广州地铁十三号线6标工程加压回灌井技术介绍

1、汇报内容二三四一加压回灌技术开发背景加压回灌技术原理工程实例现场施工及应用效果目前城市建设越来越趋于高层化和密集化，顺应城市建设的新要求，城市地下空目前城市建设越来越趋于高层化和密集化，顺应城市建设的新要求，城市地下空间的开发利用显得紧迫而重要，城市将庞大的资金投入地下空间的开发利用中，地下间的开发利用显得紧迫而重要，城市将庞大的资金投入地下空间的开发利用中，地下空间的利用将构建起城市的脉络，地下空间的开发利用将为城市带来深远的经济、社空间的利用将构建起城市的脉络，地下空间的开发利用将为城市带来深远的经济、社会效益。会效益。在地下空间的开发利用过程中在地下空间的开发利用过程中, ,为保证土方开

2、挖及基础施工处于干燥状态或提高为保证土方开挖及基础施工处于干燥状态或提高基坑边坡的稳定性基坑边坡的稳定性, ,常采用降水方法将坑内或坑外地下水位降低至开挖面以下。但在常采用降水方法将坑内或坑外地下水位降低至开挖面以下。但在可压缩性土体中，随着地下水位的降低可压缩性土体中，随着地下水位的降低, ,地基中原水位以下土体的有效应力增加地基中原水位以下土体的有效应力增加, ,导致导致地基土体固结地基土体固结, ,进而造成降水区域内的地面和建进而造成降水区域内的地面和建( (构构) )筑物产生不均匀沉降、倾斜、开筑物产生不均匀沉降、倾斜、开裂等现象裂等现象, ,严重时可能危及其安全和正常使用。地铁、基坑

3、工程建设引起的地表沉降严重时可能危及其安全和正常使用。地铁、基坑工程建设引起的地表沉降事故在各大城市屡屡发生，已成为影响城市地面沉降的主要因素。事故在各大城市屡屡发生，已成为影响城市地面沉降的主要因素。如何降低可压缩性土体中长时如何降低可压缩性土体中长时间的降水而引起过大的地面沉间的降水而引起过大的地面沉降，成为地铁建设的一个重要降，成为地铁建设的一个重要课题！课题！一、加压回灌技术开发背景一、加压回灌技术开发背景一、加压回灌技术开发背景一、加压回灌技术开发背景在可压缩性土体中，基坑长时间降水以及基底产生渗漏通道导致基坑涌水的情况对周边建构筑在可压缩性土体中，基坑长时间降水以及基底产生渗漏通道

4、导致基坑涌水的情况对周边建构筑物会产生沉降的风险，为降低这种风险目前常规的做法有几下几种：物会产生沉降的风险，为降低这种风险目前常规的做法有几下几种：设置止水帷幕，将降水影响设置止水帷幕，将降水影响范围基本限制在基坑以内范围基本限制在基坑以内 一一加大围护结构的嵌固深度，阻隔地下加大围护结构的嵌固深度，阻隔地下水通过岩层裂隙通道，防止基坑涌水水通过岩层裂隙通道，防止基坑涌水 二二采用基底注浆的方式填充岩层裂隙，采用基底注浆的方式填充岩层裂隙，以使岩层完整不产生水流通道以使岩层完整不产生水流通道 三三对建（构）物的基础进行注浆加固对建（构）物的基础进行注浆加固 四四弊端弊端止水帷幕造价较高止水帷

5、幕造价较高, ,施工难度大施工难度大, ,易发生渗漏现象。易发生渗漏现象。1 1、围护结构加大嵌固深度进入微风化岩层，施工难度、围护结构加大嵌固深度进入微风化岩层，施工难度大，既增加了成本又影响工期；大，既增加了成本又影响工期；2 2、原设计嵌固深度已、原设计嵌固深度已满足持力要求，再加大深度只作为阻隔基坑涌水的措满足持力要求，再加大深度只作为阻隔基坑涌水的措施，不经济，且由于岩层裂隙无序、不规则，持续增施，不经济，且由于岩层裂隙无序、不规则，持续增加墙体嵌岩深度既不能完全保证阻隔水力通道。加墙体嵌岩深度既不能完全保证阻隔水力通道。岩层裂隙是以不规则的形式存在的，基底注浆前无法了岩层裂隙是以不

6、规则的形式存在的，基底注浆前无法了解岩层裂隙存在的具体位置，因此在注浆的时候存在一解岩层裂隙存在的具体位置，因此在注浆的时候存在一定的盲目性，注浆效果无法保证基坑底的岩层裂隙全部定的盲目性，注浆效果无法保证基坑底的岩层裂隙全部填充，大面积的进行注浆无疑也提高了施工成本。填充，大面积的进行注浆无疑也提高了施工成本。在房屋周边采用斜孔注浆，施工过程中要控制桩周完在房屋周边采用斜孔注浆，施工过程中要控制桩周完全加固很难实现；为了达到有效控制沉降使浆液对桩全加固很难实现；为了达到有效控制沉降使浆液对桩形成包裹状态，只能进行室内作业，或采用在房屋四形成包裹状态，只能进行室内作业，或采用在房屋四周扩大基础

7、的形式进行加固，这无疑增加了施工难度。周扩大基础的形式进行加固，这无疑增加了施工难度。一一 鉴于止水帷幕的不足鉴于止水帷幕的不足, ,采用加压回灌技术来消除基坑降水对周围环境的影响是比较经采用加压回灌技术来消除基坑降水对周围环境的影响是比较经济、简便、可行的方法。该法借助于工程措施济、简便、可行的方法。该法借助于工程措施, ,将水引渗于地下含水层将水引渗于地下含水层, ,补给地下水补给地下水, ,从而稳定和抬高局部因基坑降水而引起的地下水位降低从而稳定和抬高局部因基坑降水而引起的地下水位降低, ,防止由于地下水位降低而产防止由于地下水位降低而产生不均匀沉降。生不均匀沉降。二二 采取加压回灌技术

8、，设计时连续墙嵌固深度只需满足结构持力要求的深度，可以减少采取加压回灌技术，设计时连续墙嵌固深度只需满足结构持力要求的深度，可以减少连续墙嵌固深度，从而降低施工过程中的冲岩难度，加快施工工期，更有利于施工。连续墙嵌固深度，从而降低施工过程中的冲岩难度，加快施工工期，更有利于施工。三三 采取加压回灌技术相比提高连续墙嵌固深度以及注浆的方式，所带来的施工成本更低，采取加压回灌技术相比提高连续墙嵌固深度以及注浆的方式，所带来的施工成本更低，同时相比注浆方式，回灌措施效果更明显，且更具有施工可控性。同时相比注浆方式，回灌措施效果更明显，且更具有施工可控性。四四 基坑涌水采取加压回灌技术代替注浆加固的方

9、式，不但降低了施工难度，而且所产生基坑涌水采取加压回灌技术代替注浆加固的方式，不但降低了施工难度，而且所产生的效果相比注浆加固更为有效的控制周边建（构）物的沉降。的效果相比注浆加固更为有效的控制周边建（构）物的沉降。五五 当基底处于软弱地层时，可以利用当基底处于软弱地层时，可以利用“盲沟概念盲沟概念”，对基底进行换填部分碎石，结合回，对基底进行换填部分碎石，结合回灌措施，可以有效解决在软弱地层中控制周边建（构）筑物的沉降。灌措施，可以有效解决在软弱地层中控制周边建（构）筑物的沉降。一、加压回灌技术开发背景一、加压回灌技术开发背景二、加压回灌技术原理二、加压回灌技术原理加压回灌的基本原理是将基底

10、抽上来的水，通过在抽水井和被保护建筑物之间加压回灌的基本原理是将基底抽上来的水，通过在抽水井和被保护建筑物之间( (靠近被保护建靠近被保护建筑物一侧筑物一侧) )设一排注水井设一排注水井, ,在抽水的同时向注水井加压注水在抽水的同时向注水井加压注水, , 使基坑周边地下水位保持基本稳定从而使基坑周边地下水位保持基本稳定从而达到周边建筑物沉降可控的目的。达到周边建筑物沉降可控的目的。在回灌系统中，集水箱作为回灌的控制系统，从基底抽上来的水进入集水箱，集水箱中的水在回灌系统中，集水箱作为回灌的控制系统，从基底抽上来的水进入集水箱，集水箱中的水通过变频恒压通过变频恒压水泵加压水泵加压将抽上来的水通过

11、回灌井重新注入到土体中。集将抽上来的水通过回灌井重新注入到土体中。集水箱内设置自动调节系统，水箱内设置自动调节系统，当抽水量超过控制液位时，变频当抽水量超过控制液位时，变频恒压水泵恒压水泵自动调节转速自动调节转速以平衡抽水量与回灌量。以平衡抽水量与回灌量。 黄黄埔埔东东路路南南岗岗涌涌新塘大道西路新塘大道西路开开创创大大道道 本工程主要敷设在黄本工程主要敷设在黄埔东路（埔东路（107107国道）和新国道）和新塘大道西路下方。塘大道西路下方。 南岗站站址位于黄埔南岗站站址位于黄埔东路（东路（107107国道）下，黄国道）下，黄埔东路现状为双向埔东路现状为双向6 6车道，车道，交通繁忙。交通繁忙。

12、 南岗站南岗站22#22#盾构井区盾构井区间线路基本上呈西南间线路基本上呈西南- -东东北走向，区间线路出南岗北走向，区间线路出南岗站后沿黄埔东路敷设，下站后沿黄埔东路敷设，下穿沿江高速桥和南岗涌，穿沿江高速桥和南岗涌，途径开创大道、康南路等途径开创大道、康南路等路口，然后以半径路口，然后以半径R=650R=650的曲线段下穿东兴综合批的曲线段下穿东兴综合批发市场并转入新塘大道西发市场并转入新塘大道西路下方往东行进，最后达路下方往东行进，最后达到到22#22#盾构井盾构井。N N民宅与新塘大道西光辉家具东兴综合批发市场盛发加油站南岗桥及架空管廊南岗玩具城沿江高速桥黄埔红会医院南岗公交场南岗人行

13、天桥2 2 #盾构盾构井井南南岗岗站站1#联络联络通道通道2#联络联络通道通道 22# 22#盾构井兼风机房位于新塘大道西路上，基坑两侧开挖深度盾构井兼风机房位于新塘大道西路上，基坑两侧开挖深度27.364m27.364m，标准开挖，标准开挖深度深度26.33426.334，长度为，长度为56.1m56.1m，宽度为，宽度为24.9m24.9m。围护结构为。围护结构为1000mm1000mm厚地下连续墙厚地下连续墙+ +四道钢四道钢筋砼内支撑支护。围护结构共含筋砼内支撑支护。围护结构共含2828幅连续墙，连续墙进入中风化岩层不小于幅连续墙，连续墙进入中风化岩层不小于3m3m。 基坑南、北两侧临

14、近新墩村下基市场基坑南、北两侧临近新墩村下基市场3535层框架结构居民楼，其中基坑距离南侧层框架结构居民楼，其中基坑距离南侧民居楼净距约民居楼净距约8.8m8.8m，距离北侧居民楼，距离北侧居民楼10.1m10.1m，基坑东侧临近水南涌截污箱涵，基坑距，基坑东侧临近水南涌截污箱涵，基坑距离箱涵最小净距约为离箱涵最小净距约为48m48m。22#22#井井基基坑坑平平面面位位置置图图10.1m8.8m开挖深度约27.9m，开挖范围内地层主要为回填土、淤泥、 淤泥质土、 粉细砂、中粗砂、粉质粘土、砂质粘性土和强风化混合花岗岩，底板主要处于强风化混合花岗岩和中风化混合花岗岩中，局部处于微风化混合花岗岩

15、。 22#22#盾构井开挖前对连盾构井开挖前对连续墙接头进行了超声波续墙接头进行了超声波检测，并且在开挖至基检测，并且在开挖至基底过程中，通过对墙体底过程中，通过对墙体及接头的观测分析，连及接头的观测分析，连续墙整体性良好。续墙整体性良好。前提 在基坑开挖至基底时，基在基坑开挖至基底时，基坑北侧中间位置发现一处坑北侧中间位置发现一处冒水点，涌水量较大，在冒水点，涌水量较大，在该点通过一段时间的抽水该点通过一段时间的抽水统计，发现日抽水量达到统计，发现日抽水量达到800800方方，在底板施工完成在底板施工完成后抽水统计仍然达到后抽水统计仍然达到600600多方多方。问题 据据9 9月月6 6日第

16、三方监测数日第三方监测数据显示基坑北侧两个水据显示基坑北侧两个水位孔位孔H005H005及及H006H006累计水累计水位变化量为位变化量为-1197mm-1197mm及及- -772mm772mm，北侧水位下降北侧水位下降明显且监测到的北侧房明显且监测到的北侧房屋屋沉降变化速率较快，沉降变化速率较快，接近接近-0.25mm/d-0.25mm/d。影响-0.25mm/d涌水点涌水点嵌入中风化岩嵌入中风化岩层不少于层不少于3m3m本工程压力回灌系统共设本工程压力回灌系统共设6个回灌井，间距个回灌井，间距5米布置，分别编号为米布置，分别编号为1#、2#、3#、4#、5#及及6#回回灌井。主线变频恒

17、压系统在控制恒压灌井。主线变频恒压系统在控制恒压0.3MPa情况下，连接情况下，连接6个回灌井，编号为个回灌井，编号为1#、2#、3#、4#、5#及及6#回灌井。通过变频恒压系统调节，保证每个支线均以回灌井。通过变频恒压系统调节，保证每个支线均以0.3MPa的回灌压力进行注水。同时在支管的回灌压力进行注水。同时在支管上设置一个止水阀和水表，以控制水流量。上设置一个止水阀和水表，以控制水流量。M水泵进水管（2寸）电动机变频器电机电缆三相交流电源输入压力传感器4-20mA压力反馈信号压力罐出水管(2寸）变变频频恒恒压压系系统统示示意意图图回灌井压力表流量表回灌量控制示意图回灌量控制示意图在本工程的

18、回灌系统中，为保证加压系统以在本工程的回灌系统中，为保证加压系统以0.3MPa的恒压进行注水回灌，在实际应用中项目的恒压进行注水回灌，在实际应用中项目部创新性的采用了一款部创新性的采用了一款“立式一体式变频恒压水泵立式一体式变频恒压水泵”，该水泵是一台多用途增压设备，相比普通水，该水泵是一台多用途增压设备，相比普通水泵具有更大的优势。泵具有更大的优势。立式一体式变频恒压水泵立式一体式变频恒压水泵沉降较大区域沉降较大区域回灌井平面布置根据沉降回灌井平面布置根据沉降区域较大区域进行布置区域较大区域进行布置（即沿基坑北侧布置）（即沿基坑北侧布置）回灌井钻孔深度到达岩面线回灌井钻孔深度到达岩面线岩面线

19、岩面线钻孔钻孔制管制管下管下管填砂填砂洗管洗管连接连接密封密封孔径孔径35cm35cm，钻孔间距，钻孔间距5 5米，钻孔深度米，钻孔深度应比滤管底深应比滤管底深0.5m,0.5m,以利沉砂。以利沉砂。 2 2寸、寸、3 3寸及寸及8 8寸寸PVCPVC管，其中下井管，其中下井的的PVCPVC管采用管采用8 8寸管寸管下管前，管外包一层滤网下管前，管外包一层滤网在孔壁与井点管之间填入粗砂在孔壁与井点管之间填入粗砂不低于不低于5 5米米冲洗井点（用自来水或空压机冲洗井点（用自来水或空压机）直至清水）直至清水用连接管将井点管与集水总管用连接管将井点管与集水总管和水泵连接，形成完整系统和水泵连接，形成

20、完整系统填入粗砂不低于填入粗砂不低于5米米水水位位观观测测孔孔布布置置图图为了及时了解回灌过程中基坑周边的地下水位变化，及时调整回灌井点的注为了及时了解回灌过程中基坑周边的地下水位变化，及时调整回灌井点的注水量，在基坑周边设置了水位观测点（编号水量，在基坑周边设置了水位观测点（编号H0-XH0-X）用以观测基坑周边的自然水位变）用以观测基坑周边的自然水位变化情况及回灌效果。化情况及回灌效果。回灌井注水后每天观测回灌井注水后每天观测 2 2次，当水位变化基本稳定后，每天观测次，当水位变化基本稳定后，每天观测 1 1 次。在观次。在观测水位的同时并对机组的注水压力及注水流量作好记录。根据观测水位变

21、化及时调测水位的同时并对机组的注水压力及注水流量作好记录。根据观测水位变化及时调整注水量，以保持水位相对稳定。整注水量，以保持水位相对稳定。回灌后回灌后回灌后最大变化速率不超过回灌后最大变化速率不超过-0.08mm/d回灌前回灌前回灌前最大变化速率回灌前最大变化速率-0.3mm/d基坑从开挖以来一直在基坑从开挖以来一直在降水，每天保持着抽水量降水，每天保持着抽水量400-600 m3400-600 m3左右，就如前面左右，就如前面所分析的：若在基坑内一直所分析的：若在基坑内一直降水会影响外面的水系，持降水会影响外面的水系，持续的抽水引起土体失水，土续的抽水引起土体失水，土质松散，导致周边建筑沉

22、降质松散，导致周边建筑沉降增大。增大。通过对基坑北侧水位监通过对基坑北侧水位监测分析，得出的结论证明了测分析，得出的结论证明了北侧房屋沉降与周边水位下北侧房屋沉降与周边水位下降有关，水位下降较大时，降有关，水位下降较大时，房屋沉降速率加大；水位稳房屋沉降速率加大；水位稳定或上升时，房屋沉降速率定或上升时，房屋沉降速率减少。减少。房屋沉降与水位变化关系房屋沉降与水位变化关系时间曲线图时间曲线图在基坑监测要求的水位监测孔的在基坑监测要求的水位监测孔的基础上，增加了两个越过基坑北侧房基础上，增加了两个越过基坑北侧房屋群的水位监测孔，距离回灌井位置屋群的水位监测孔，距离回灌井位置3636米左右米左右、

23、钻孔深度、钻孔深度1010米，并对压力米，并对压力回灌井停止回灌和开启回灌影响范围回灌井停止回灌和开启回灌影响范围进行试验。根据进行试验。根据8 8天的水位监测数据分天的水位监测数据分析来看，回灌井附近析来看，回灌井附近2020米内的水位孔米内的水位孔H01H01、H05H05对回灌水开关反应较敏感，对回灌水开关反应较敏感，当达到一定时间，水位孔当达到一定时间，水位孔H08H08、H09H09也也出现反应，并最终四个水位监测孔与出现反应，并最终四个水位监测孔与回灌井回灌水开启与关闭形成了联动回灌井回灌水开启与关闭形成了联动关系，停止回灌水时，各个水位出现关系，停止回灌水时，各个水位出现下降；重启回灌水时，各个水位出现下降；重启回灌水时，各个水位出现上升，到达一定高度后并