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管井真空复合降水系统及其在北京地铁施工中的应用

作　者: 宋龙喜
导　师: 周训；叶锋
学　校: 中国地质大学（北京）
专　业: 水文学及水资源
关键词: 地铁管井真空降水真空度
分类号: U231.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 184次
引　用: 2次
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内容摘要

在地铁基坑和隧道开挖施工过程中,会经常遇到弱透水性的饱水层,这些地层在开挖后会出现侧壁渗水和在含水层界面形成残留水,会对隧道的整体稳定产生一定的影响。如何解决上层滞水、弱透水层(粘性土)中的饱和水和含水层界面残留水是地铁建设过程中地下水处理的一个难题。目前北京地铁施工除个别标段的局部地段因施工场地所限采用了大口径辐射井外,主要采用抽水管井和自渗井相结合的降水方法。上层滞水、弱透水层(粘性土)中的饱和水和含水层界面残留水采用目前的管井等常规方法很难疏干,各施工标段均有带水作业现象,这给快速经济地进行隧道开挖、安全文明施工带来很大隐患。管井真空复合系统的设计思想就是将北京成熟的管井降水与真空技术复合,形成管井真空降水法。管井真空复合系统包括抽水和真空两套系统,这两套系统结构上相互独立,在功能上却又能互补。真空排除地下水的原理就是一方面通过在井中施加负压变相达到增加井中水位与地层中的水位的水头差,从而加速重力水的析出;另一方面,在负压作用下,常压下难以析出的毛细水也能析出,这也是真空处理残留水问题优于其他方法的关键。在地铁十号线的劲松~终点区间进行的管井真空降水的试验完成了管井真空复合降水系统的研制,针对该系统的关键部分采用了管井段的分段密封措施并专门制作了井口密封套件。通过现场试验,确定了满足工程施工要求的井内最小真空度,确定了单井施加真空时真空的最大影响距离和有效影响半径。管井真空降水方案自实施后完全满足了地铁隧道开挖无水施工的要求,饱和地层渗水现象控制良好,解决了上层滞水、弱透水层(粘性土)中的饱和水和含水层界面残留水难以疏干的难题。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 前言  8-13
  1.1 选题意义  8-9
  1.2 降水发展的历史和现状  9-10
  1.3 降水在北京地铁中的发展  10-11
  1.4 真空在工程的应用  11-12
  1.5 主要研究内容和技术线路  12-13
2 工程概况及地质条件  13-18
  2.1 降水区域的选择及降水方案的提出  13-15
  2.2 试验段地质及水文地质条件  15-18
    2.2.1 地层  15-16
    2.2.2 地下水  16-18
3 管井真空复合降水系统  18-25
  3.1 井身结构设计  18-19
  3.2 真空泵  19
  3.3 密封方法  19-22
    3.3.1 井口密封  19-21
    3.3.2 井段密封  21
    3.3.3 井底密封  21-22
  3.4 其他附属设计  22-25
    3.4.1 泄水装置设计  22
    3.4.2 检查井室及排水管路设计  22-23
    3.4.3 真空泵、抽水泵开启的自动化控制  23-25
4 管井真空降水系统的试验  25-45
  4.1 试验的仪器和设备  25-31
    4.1.1 现场测试项目及要求  25-30
    4.1.2 真空管井降水系统设备  30-31
  4.2 真空试验项目测试  31-45
    4.2.1 非真空单孔抽水试验  32-36
    4.2.2 非真空多孔抽水试验  36-39
    4.2.3 单孔抽真空试验  39-41
    4.2.4 真空单孔抽水试验  41-45
5 真空及孔隙水压力变化规律  45-56
  5.1 真空管井降水原理  45-48
    5.1.1 负压原理  45
    5.1.2 自由重力水  45-47
    5.1.3 毛细水  47-48
  5.2 真空在地层中的传递规律  48-53
  5.3 孔隙水压力变化规律  53-56
6 真空管井系统运行及降水效果  56-59
  6.1 真空管井系统运行  56
  6.2 降水效果  56-59
结论与建议  59-61
致谢  61-62
参考文献  62-64
个人简历  64-65
附图1 劲松折返线试验段真空管井结构大样图  65-66
附图2 安定路站试验段真空管井结构大样图  66-67
附图3 劲松折返线试验段孔隙水压力和真空度观测孔剖面图  67-68
附图4 劲松折返线试验段沉降测点剖面图  68

管井真空复合降水系统及其在北京地铁施工中的应用

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