[发明专利]地铁暗挖隧道洞内大口径降水井施工方法

说明书

技术领域

本发明属于地铁施工领域，具体涉及一种地铁暗挖隧道洞内大口径降水井施工方法。

背景技术

城市地铁建设，往往需穿越政治敏感区、经济繁华区等特殊区域，在此类区域内修建地铁，为减小施工对政治、经济活动的影响，多采用暗挖法施工。地铁暗挖工程施工要求无水作业，因此，施工前采用降水井对地下水进行疏干。现有降水井施工方法，自地表向下钻孔成井，在一些特殊区域，受地面环境影响，无条件在地表进行降水井施工。

例如甘家口站～玉渊潭东门站区间全长705.6米，采用矿山法施工。隧道穿越地层主要为砂卵石、砾岩、粉细砂，开挖范围内存在一层层间水。设计采用管井降水，在隧道两侧各设置一排井径273mm，管径200mm的管井进行降水，降水井间距6m。隧道开挖后，L1竖井、横通道及两侧范围掌子面地下水大，虽采取了明排、注浆、真空泵抽水等措施，但得不到有效治理，开挖过程中多次出现涌水涌砂，甚至在2015年4月4日造成一定险情，经抢险处理后，对该范围暗挖工程进行了停工并制定地下水治理方案。针对该范围地下水，进行了全断面帷幕注浆止水试验及洞内水平旋喷桩试验，均未成功。

发明内容

本发明为了解决城市地铁开挖过程中，因地面环境制约，无条件在地表进行降水井施工，导致开挖掌子面渗水，影响暗挖工程施工的问题，进而提供了一种地铁暗挖隧道洞内大口径降水井施工方法。

本发明采用如下技术方案：

一种地铁暗挖隧道洞内大口径降水井施工方法，通过先开挖一条平行于暗挖隧道的降水导洞，并在导洞内施工大口径降水井，然后利用排水管路、洞内集水箱、地面集水坑将降水井内的积水最终排至雨水管，实现掌子面无渗水的隧道暗挖施工。

具体施工过程如下：

施工新增横通道：破除地铁原横通道端头的封端墙，朝地下水来源方向开挖新增横通道；

施工降水导洞：在新增横通道内向两侧开挖降水导洞，所述降水导洞平行地铁隧道正线设置并位于地下水来源方向；

施工降水井：采用反循环成井工艺在降水导洞内施工若干口降水井；

排水：在降水导洞内设置集水箱，集水箱内设置水泵，各降水井连接至集水箱，集水箱内的水依次通过新增横通道、原横通道、竖井最终排至地面集水坑，并通过集水坑排至雨水管。

开挖新增横通道之前，对拱顶进行深孔注浆，破除原横通道封端墙后采用台阶法开挖；竖井内搭设用于吊运钻机的中转平台，并采用碗扣脚手架加固原横通道的横隔板，所述中转平台采用扣件脚手架。

所述降水导洞与地铁隧道正线之间的距离（即图1中的L1）由地下水位和新增横通道的坡度综合确定，降水导洞设于地下水位1.5米以上，同时新增横通道的坡度不超过16°，实际施工时还应综合考虑周边环境等限制条件，一般新增横通道的优选坡度不超过13°。

所述降水井沿降水导洞纵向方向均布设置，降水井之间的间距不小于4m，降水井直径不小于800mm，井深至少伸入至基岩面以下5m。

所述降水导洞的拱顶净高不小于4.6m，净宽不小于4m，以满足钻机施工作业净空要求。

所述降水井的施工地层为大粒径砂卵石、砾岩时，采用适用于该地层的KYZ10-150型反循环钻机。

本发明是针对地下水产生原因进行分析后，采用以降为主的施工方案，即在暗挖洞内打设大口径降水井的方案。通过对钻机合理选型（采用KYZ10-150型反循环钻机）、结合钻机及相关条件对导洞进行设置、利用竖井、通道空间制定钻机吊运方案、最后进行洞内降水井施工并抽水，抽水后暗挖封闭掌子面预留泄水管水量减少极其明显，大部分泄水管由原来满管水变为无水，少量泄水管有少量流水，最终降水效果良好，使得该范围暗挖工程得以正常进行。开挖过程中，掌子面除了少量渗水外，地下水对暗挖工程基本无影响。同时，利用降水导洞和降水井对暗挖工程降水，可避免在地面开挖垂直降水井，能适用于城市等特殊区域的暗挖施工。

附图说明

图1、为导洞降水方案示意图；

图2、为原竖井横通道及新增横通道的相对位置关系；

图3、4为新增横通道平面图、纵剖面图；

图5、6分别为新增横通道的A7-A7、A8-A8断面图；

图7导洞平面位置示意图；

图8、9为降水导洞横剖面示意图；

图10为钻机吊装验算示意图（吊装状态一）；

图11为钻机吊装验算示意图（吊装状态二）；

图12为降水井施工工艺流程图；