盾构刀盘前降水换刀施工方案

深圳地铁·降水施工方案第1页共7页盾构刀盘前方降水施工方案在盾构施工中,尤其是在东南沿海地区海相地层中施工时,由于各种原因,可能在高含水量高、渗透性强、高灵敏性的地层中需要开仓换刀等工作时,应采取措施保证掌子面地层的稳定和换刀过程中无大量的地下水渗入土仓内,采取降水法不失为一种好的办法。在地铁车站等深基坑中对采取降水法降低地下潜水或承压水，都取得了很好的效果。本文以深圳地铁一期工程福民站~会展中心站右线SSK2+325.8处为例进行说明。一、降水方法选择及平面布置1、降水方法选择SSK2+325.8处的地质情况如图一所示。图一刀盘前方降水位置的地质图盾构施工隧道的埋深约23.024m，采取轻型井点、喷射井点等不能满足需要，故应采用深井管井井点降水法。根据深圳地区降水施工经验，管井井点降水一般都取得了较好的效果。2、平面布置2．1刀盘前方的地下水均为潜水，地下水位在-4.0m，地下水算至中风化岩（认为中风化岩为隔水层），则含水层厚H=23.024+6.3-4=25.324m。深圳地铁·降水施工方案第2页共7页2．2渗透系数按占大部分的中砂和粉质粘土的平均值算，则渗透系数K=(5+0.1)/2=2.55m/d。2．3因需降水至隧道底部，降水深度取含水层度，则S=H=25.324m。2．4管井降水影响半径为R=2S√KH=407m。2．5涌水量的计算。我们认为在开仓过程中，在盾构前形成了宽6.3m（盾构直径）*长8.5m（一个盾构长）*深25.324m（井深）的一个工作井，依此来计计算涌水量。工作井等效半径r0=√[(8.5*6.3)/π]=17.045m。涌水量Q=1.336K(2H-S)S/Lg(1+R/r0)=26.8m3/d2．6深圳地区的降水施工经验认为，每个降水井点的有效降水面积为200m2。基坑施工中的深井施工经验，一般情况下井距为10~30m。所以，只需在刀盘正前方设一个降水井即可满足要求。二、降水方案设计1、降水井井径为600mm，用钻机成井，井深至隧道底部，井深为29.00m。2、滤水管采用φ400mm钢筋笼，主筋12φ18，螺旋箍筋φ8@150，加强箍筋φ16@500，外包5目铁丝网及尼龙纱网，钢筋笼至地面。滤水管如图二所示。50028500300现地面尼龙纱网(14#铅丝扎紧)5目铁丝网主筋12?18螺旋箍筋?8@碎石过滤层加强筋?16@AA00A-A主筋12?18加强筋?16@尼龙纱网5目铁丝网螺旋箍筋?8@图二滤水管钢筋笼示意图深圳地铁·降水施工方案第3页共7页3、滤水管与井壁之间填10~25mm直径的碎石。4、吸水管用φ50mm的钢管，插入滤水井管内，其底端应沉到管井吸水时的最低水位以下，并装逆止阀。5、降水井抽水采用100SQJ2-40/8型深井潜水泵。三、降水施工1、施工工艺流程。见图三。2、准备工作施工现场准备工作包括：根据设计准备所需的滤水管、水泵等设备和机具，同时，应考察好排水位置和线路，必要时做排水沟。因金田立交桥和滨河大道南边的住宅房在降水影响半径范围内，应按有关规范要求设置沉降和变形监测点，按周期进行监测。3、成井可根据施工场地条、土质条件和孔深要求，拟采用回转钻机钻孔，用比重为1.3~1.5的泥浆护壁，孔口设置护筒，以防孔口坍方，并在一侧设排泥沟、泥浆坑。为防止井底有些砂石等沉淀在井底，钻孔深度应比设计深50cm。4、清孔并回填砂垫层一般情况下，为减少对水泵的磨损、不便泵堵塞，根据钻孔后的返浆中所含的泥砂、杂物的多少和大小等，决定是否进行清孔。清孔时，用通风管把压缩空气洗送入井底，反复上下吹风，用潜水泵及时的抽出混浊的泥浆。需要时停止通风，再次或多次向井内加纯泥浆，用同样的方法进行置换，直到没有大量泥砂、杂物等要求。(压力为0.8MPa，排气量为12m3／min)。清孔后，回填井底厚50cm的中砂垫层。可用吊桶下放砂子。5、吊放钢筋笼滤水管吊放滤水管时，将预先制作好的滤水管用吊车分段下设，分段焊接牢固，直下到井底。井管安放应力求垂直并位于井孔中间；管顶部比自然地面高300mm左右。深圳地铁·降水施工方案第4页共7页图三降水施工工艺流程图6、回填碎石过滤层滤水管下入后，及时在井管与土壁间填充碎石过滤料。碎石过滤料必须符合级配要求，杂质含量不大于3％。不得用装载机直接填料，应用铁锹下料，以防填层不均匀和冲击井管，填滤料要一次连续完成，并在井的四周均匀向钻孔钻机就位挖井口、安护筒放线定位回填井底砂垫层吊放井点管井管与孔壁间填碎石滤层滤水管钢筋笼制作井管顶部与孔壁间填粘土封闭洗井设置水泵水泵试抽水正常抽水测量观测井中底下水位变化使用结束拔除井管封堵井孔深圳地铁·降水施工方案第5页共7页下投放。填到井口下1m左右，上部采用不含砂石的粘土封口。7、洗井井管周围填砂滤料之后，安设水泵之前，应按规定先清洗滤井，冲除沉渣。一般采用压缩空气洗井法，其原理是当压缩空气通到井管下部时，井管中变成气水混合物密度小于1，而井管外的泥水混合物密度大于1，这样管内外产生压力差，井管外的泥水混合物，在压力差作用下流进管内，于是井管内就变成气、水、土三相混合物，其密度随掺气量的增加而降低，三相混合物不断被带出井外，滤料中的泥土成分越来越少，直至清洗干净。当井管内泥砂多时，可采用“憋气沸腾”的办法，即采取反复关闭、开启管上的气水土混合物的阀门，破坏井壁泥皮。在洗井开始30min左右及以后每60min左右关闭一次管上的阀门，憋气2~3min，使井中水沸腾来破坏泥皮和泥砂与滤料的粘结力，直至井管内排出的水由挥变清，达到正常出水量为止。洗井应在下完井管，填好滤料，封口后8h内进行，一气呵成，以免时间过长，护壁泥皮逐渐老化，难以破坏，影响渗水效果。8、安装抽水机并及控制电路安装前，应先检查井管内径、垂直度、是否符合要求。并对泵本身和控制系统作一次全面细致的检查。检验电动机的旋转方向，各部位螺栓是否拧紧，润滑油是否加足，电线接头的封口有无松动，电线先有无破坏折断等情况，然后在地面上转3—5min，如无问题，方可投入使用。深井内安设潜水泵，可用绳索吊入井管下部。带吸水钢管的应用吊车放入，上部应与井管口固定。设置深井泵的电动机座应安设平稳，转向严禁逆转(宜有拟止阀)，防止转动轴解体。潜水电动机、电缆及接头应有可靠绝缘。9、试抽水深井泵在运转前，应用清水预润（清水通入泵座润滑水孔，以保证轴与轴承的预润）。检查电气装置及各种机械装置，测量深井的静、动水位。达到要求后，即可进行试抽，一切满足要求后，再转入正常抽水。10、降水完毕拆除水泵、拔出井管、封井降水完毕后，即可拆除水泵，用吊机等起重设备拔除井管。拔出井管所留的孔洞用砂砾或细石混凝土填实。深圳地铁·降水施工方案第6页共7页四、深井井点降水注意事项1、地下水下降后，就必然会造成地基的固结沉降，由于降水漏斗不是平面，因而产生的沉降也是不均匀的。同时，由于地下水的损失，地层中因增加附加应力，影响范围的建（构）筑物因不可避免的发生变形，以下方法进行防治。1．1在沉降不易控制的建筑物旁边施做回灌井点的方法，使地下水位保持不变，以求邻近建筑物的沉降达到最小程度。回灌井如图四所示。回灌井点的布置和管路设备等与抽水井点相似，仅增加回灌水箱、闸阀和水表等少量设备。回灌井点的滤管长度应大于深井井点的滤管深度，通常大于2~2.5m。本次降水中应的金田立交桥正对刀盘前降水井的桥墩和滨河大道南侧住宅房前各设一处回灌井。盾构机124351--深井井点2--回灌井点3--隔水层4--回灌后的地下水位5--回灌井井点的滤管和井管6--建(构)筑物6图四回灌井示意图1．2降水时应减缓降水速度，均匀出水，一定防水土粒带出。降水时应随时注意抽出的地下水是否有混浊现象。及时更换滤网和回填的砂滤料。1．3井点应连续运转，尽量避免间歇和反复抽水，以减小在降水期间引进的地面沉降量。2、井点供电系统应采用双线路，防止中途停电或发生其他故障，影响排水。必要时设置能满足施工要求的备用发电机组，以防止突然停电，造成水淹基坑。3、潜水泵在运行时，应经常观测水位变化情况，检查电缆线是否和井壁相碰，以防磨损后水沿电线芯掺入电动机内。同时，还须定期检查密封的可深圳地铁·降水施工方案第7页共7页靠性，以保证正常运转。五、质量保证措施1、井点滤水管在运输、装卸和堆放时应防止滤网损坏，下入井点孔前，必须对滤水管逐段检查，保证滤网完好。2、降水设备的管道、部件和附件等在组装前，必须检查和清洗，并妥善保管。井点系统各部件均应安装严密，防止漏气。3、井点管口设钢板封盖等保护措施，防止杂物掉入管内。4、在降水过程中应及时观测流量和观测孔内水位，并作好降水记录。观测孔孔口标高应在抽水前测量一次，以后定期观测，以计算实际降深。5、施工过程中，及时在隧道内和土仓门附近观察地层水量的变化，必要时及时更换抽水设备或增设别的方案等。