泉域地区地铁施工回灌技术

济南泉域地层在我国地铁建设领域中具有一定的特殊性和复杂性，其中以粉质粘土地层的特性最为突出，通过在基坑开挖过程中现场实际截取粉质粘土土样，利用医学CT机扫描成像，从而获取土体内部孔隙及通道分布情况。根据成像结果可知，该粉质粘土地层内密布孔隙与渗水通道，更加印证了地勘报告中粉质粘土综合渗透系数大、渗透性强的情况。滩头站降水与回灌设计缺乏试验依据与成功案例，对强透水粉质粘土地层渗透机理进行分析，并解决降水与回灌的实际困难，可保证滩头站的施工安全。

1工程概况

济南地铁R3线6标滩头站车站全长298.64?m，总建筑面积为15?612.00?m2，基坑深度16?m，采用明挖法施工。车站位于济南白泉排泄区范围内，泉域内地表水与岩溶水关系密切，岩溶裂隙发育，地下水位较高，即使是粘性土地层，渗透系数也非常大。

2回灌设计

2.1?回灌目的

为了将基坑内地下水降至开挖面以下，需要抽取大量地下水，滩头站围护结构采用悬挂式地下连续墙止水帷幕，基坑降水的主要水源来自地下水的垂向与基坑外水平方向补给，基坑涌水量非常大。

为了保持地下水资源稳定和地下水流场平衡，同步补给基坑抽出的地下水，在基坑外侧同步实施地下水回灌，且达到100?%回灌。回灌地层和回灌井设计根据基坑所处地质条件和地层的渗透性及回灌能力等因素共同确定。通过回灌了解适合济南泉域地区地层条件下的回灌成井工艺，研究回灌量与水位之间的对应关系，预测回灌对周边环境的影响，归纳整理与回灌相关的各项参数，优化调整可实施的回灌方案 （图1）。 

图1?回灌效果示意

2.2回灌施工工艺

根据滩头站的特殊地质条件、含水层的埋藏条件与分布特征，以及济南市质监站对于基坑降水的要 求，对基坑外进行回灌措施施工。

2.2.1?成井材料要求

（1）井管。采用钢管，管径325?mm，壁厚6?mm。

（2）滤管。双层缠丝过滤器，内径273?mm，外径325?mm，孔隙率≥15?%。

（3）沉淀管。采用钢管，管径325?mm，长度1?m，壁厚6?mm，底口进行封底处理。

（4）包网。采用60目两层过滤网布。

（5）填砾。填优质2~4?mm的水洗砾料。

2.2.2?成井工艺要求

（1）成孔直径。回灌井成孔直径750?mm。

（2）滤管材料。滤管材料为特殊缠丝滤管，缠丝间距宜1~2?mm，保证有效孔隙率达到50?%。

（3）止水封闭材料。因回灌时有压力，要求井管周围止水效果比较好，能够承受一定的压力，回灌井止水采用井口至地面以下5?m填混凝土，地面以下5?m至滤水管深度采用一般填土进行封堵。

（4）井点具体位置可根据施工现场条件作适当调整，井点降水和回灌同步进行，确保100?%回灌。

2.2.3?回灌运行要求

（1）正式回灌之前应进行现场回灌试验，回灌效果则需通过回灌试验进行确定，并根据现场回灌试验结果对回灌井结构、数量以及加压情况进行合理 优化。

（2）进行回灌设备调试，确保回灌自动控制设备的切实可靠。

（3）回灌采用加压回灌，安排专人巡查，通过调节球阀控制每口井回灌量。

（4）应严格执行抽灌一体化，在基坑启动坑内降水的同时，坑外回灌系统应同时启动。

（5）回灌水源主要以基坑内抽水井的地下水作为回灌水，地下水首先经过三级沉淀，然后经过过滤处理后方可进行回灌使用。

（6）本基坑共设置36口回灌井，应确保36口回灌井均能正常运行。正常情况下，部分回灌井可交替使用，但在极端情况下应具备36口回灌井同时运行的能力。

（7）基坑回灌过程中，应根据单井回灌量衰减情况确定回灌井回扬时间。结合以往经验，回灌水量衰减至初始回灌量的70?%时，应对回灌井进行回扬处理，一次回扬抽水时间应不超过2?h，回扬前应确保同一组中的回扬备用井先启动回灌。单次只能进行1口井回扬，不允许一次同时回扬2口及2口以上的回 灌井。

（8）回灌运行期间，应做好工地安全用电，各回灌设备接电应满足要求，并定期排查安全隐患，确保回灌的连续性。回灌系统及回灌井连接如图2、图3 所示。

图2?回灌系统示意

图3?回灌井连接示意

2.2.4回灌井平面布置

在滩头站基坑开挖过程中，回灌井沿基坑两侧进行布置，回灌井共布置36口，孔径750?m，外井径325?mm，壁厚6?mm，材质钢管，井间距约20?m，回灌井与围护内侧降水井间距不小于20?m，回灌井深50?m。

回灌区域位于坑外，尽量远离基坑开挖范 围，设置在地下水下降明显部位，施工时可根据现场水位监测情况布置，回灌井与基坑围护结构距离不小于20?m。

2.2.5?回灌井地面沉降监测点布置

为了掌握基坑回灌对周围环境的影响，在回灌过程中应对抽水期间设置的地表沉降监测点进行同步观测，实测现场回灌期间，相邻地面沉降的时空分布规律，并与抽水期间沉降变化规律进行对比分析，与抽水共用64个地面沉降监测点。

在回灌过程中，对群井回灌过程中设置的深层土体沉降监测点进行同步观测，明确基坑回灌对回灌目的层的沉降变化规律。 回灌过程中深层土体沉降监测采用自动化数据采集系统进行实时监测。回灌井剖面如图4所示。

图4?回灌井剖面示意

（a）观测井；（b）回灌井

2.3?回灌数据整理与分析

为了确保回灌数据的准确性和可靠性，整个回灌过程采取实时地下水位观测，分层沉降监测、孔隙水压力监测以及采用自动化数据采集系统。同时，通过回灌期间的水位、流量监测数据进行反演，得出适合济南地区地层条件下的回灌水流模型。此外，需要结合回灌期间的沉降数据及监测结果，利用三维数值模型，模拟回灌与地面沉降的对应关系，明确回灌对于降水引起的地面沉降的贡献率，建立在回灌作用下水土耦合的三维数学模型。

3结论

通过在滩头站降水回灌实际施工中总结提炼出回灌设计目的、回灌施工工艺、回灌数据整理与分析等方面的内容，车站基坑降水量与回灌量对比，回灌率达100?%，完成地下水100?%回灌的目标。基坑降水效果良好，基底无渗水现象。最大限度地对泉域水资源进行了保护，维护了地区生态环境的稳定。