辐射井在地铁及深基坑降水施工中的作用

1、辐射井在地铁及深基坑降水施工中的作用        【摘  要】  辐射井在华北深基坑工程降水中，早有广泛的应用，井已取得了较好的效果。随着北京东直门地铁14标段应用辐躬井降水取得成功，其他地扶新线建设设计亦考虑应用此法。本文就辐射井应用的一些相关问题，加以介绍。【关键词】 辐射井 地铁  降水 应用      近几年华北地区在一些较细颗粒第四系地层深基坑施工中，广泛采用辐射井工程降水法，取得了较好的效益和工程效果。随着2002年北京东

2、直门地铁14标段应用辐射井隧洞降水取得成功，更引起了各方的关注，北京其他地铁新线建设亦考虑应用此法。这里就辐射井的有关问题加以介绍，并进行简要的讨论。1 辐射井的优点    辐射井是有一定的适用范围和适用条件，其最大的优点是    (1)占用施工场地较小。边长小于100m的深基坑，一般只在四个角上，各设一个竖井，即可以满足整个基坑的降水要求，任何地面障碍物一般都不影响其工程布置，地铁在城内暗挖施工，由于地面建筑甚多，难以布置降水井，所以辐射井成为重要的布井选择方案。    (2)据试验证实，土体的渗透系数

3、K值，水平方向要比垂直方向大5-10倍，斜射方向也比垂直方向大3-5倍。辐射井是将进水滤管水平方向伸入含水层中，显然，水平滤管即会增大出水量，扩大降水范围。能在极薄的含水层中打进数根辐射管，影响范围大，与相同深度的管井比较，一般相当于810个管井的出水量。    (3)随着设备和工艺方法的改进，垂直大井可采用机械施工，成井效率大大提高。水平辐射井钻机长度可缩小至2-3m，放置于竖井施工平台上具备了很大的灵活性，任何降水效果不好的地方，均可重新布设水平井和斜井，可保证降水效果达到设计要求。水跃值小，井的寿命可以延长。    (4)成本降

4、低：如果把100m隧道(管道)施工应用管井降水和辐射井降水进行比较可发现辐射井降水施工费用比管井降水施工费用约高14，但辐射井降水维护费用比管井降水维护费用约低30，如考虑，减少地面拆迁占地费用，减少管线费用，辐射井综合成本将是较低的。2 辐射井的成井及方法      辐射井顾名思义，是由不同深度上若干水平辐射管和个竖直大井所组成的辐射型抽水装置组合。水平辐射井是用来汇集含水层中的地下水至竖井内。竖直大井一般有两个作用：一是通过竖井，设置施工平台，开凿不同深度和不同方向上的水平辐射管；二是汇集由水平辐射管流人的地下水，并设置潜水泵将这部分地下水

5、排至地表。辐射井的结构如图1。21  竖井施工方法    (1)机械施工方法，一般采用大口径反循环钻进或冲抓钻进、泥浆护壁工艺施工竖井，用漂浮法安装预制混凝土护壁管。主要技术参数：竖井深度：30m左右；钻孔直径：32003 300mm；水泥护壁管直径：3 100mm；水泥护壁管壁厚：150mm。    (2)人工挖孔成井力祛，是遇到施工场地狭小，离居民区较近，扰民较严重，或施工机械摆设有困难时多采用人工成井，当遇到地下水时需降水挖掘，为了安全，要求自上而下，边开挖，边衬砌，逆作成井。22  水平辐射管井施工方法&#

6、160;     目前水平水管施工方祛较多，如高压水冲法、双壁钻杆中心反循环法、跟套管潜孔锤钻进法等， 一般利用专用全液压水平钻机成孔，适用于砂层及粘性土层，遇到少量复杂地层，也可以克服成孔。主要技术参数：     滤水量：60mm波纹管及钢管；水平成井长度：3070m；孔径：89mm、114mm或3英寸波纹PVC缠丝滤水管。    23辐射井计算方法    (1)辐射井计算模型见图2。    (2)计算公式 1 &

7、#160;             图2  辐射井的模型  适用条件：远离水体或河流;l=3050m。式中，Q为辐射井总出水量(m3d)；n为辐射管根数；Q为单管出水量(m3d)；a为折减系数；m为含水层厚度(m)；A：动水位以下含水层厚度(m）。3目前国内外的应用情况      辐射井目前广泛的应用于农田灌溉、城镇及工矿供水、热泵采温及回灌技术，目前又开始为暗挖地铁及隧道施工服务，并得了长足的。 

8、;     国内外有代表性的辐射井技术，据介绍：以美国威廉姆卡尔为代表的欧美式辐射井、以日本清水钻井公司为代表的日本式辐射井、我国西北水科所和西北勘测设计队研究的黄土高原型辐射井和水科院中水科型辐射井。此四种类型辐射井结构、技术特点列于表1：    表1  典型辐射井比较表      值得一提的是，2002年北京城市铁路东直门暗挖(北京城铁14标段K39+505-K39+585)段，也应用了辐射井进行降水，并获得了成功，创造了城市地铁暗挖降水施工的成功例范。北京机场

9、航站楼电力管线暗挖段降水、北京东四环电力管线降水、北京双榆树热力管线暗挖段，工程降水等也采用了此法。见图3、表2。4  结论    (1)城市暗挖地铁，在场地狭窄深管井布置有困难的情况下，完全可以采用辐射井深管井配合作 业。发挥管井控制承压水并能达到层间自渗，辐射井水平泄水自流人井这两大优势，无疑对降水工程是有最大好处的。    (2)要充分注意辐射井的适用地质条件。由当前水平井施工钻机看，适合于沉积成层的第四系砂及粘性土、富水性中等或较小的地层。当然随着钻探设备及成井工艺的改进，女瞄孔锤的使用，其应用范围可进一步扩大。    (3)对深部承压水层极粗的砂卵石层，仍以管井降水为宜虽然不少文章认为辐射井