地铁车站盾构始发端头井降水试验

摘要】为了满足地铁车站盾构机始发要求，针对盛东站小里程端头井结构周边降水井进行降水分析，以满足地下水位低于盾构中心线以下，确保盾构机安全始发。

【关键词】地铁 盾构机 端头井 降水 0引言

始终秉承“筑就畅行之道，助力品质之城”杭州地铁近期线网规划总里程516公里。2022年亚运会前，杭州地铁将建成10条地铁线、2条城际线，1条机场快线，运营总里程516公里，形成较为完整的轨道交通网络，目前地铁7号线盛东站在建项目并计划在2020年底达到试运营条件，盛东站盾构区间作为7号线单次盾构掘进最长区间，为确保盾构机顺利始发，端头井降水效果的优劣起到至关重要的作用。 1 地下水对盾构施工的影响

1.1孔隙潜水：拟建区间孔隙潜水主要赋存于上部层填土和浅部粉土、粉砂中，粉土、粉砂在水动力条件作用下，易产生管涌、流砂，对隧道盾构施工产生较大不利影响。在该类土层中进行盾构掘进时若掘进面失稳，将会引发突发性大量涌水和流砂，对工程建设本身、作业人员以及周边环境造成重大的灾难。

1.2孔隙承压水：拟建区间承压水主要赋存于⑿1粉砂、⑿4圆砾层中。根据目前地铁工程施工经验，只要保持盾构机开挖面上土舱压力与水土压力平衡，一般不会发生承压水突涌问题。且含水层顶板距离隧道底板大于10m，故对工程影响较小。 2盾构降水布置 2.1降水井平面布置：

本工程在端头井盾门处已设置地基加固。为尽可能降低由于地下水引起的洞门渗漏风险，常规盾构进出洞降水降水井布置时一般按照下列方式进行布置：

（Ⅰ）降水井布置在端头井围护与搅拌桩加固交界处（靠近加固但避开加固），防止加固与基坑围护之间可能的搭接渗漏。

（Ⅱ）沿盾构推进方向，在盾构机进入加固土侧布置降水井，防止在盾构推进方向上由于盾门内外较高的水压力差，导致水、土沿盾构机外缘向洞门渗漏。

（Ⅲ）在盾构加固体与原状土交界侧布置降水井，通过降水井形成一道隔水帷幕，减少原状土较高含水量、含沙量向加固体侧的水土流失。

在加固区打设12口降水井，8口真空降水井及4口波纹管重力式降水井，作为应急措施。打设3个水位监测孔，过程中加强监测，按需抽水，保证静水位满足设计要求。 2.2降水井运行：

所有降水井施工完毕后进行试抽水，检验降水效果。依据类似工程经验，仅从降水效果分析，类似土层敞开式降水时间越长水位降深越大，含水层非稳定流时间效应相对明显。如果周边无环境保护要求，一般降水井开启时间在盾构进出洞前约3~5天，盾构进出洞完毕后停止。针对本工程，在周边环境比较复杂区域，在开启降水后即加强周边环境监测频率，依据监测结果动态控制降水井开启时间和开启数量，必要时停止降水，制定解决方案。

3现场抽水

本次盾构端头部位共设计降水井12口管井，3个观测孔。

试验井选用DW01~ DW12，降水井自2019年04月25日施工，至05月05日完成12口（DW01~ DW12）降水井的施工及3个水位监测孔（观测井01~观测井03）。于2019年05月07日进行试抽水，试抽水期间开启DW01~ DW12（共12口抽水井）抽水井，均采用3m3/h水泵，对全部降水井进行试抽水，

为储水系数； 为给水度； 为承压含水层厚度 ； 为潜水含水层厚度 ；

分别为各向异性主方向渗透系数 ； 为点 在 时刻的水头值 ；

为源汇项 ； 为计算域初始水头值 ；

为第一类边界的水头值 ； 为储水率 ； 为时间 ； 为计算域； 为第一类边界， 为第二类边界；

nx、ny、nz分别为边界 的外法线沿x、y、z轴方向单位矢量； q为 上单位面积的侧向补给量(m3/d)。

根据已有的岩土工程勘察报告、水文地质条件、钻孔资料，模拟区平面范围按下述原则确定：以试验区为中心，边界布置在抽水井影响半径以外。

地下水渗流系统符合质量守恒定律和能量守恒定律；含水层分布广、厚度大，在常温常压下地下水运动符合达西定律；考虑浅、深层之间的流量交换以及渗流特点，地下水运动可概化成空间三维流；地下水系统的垂向运动主要是层间的越流，三维立体结构模型可以很好地解决越流问题；地下水系统的输入、输出随时间、空间变化，参数随空间变化，体现了系统的非均质性，但没有明显的方向性，所以参数概化成水平向各向同性。

综上所述，模拟区可概化成非均质水平向各向同性的三维非稳定地下水渗流系统。模拟区水文地质渗流系统通过概化、单元剖分，即可形成为地下水三维非稳定渗流模型。 数值模拟的模拟期和相应计算周期示试验不同而设定不同值，在每个计算周期中，所有外部源汇项的强度保持不变。

计算本工程降水水位降深分布情况。

降水井降水位埋深变化曲线图 单位：m

上述理论计算成果经本次抽水试验验证，观测井水位可降至隧道（隧道中心埋深13.60m）中心之下。可知降水方案合理有效，本次试验得到预期成果。 5抽水总结

1、经过理论数值计算成果分析并经本次抽水试验验证，本次洞门处共布置12口降水井（DW01~ DW12）3个水位监测孔（观测井01~观测井03），观测井水位可降至隧道（隧道中心埋深13.60m）中心之下。可知降水方案合理有效，本次抽水试验得到预期成果。 2、本次降水属盾构穿越洞门辅助降水措施，区域上降水型式属敞开式降水，降水期间应加强对周边环境沉降监测，必要时需动态调整降水幅度。 综上所述本工程降水满足盾构洞门降水需求。

参考文献：

[1]任杰．白阿铁路葛根庙车站旅客地道深基坑降水监测与实施[J]．四川水泥．2015 (2) :201

[2]鄢志芳．浅谈鄂尔多斯站深基坑支护及降水施工技术[J]．城市建筑．2015 (2) :112