水井与隧道结构位置关系见图 5。

图5 降水导洞、导洞内降水井与隧道位置关系（单位：mm）

2.1 降水导洞施工

降水导洞布置于路口西侧绿化带的下方，埋深 17.6 m，降水导洞西侧壁距离国宾馆门房及围墙 8.7 m，平行侧穿直径 600 mm给水管（水平距离 7.2 m，竖向距离13.3 m）；平行侧穿 2 400 mm×2 140 mm 砖砌盖板雨水方沟（水平距离1.9 m，竖向距离 11.7 m）。

首先对原有的区间施工横通道进行改造，破除原端头封端墙，横通道向西延伸开挖，经过 2次抬高达到降水导洞标高位置（现状水位线以上）；横通道净宽 4 m，长 24.54 m，埋深 16.1 m；采用台阶法开挖，深孔注浆进行地层超前加固，格栅拱架喷射混凝土进行支护。延伸横通道见图 6。横通道开挖完成后，破除马头门然后南北向分别开挖降水导洞，降水导洞净宽4 m，高 4.6 m，总长 215.6 m（北侧 143.8 m，南侧 71.8 m）；采用台阶法施工，超前支护采用小导管注浆，其中下穿国宾馆东门段（长度 83.5 m）采用深孔注浆，降水导洞见图 7。

图6 延伸横通道示意图（单位：mm）

图7 降水导洞示意图（单位：mm）

施工步骤为：延伸现有横通道—逐渐抬高底板至水位以上—开挖降水导洞—洞内机械成井—洗井装泵抽水—隧道初支及二衬施工—通道及导洞回填。

2.2 导洞内降水井施工

导洞施工完成后施作洞内降水井，导洞内降水井深度 12.5 m，井径 600 m，桥式滤水管管径 400 mm，井间距 4 m，管井共计 55 眼。导洞内降水井所抽地下水经过集水池汇集后，由 5 台潜水泵统一抽排至地面排水管。导洞内降水井成孔采用洞内钻吸工法施工，该工法较常规做法高效、安全，且泥浆污染少。导洞内降水井示意图见图8。

当时的救国会与抗战前不一样。抗战前组织严密，力量集中。“七君子事件”后，特别是南京、上海失守后，救国会人员分散，原来的组织形式解体，于是就产生了“救国会究竟该怎么办”的问题。对这个问题，当时有两种意见，一种意见是应该重新考虑救国会作为一个政治团体存在，实质上是要求把国统区的抗日民主力量进一步组织起来；另一种意见是救国会不应自成“政派”，而要去加入国民党，“把它的腐朽势力取而代之”，“让蒋先生放心，争得他的使用”。虽然持这种意见的人很少，但是因为有两种不同意见，而分歧较大，在小范围内引起激烈争论。

图8 导洞内降水井示意图（单位：mm）

2.3 实施效果

洞内降水井施工完成并成功抽降后，区间隧道掌子面渗流水明显减小，地下水得到有效控制，隧道开挖得以顺利施工。从开挖揭露的地下水情况来看，西侧来水被有效阻断，洞内降水井降水取得了较好的预期效果。

3 结束语

北京地铁 16号线甘家口车站及临近甘玉区间的国宾馆东门跨路口区段跨路口段降水施工过程中，分别采取了辐射井降水技术和洞内降水井降水技术。受地层和工艺所限，辐射井降水未能起到预期效果，洞内降水井降水取得了良好效果，解决了该区间的地下水问题，确保了隧道暗挖施工的顺利实施。本次降水工程实践表明，对于砂卵石地层而言，辐射井降水由于水平成孔较为困难，降水效果不佳，而洞内降水井降水更有利于地下水的控制。因此，在周边环境复杂且砂卵石层地情况下，应考虑选择洞内降水井降水施工。

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