降水井技術(shù)在隧道下穿水塘段施工中的應(yīng)用

本文以廈門第二西通道（海滄隧道）工程A1標(biāo)段行車隧道下穿洞頂水塘富水砂層段施工中采用40m深井管井降水+25m真空管井降水相結(jié)合的復(fù)合降水系統(tǒng)降水井技術(shù)后降水效果為例，證明了采用該降水井技術(shù)對降水地下水效果明顯，可為隧道安全、平穩(wěn)下穿水塘段不良地質(zhì)段落創(chuàng)造有力條件。

1 工程概況

1.1 水塘段地質(zhì)情況

該段隧道覆蓋層厚8.5～11.5 ，主要由雜填土、殘積粉質(zhì)黏土組成，局部夾淤泥及中粗砂透鏡體，基巖為花崗巖和輝綠巖，全～強(qiáng)風(fēng)化層厚 2.2～15.3m；中風(fēng)化帶厚度一般不超過 1.8～5.7m，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體呈碎（石）塊（石）鑲嵌結(jié)構(gòu)；本段基巖微風(fēng)化面埋深 15.5～19.4 m，結(jié)構(gòu)面結(jié)合度較好，巖體以塊狀砌體結(jié)構(gòu)為主，透水性弱，巖質(zhì)堅硬。隧道洞身部分處于全～強(qiáng)風(fēng)化巖中，自穩(wěn)能力差，洞頂主要為覆蓋層及全～強(qiáng)風(fēng)化巖，微風(fēng)化巖體較薄。隧道為雙洞三車道橢圓形斷面，開挖斷面面積為163.87m2，采用復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，超前支護(hù)為超前小管棚，開挖工法為CRD法^[3]。

1.2 水塘段水文情況

水塘中分布地表水在隧道開挖前已采用水泵抽排干凈。根據(jù)含水介質(zhì)和地下水的賦存條件，水塘段地下水主要包括上層滯水、松散巖類孔隙水與基巖裂隙水^[3]。隧道開挖施工過程中發(fā)現(xiàn)，掌子面局部滲水較明顯，采用注漿堵水，但收效甚微。因圍巖受水影響，軟化，掌子面圍巖整體自穩(wěn)能力下降明顯，開挖過程中掉塊與局部垮塌現(xiàn)象時有發(fā)生，造成圍巖局部超挖明顯，對現(xiàn)場施工質(zhì)量與安全造成很大的困擾。同時，開挖施工過程中第三方監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，部分?jǐn)嗝婀绊斚鲁僚c周邊收斂明顯，部分拱架發(fā)生變形，造成部分段落初支拱架需進(jìn)行置換，對施工進(jìn)度產(chǎn)生極為不利影響。由此可見，水塘段地下水十分豐富，這將對行車隧道的下穿開挖施工造成極大施工質(zhì)量與安全隱患，如何解決地下水對施工的干擾問題迫在眉睫。

2 降水井技術(shù)的應(yīng)用及效果

為解決水塘段地下水對隧道開挖施工造成的種種不利影響，確保施工安全，避免拱頂下沉造成的初支拱架置換，根據(jù)隧道洞身開挖后出水情況，現(xiàn)場實際圍巖揭示情況以及類似工程經(jīng)驗，并結(jié)合已探明該區(qū)域地層地質(zhì)情況，綜合分析后決定水塘段采用40m深井管井降水+25m真空管井降水相結(jié)合的復(fù)合降水系統(tǒng)。即：    25m真空管井降水井：主要疏干土層、填筑土、粉質(zhì)粘土、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖層中腹水；    40m深井管井降水井：主要疏干基巖節(jié)理、裂隙中腹水。

考慮到管井降水時的井損效應(yīng)，疏干井考慮深入至開挖輪廓線以下13m（5m沉砂空間，8m為漏斗存水空間）。

2.1降水井施工

在行車隧道左線（BZK12+390～BZK12+440）50m與右線50m（BYK12+390～BYK12+440）范圍內(nèi)洞頂水塘沿左、右線開挖輪廓線外2m，縱向間距10m布設(shè)降水井，共設(shè)置19口降水井，降水井布設(shè)真空降水井與深井降水井間隔錯開布設(shè)，呈“W”型（縱向：深井降水井+真空降水井+深井降水井依次排序，橫向：深井降水井+真空降水井+深井降水井依次排序），后續(xù)根據(jù)現(xiàn)場實際降水情況考慮左、右線隧道洞頂仰坡平臺降水井布設(shè)（圖1、圖2）。兩種降水井具體施工參數(shù)如下：

25m真空降水井：井深為25m，井身結(jié)構(gòu)除上部密封系統(tǒng)外，其余同深井降水井結(jié)構(gòu)一樣，鉆井直徑為700mm，井管采用直徑Φ250mm鋼管，井管口4m以下加工成濾水管，濾水管側(cè)壁鉆孔，孔徑16mm，孔距50mm，濾水管外側(cè)包扎紗網(wǎng)以阻止地層細(xì)顆粒的流失，采用80目濾網(wǎng)包扎1層，濾水管段回填2～6mm碎石做過慮層，井口0～4m回填粘土密閉；井口與井外真空泵采用φ50PVC排水管密封連接，確保井口段無漏氣，PVC排水管下管至距井底5m位置，井底與抽水管口5m作為沉砂空間（圖3）。

40m深井降水井：井深為40m，井底為仰拱開挖底下13m（含5m沉沙空間，8m為漏斗存水空間），鉆井直徑為700mm，井管采用直徑Φ250mm鋼管，井管口3m以下加工成濾水管，濾水管側(cè)壁鉆孔，孔徑16mm，孔距50mm，濾水管外側(cè)包扎紗網(wǎng)以阻止地層細(xì)顆粒的流失，采用80目濾網(wǎng)包扎1層，濾水管段回填2～6mm碎石做過慮層，井口0～3m回填粘土；水泵底部距離井底5m做為沉砂空間，水泵頂部8m為漏斗存水空間，每口井配置一臺2.5KW深孔潛水泵連接φ50PVC管進(jìn)行抽水。

2.2降水井降水效果

在行車隧道左、右線采用CRD工法下穿水塘段施工期間， 19口降水井有效工作148天。經(jīng)現(xiàn)場記錄、統(tǒng)計并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析可知，19口降水井共計抽水量為7668.2m3，其中，日平均抽水量51.8m3/天，日最大抽水量111.6 m3/天，單口降水井平均抽水量403.6 m3，單口降水井最大抽水量1360.2 m3（2號井）。

從以上數(shù)據(jù)可以看出，采用40m深井管井降水+25m真空管井降水相結(jié)合的復(fù)合降水系統(tǒng)降水井技術(shù)對水塘段地下水的降水效果明顯。在隧道開挖過程中，掌子面滲水明顯減少，甚至消失，掌子面圍巖自穩(wěn)能力得到較大提高，掉塊現(xiàn)象較少發(fā)生。第三方監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，拱頂下沉較少，總體趨勢平穩(wěn)，拱架變形得到明顯改善。

3 結(jié)論

通過實踐證明，采用40m深井管井降水+25m真空管井降水相結(jié)合的復(fù)合降水系統(tǒng)降水井技術(shù)對地下水的降水效果顯著，有效疏干了隧道左、右線強(qiáng)風(fēng)化層、全風(fēng)化層、砂土層、殘積黏土層及填土層中含水量，提高了水塘下方隧道內(nèi)土（巖）體強(qiáng)度, 避免了隧道內(nèi)發(fā)生突泥、突涌，確保施工時開挖面的穩(wěn)定性及安全性，為左、右線洞口段隧道安全、平穩(wěn)穿越水塘段不良地質(zhì)段落創(chuàng)造了有力條件，實現(xiàn)了安全、平穩(wěn)下穿水塘段的目標(biāo)，可為今后類似隧道工程施工提供一定的經(jīng)驗借鑒與參考。

本文來源：《企業(yè)科技與發(fā)展》：http://m.12-baidu.cn/w/qk/21223.html