【摘要】在城市地铁施工中，浅埋暗挖法隧道施工在无法有效实施地面管井降水的情况下，则可采用洞内水平真空降水，其效果良好，可有效地解决上层滞水、弱透水层（粘土层和粉土层）中的饱和水和界面残留水。本文结合北京地铁14号线土建工程12合同段十里河～南八里庄站区间降水工程施工实践，对隧道洞内水平真空降水方法进行介绍。

【关键词】地铁隧道;真空降水水平管井

【Abstract】 in the construction of urban subway， shallow buried excavation tunnel construction in the case of not effectively implement the ground tube well precipitation， it can be used in the hole horizontal vacuum precipitation， the effect is good， can effectively solve the upper stagnant water， weak permeable layer （clay layer and silt soil） in the saturated water and interface residual water. This paper introduces the method of horizontal vacuum precipitation in tunnel hole based on the construction practice of the interval dewatering project of the 12 contract section of Beijing Metro line Line 14.

【keywords】metro tunnel vacuum precipitation level tube wells

【中圖分类号】TD353

【文献标识码】A

1、工程概况

北京地铁14号线十里河～南八里庄站区间由十里河站向北，下穿东三环主路、辅路，向东沿弘燕路下方至南八里庄站，区间总长度981.95m，起讫里程K25+723～K26+704.95，在K26+164.5处设置竖井一道。隧道断面为标准马蹄形减震断面，净高6.82m，净宽6.58m，线路纵断面呈“人”字型坡，隧道覆土约7.5～17m，采用浅埋暗挖法施工。沿线地面高层建筑物众多，地下管线分布密集复杂。

2、工程地质和水文

施工范围根据勘察结果按其沉积年代及工程性质可分为人工堆积层、第四纪沉积层，区间所处地层主要以粉质粘土和粉细砂为主，天然含水率13%～42%，大部分土体处于饱和水状态。

区间范围内实测到三层地下水：（1）上层滞水：初见水位深度8.10～11.00m，稳定水位深度7.40～10.80m，水位不连续，无明显含水层，主要接受大气降水、管沟渗漏补给，以蒸发为主要排泄方式;（2）潜水：含水层主要为粉细砂、细中砂层，初见水位深度12.50～15.30m，稳定水位深度12.00～15.10m，主要接受降水及侧向径流补给，以侧向径流和向下越流为主要排泄方式。（3）层间水～承压水：含水层主要为卵石层、中粗砂层及粉土层，初见水位深度19.30～21.80m，稳定水位深度16.70～21.00m，主要接受侧向径流补给，以侧向径流和越流的方式排泄为主。

3、降水方法的选择

受地面条件制约，无法采取地面管井降水，考虑洞内降水的方法。隧道开挖涉及到的含水层为粉土、粉质粘土和粉细砂层，含水层渗透系数不大，但存在多个界面，普通降水方法难以疏干，本次降水采用在隧道侧壁打设超前水平真空井管降水的方式，通过在井中施加负压，达到增加井中水位与地层中水位的水头差，在不降低井中水位的情况下就能达到形成水头差，从而达到降水的目的。

4、降水试验

为了验证洞内水平真空降水在此工程地质条件下的可行性，在右线小里程K25+950.5～K25+938.5段和左线大里程K26+370.295～K26+382.295段分别做12米试验段进行降水试验。

采用矿用电动岩石钻机，型号为HKYD125A型，沿隧道纵向方向12.00m作为一个降排水单元，井点成孔直径Ф100mm，孔深12m，降水井点外俯角度分别为5°～10°，内倾角为10°～15°，上仰扩角度均为15°。

水平井管采用Ф80mm钢管，管壁厚为3mm，井管长度为12.00m，管井孔底8.00m范围加固成透水孔，管壁外侧Ф80mm透水孔外包3层60目纱网，用铁丝缠绕固定目纱网，外部4.00m采用Ф100mm钢管封闭孔口;总管采用Ф100mmPVC管，总管两端密封后通过软管与各井管连接，然后采用射流式真空泵进行抽排水，从而达到抽排隧道地下水位的效果，保证了隧道无水作业。

经过降水试验验证该降水方案对掌子面及拱腰水量明显改善，除有小量的渗水外无积水，可以达到对隧道周边土层排水固结的作用，满足隧道无水开挖的要求。

5、超前真空管设计参数

沿隧道深度方向12.00m作为一个降排水单元，在隧道断面四周布设8～12个井点管，井管成孔直径Ф100mm，孔深6～12.00m，上部断面部位井管上仰角度分别为5°～10°，下部断面井管下俯角度为5°～20°，井管外俯角度均为10°。井管采用Ф80mm钢管，管壁厚为3mm，井管总长度为12.00m，其中滤管长度8.00m，开孔率不小于30%，滤管长度范围外包3层60目纱网并用铁丝缠绕固定。

6、施工工艺及过程控制

6.1施工工艺

施工主要程序为：施工准备→测放井点位置→钻机就位→成孔施工→井管制作及安装→井口密封→洗井→井管连接→水泵安装→电线敷设布置→抽排水

6.1.1施工准备

平整场地，放置各种设备、材料，全部到位后，施工人員进行技术交底，领会施工设计意图。

6.1.2测放井点位置

根据设计平面图的坐标位置，在施工工作面上依次放点，并用钢筋作孔位标记和轴线后视点标记，使孔位、角度，施工时根据地层情况调整角度，保证滤水管部位在含水层地层中，以便达到最好的降排水效果，钻机、后视点成一线，保证钻孔沿设计方向延伸。

6.1.3钻机就位

采用履带式液压潜孔钻机（JK580D），该钻机轻便灵活，便于操作，其全液压摆臂机构可以实现全方位钻孔。该机总功率为30Kw，有强大的钻进及处理孔内事故的能力，动力头可无级调速，转速和扭矩都可大范围调整，提高了钻机对复杂地层的适应性。

开钻前，对钻机的位置、钻杆、滑架倾角及方位都要认真核对，由于各油缸设有液压锁，可以有效避免钻机在钻孔过程中前后、左右移动，影响开孔倾角和方位。

6.1.4成孔施工

成孔原理是利用液压油泵组为动力装置，由液压马达实现钻机回旋、推进、提升、行走及液压缸摆角定位等辅助动作，JK580D钻机在钻孔作业时，只有在潜孔冲击器消耗压缩空气，既能实现螺旋钻进成孔施工，又能实现潜孔钻进成孔施工。

粉土地层成孔施工工艺采用螺旋钻进成孔施工，利用液压马达实现钻机回旋、推进成孔施工，成孔到达设计要求后安装井管。

砂层地质采用空气压缩进行冲击钻进施工，利用进口动力头回转实现单作用双回转，即内钻杆、套管（桥式花管）、降水井管同时回转及冲击，成孔完成后，套管（桥式花管和井管）留置土体中，然后在井口处进行封井处理。

普通土层采用螺旋钻进成孔施工工艺，复杂地层（砂层地质）采用套管跟进成孔工艺，套管跟进成孔工艺选择的钻进参数应以低转速、低给进压力、高上返风速为原则，施工操作过程中应根据所钻进地层中岩石的硬度、松散程度、含水量等因素控制钻进速度，当钻遇到特别松散或较大裂隙的地层时，尤其要降低给进速度和给进压力，反复排渣清孔。

结语：

该方法适用于降排水工程受施工场地条件的制约，无法在地面进行，只能在坑道内施工，并且在黏性土、粉土、砂土的交互地层条件下需同时抽降潜水和承压水，以最大限度的抽降减少掘进面的涌水量，其降水效果好、成本低。

由于采取有效的降水措施，为隧道开挖的无水作业创造条件，确保了工程施工正常进展，对今后类似工程降水措施的选择具有一定借鉴作用。

作者简介：

陈兆艳（410304198207210529），女，1982.07.21，河南禹州，工程师，研究方向：地面管井降水。