第10章 地下工程施工降水方案与设计计算.pptVIP

第10章 地下工程施工降水方案与设计计算 地铁工程降水一般针对采用明挖、暗挖方法施工的车站和区间隧道，包括其附属的风井、风道，以及盾构法施工的区间隧道的盾构始发井、接手井和横通道等。 不同城市的地铁工程采用的降水方案有着很大差别，甚至截然不同。有时，由于地铁结构施工方法的不同，也会造成降水方案的差异。采用何种降水方案，应认真进行经济和技术论证。我国地域辽阔，大城市所处不同的地质单元，各有特点。例如，北京等城市坐落在山前冲洪积扇上，上海等坐落在三角洲或冲击州或冲积平原之上，而山城重庆则处在河流侵蚀作用强烈的山地。各地的水文地质条件千变万化，三角洲或冲积平原地下含水层颗粒细，含水层多而薄，地下水水位高而不丰富；黏性土 隔水层的孔隙比大，固结程度低，抽取地下水会引起严重的地面沉降，修建地铁大多要采用地下连续墙或止水帷幕把外围地下水隔开，然后在槽内降水，或同时在槽外降压，排水量往往不大。山前冲洪积扇地下含水层颗粒粗，透水性性强，水量大；黏性土隔水层孔隙比小，固结程度高，降水施工一般不会产生大的环境问题，在基坑或隧道外围实施封闭降水后采用浅埋暗挖方法，或护坡桩、土钉墙支护即可安全进行地铁结构施工，但排水量往往很大，例如，沈阳地铁某些车站的日排水量甚至超过了10X104m3，一般来说，建在山前冲洪积扇上的城市采用基坑外围降水方案，无需修筑很厚、很深的地下连续墙，无论是在经济上还是在技术上，都是合理、可行的。 10.1施工降水的特点、作用、原则和方法 10.1.1施工降水的特点 由于地铁隧道及车站埋深大、线路长，部分地段穿越城市复杂地区；因而降水施工是地铁明、暗挖施工的一项极为重要的技术保障措施。与其他公民建工程的基坑降水相比，地铁工程降水的特点如下： 1.降水范围大； 地铁工程降水范围一般都很大，例如，北京地铁复八线全部采用浅埋暗挖法施工，位于地下水位以下的车站和区间总长约8.5km，除国贸桥地区局部地段管道渗漏严重，采用冷冻法施工外（不足100m），全部采用降水法施工，降水范围大体上总贯了永定河冲洪积扇轴线的中部；北京地铁5号线、10号线、4号线的大部分车站及一半以上的区间隧道采用降水法施工，降水范围贯通了永定河冲洪积扇中上－中下部；沈阳市地处浑河冲洪积扇，由于潜水含水层巨厚，地下连续墙难以封闭含水层，因而几乎所有的地铁车站不得不采用降水法施工。 2.降水深度大； 地铁工程降水大多为超深降水，例如，北京地铁复八线地面下埋深一般为20－23m，5号线蒲黄榆站－崇文门站埋深为20－26.5m，10号线工体北路战－国贸站埋深为25m左右，机场线东直门车站埋深为28m左右，施工竖井深度达到33.5m，北京南站交通枢纽的地铁14号线预埋段深度超过了30m；天津站交通枢纽预埋的天津地铁2号线、3号线、9号线的深度接近30m；沈阳地铁埋深也达到了20m。由于地铁结构埋深大，实际降水深度从几米到20余米。 3.降水时间长； 降水工程需配合土建主体结构施工，延续到二衬结构施工结束，不能因故停止或间断降水。地铁工程降水周期一般都超过2年，至少要经历2个地下水丰、枯水期。对于丰、枯水期地下水动态变化大的地区，应认真分析地下水动态变化对地铁施工的影响。 4.施工难度大 地铁线路大多顺城市主干道延伸，降水工程场地主要位于 城市道路上，路面交通繁忙，地下各种管线纵横交错，有的近邻高楼大厦或居民住宅区，有的站体位于大型立交桥下方，施工场地狭窄，施工难度很大。 5.技术要求高； 由于地铁线路长，有的要穿过几个水文地质单元，甚至从地表体下方通过，一些车站和区间段要求疏干潜水、层间水，并降低承压水位，将水层位多，降深幅度大；一些站段有时还涉及几种降水方法或堵水、排水结合应用的情况，施工技术要求较高。 6.地铁工程对地下水环境的影响大 地铁修建后，在地下形成一道截水坝，将改变地下水特别是浅层地下水天然状态下的分布、赋存和运移规律。如果在同一水文地质单元修建多条地铁，已建成地铁对后建地铁降水施工的影响不容忽视。由此可见，地铁工程降水与一般基坑降水相比复杂得多，对降水设计的可靠程度要求很高。因而降水设计阶段应与地铁土建结构设计相对应，分为初步设计和施工设计。经多方评审确认后才能付诸实施。 10.1.2施工降水的作用 （1）防止基坑和隧道侧壁、即底和掌子面渗水，保持隧道开挖无水作业，便于施工。 （2）消除地下水渗透压力的影响，防止地层颗粒流失，保证隧道围岩的稳定性。 （3）减少土体含水量，提高土体物理力学性能指标。 （4）减少土体中孔隙水压力，增加土中有效应力，提高土体固结程度，增加隧道