張曉青（中鐵二十四局集團(tuán)上海鐵建工程有限公司，上海 200070）

下穿鐵路基坑地下水控制主要有降排水和防滲水兩種。在下穿鐵路深基坑中較好的工藝為輕型井點(diǎn)降水，但是在一些軟土地層如粉質(zhì)黏土或淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層中降水效果不明顯，真空管井降水技術(shù)可快速將地層中水排出。

本文以申北四路下穿滬昆鐵路深基坑降水為例，基坑開(kāi)挖深度最深處達(dá) 8.4 m。在臨近鐵路線的軟土地區(qū)進(jìn)行基坑開(kāi)挖，通過(guò)監(jiān)測(cè)水位和涌水量，進(jìn)一步分析軟土地層中真空管井的優(yōu)越性，以期為類(lèi)似下穿鐵路基坑降水提供參考。

1 工程概況

上海市松江區(qū)申北四路下穿鐵路立交橋及道路工程為城市次干路，道路全長(zhǎng) 534.315 m，路段紅線 40 m。在北側(cè)交叉口處銜接道路（春九路、明中路）各 200 m 的下挖改造以及站前路上跨申北四路段的上跨橋（25 m ＋ 37 m ＋25 m）；新建 4 孔（6 m ＋ 12 m ＋ 12 m ＋ 6 m）分離式框架，下穿滬昆鐵路、金山鐵路共 8 股道，頂進(jìn)框架長(zhǎng)度56 m。

1.1 水文地質(zhì)條件

本工程施工區(qū)域?qū)贋I海平原地貌單元，本場(chǎng)區(qū)對(duì)有影響的地下水類(lèi)型主要有淺部土層中的潛水及粉質(zhì)黏土與粉土互層中的承壓水?？碧狡陂g測(cè)得潛水穩(wěn)定地下水位為地表下0.50 ～ 1.80 m，其相應(yīng)標(biāo)高為 3.40 ～ 3.92 m。

潛水主要賦存于粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)黏土層中，一般水位埋深 0.8 ～ 1.5 m。粉質(zhì)黏土與粉土互層中的承壓水含水量豐富，承壓水水位低于淺部水位，一般水位埋深 5.0 ～ 6.0 m，局部與潛水層連通，補(bǔ)給來(lái)源為大氣降水及地表徑流；并以蒸發(fā)、向附近溝塘等地形低洼處側(cè)向排泄為主。土層參數(shù)如表 1 所示。

表1 土層參數(shù)表

1.2 管井降水方案設(shè)計(jì)

申北四路下穿滬昆鐵路頂進(jìn)工作坑位于鐵路南側(cè)，施工里程樁號(hào) SK 0 ＋ 114.020 ～ 190.000。結(jié)構(gòu)類(lèi)型為框架橋，長(zhǎng)度 57 m，頂進(jìn)基坑原地面 4.3 m，基坑底部-4.1 m為本項(xiàng)目基坑最深度處設(shè)計(jì)深度 8.4 m，二級(jí)基坑，東西方向長(zhǎng)約 50 m，南北方向長(zhǎng)約 70 m，基坑面積達(dá)到 3 500 m2左右。

申北四路頂進(jìn)基坑周?chē)O(shè)置三軸攪拌樁隔水帷幕，隔斷基坑內(nèi)外水力聯(lián)系，采用真空管井降水。其類(lèi)型為封閉型基坑降水。根據(jù)頂進(jìn)基坑位于淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土層和相關(guān)水文地質(zhì)條件，基坑涌水量可按經(jīng)驗(yàn)公式（1）估算。

在頂進(jìn)工作坑設(shè)置 6 口真空管井降水，降水井深度為11 m，降水井管壁厚應(yīng)為 ＞ 4 mm 的鋼管（降水井的布置應(yīng)避開(kāi)抗浮樁等結(jié)構(gòu)），其他部位可適當(dāng)降低濾水管的長(zhǎng)度。

1.3 抗突涌穩(wěn)定性分析

基于突涌驗(yàn)算應(yīng)取最不利原則，本標(biāo)段基坑選為最深處頂進(jìn)工作基坑。原地面標(biāo)高 4.3 m，穩(wěn)定水位標(biāo)高 3.8 m，基底深約為 8.4 m，基底絕對(duì)標(biāo)高-4.1 m，擬建場(chǎng)區(qū)基坑挖土涉及至淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土。土層參數(shù)如表 1 所示。

根據(jù)勘探資料可知，粉砂層為承壓含水層，可按坑外承壓水水位為 5.0 m、坑內(nèi)承壓水水位為 5.0 m、基坑周邊無(wú)荷載計(jì)算。

抗突涌驗(yàn)算公式（基坑底板）如式（4）所示。

由于基坑底板抗突涌安全系數(shù)為 1.60，＞ 1.05，所以施工期間無(wú)須降承壓水。

1.4 降水井構(gòu)造與技術(shù)要求

（1）降水井濾水管。降水井成孔φ650 mm，降水井濾水管采用φ273 mm、厚度 6 mm 鋼管。

（2）過(guò)濾器。所有濾水管外先包一層 1 700 μm 鋼絲網(wǎng)＋ 380 μm 尼龍網(wǎng) 3 ～ 4 層，φ273 mm 濾水管與φ65 mm降水孔之間填充礫石。

（3）沉砂管。為防止井內(nèi)沉砂堵塞，濾水管底部應(yīng)設(shè)置1.0 m 長(zhǎng)的沉砂管。沉淀管底口用鐵板封死。

（4）井口。保持井口高于施工地面 0.5 m 以上。

（5）填礫石。地表以下 3.0 m 到疏干井井底全部圍填礫石；選擇棱角少的礫石圍填觀測(cè)井 1 型濾水管，從井底一直填至過(guò)濾器頂部以上 1.0 ～ 8.0 m。觀測(cè)井 2 型濾水管部位圍填礫石材料同觀測(cè)井 1 型，從井底一直填至過(guò)濾器頂部以上 1.0 ～ 6.0 m。

（6）填黏土封孔。設(shè)計(jì)基坑底標(biāo)高以下 3.0 m 范圍內(nèi)填充黏土。

2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

根據(jù)申北四路下穿立交工程的水文地質(zhì)資料可知，普通降水管井方法無(wú)法滿(mǎn)足基坑施工需求。采用真空管井，共設(shè)有 6 口管井。為研究真空管井的降水特性，保證基坑降水順利進(jìn)行，該工程進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，主要包括抽水試驗(yàn)、抽氣試驗(yàn)、水量變化檢測(cè)。

2.1 抽水試驗(yàn)

選取場(chǎng)地內(nèi)的 3 口井口，只運(yùn)行潛水泵進(jìn)行抽水試驗(yàn)，抽水 4 h。抽水結(jié)束后 4 h 復(fù)測(cè)水位。抽水過(guò)程中主要測(cè)試各井的水位和出水量，以及水位恢復(fù)情況。

2.2 抽氣試驗(yàn)

選取場(chǎng)地內(nèi)的 3 口井口只運(yùn)行真空泵進(jìn)行抽氣試驗(yàn)，抽氣 2 h。抽氣結(jié)束后 3 h 復(fù)測(cè)水位。抽氣過(guò)程中主要測(cè)試各井的真空度和附近水位變化以及水位恢復(fù)情況。

2.3 水量變化

根據(jù)深基坑開(kāi)挖，采用真空管井降水效果明顯，開(kāi)挖面土體較為干燥，各黏土層含水量（除粉砂外）均降低，除了以上的試驗(yàn)，在真空管井降水過(guò)程中還進(jìn)行了日?；臃€(wěn)定性監(jiān)測(cè)、單井降水量、地面沉降觀測(cè)。降水前后土體含水量統(tǒng)計(jì)對(duì)比如表 2 所示。

表2 降水前后土體含水量統(tǒng)計(jì)對(duì)比

3 結(jié) 語(yǔ)

針對(duì)申北四路下穿立交基坑工程采用真空管井降水，通過(guò)對(duì)相關(guān)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的分析和施工，采用真空管井解決了上層夾水等飽和水難以疏干的難題。此措施具有安裝簡(jiǎn)單、降水效果好、經(jīng)濟(jì)性高等優(yōu)勢(shì)。真空管井的降水水位比普通管井降水深度大，距管井越近，效果越明顯。

通過(guò)采用真空降水管井降排水施工工藝技術(shù)，達(dá)到了鐵路立交橋深基坑開(kāi)挖施工過(guò)程中既不影響線上鐵路運(yùn)行又能保證基坑開(kāi)挖安全施工的目的。這為今后下穿鐵路立交橋施工積累了更多的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)同類(lèi)下穿鐵路立交橋深基坑降排水施工技術(shù)具有一定的指導(dǎo)意義。