超强真空降水井（svd）研究与应用

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1、超强真空降水井（SVD）研究与应用　　摘要：常规真空降水管井在基坑开挖后由于滤管暴露导致空气进入井管内引起真空度下降。为保持高效透水性同时降低真空损失，改变了降水井进水方式，采用了一种复合式过滤器形成水气分离效果，通过液封进水口保持了持续的高强度真空。本文提供了一种新型的超强真空降水井（SVD），通过工程进行了实践应用，为类似地层基坑降水提供了借鉴意义。　　关键词：复合式过滤器；水气分离；液封；超强真空降水井；SVD　　引言：在高水位地区的地下工程施工过程中，常采用降水的方法保障地下工程施工安全。管井降水是应用范围最广的一种降水方法[1][2]

2、，具有降水深度大、适用地层广的特点，适用于渗透系数为10-4～102（m/d）数量级、地层出水量为10-1～103（m3/d）数量级之间的各种地层。　　传统的管井降水依靠地下水在重力作用下向管井内汇集，然后通过抽水泵排出。这种方式排水效率低，尤其是对于渗透系数小的粘土、粉质粘土、粘质粉土层等降水效果差。随着技术的发展，负压真空被引入用于辅助加速地下水往井内汇集，提高排水效率及降水效果，形成常规真空管井降水工艺[3][4][5]。　　常规真空管井为单层结构。为保障降水效果，利用土层水平渗透系数较大的特点在主要透水层中设置多段滤管。当降水后地下水位

3、下降至滤管顶端孔以下后，土层内的空气通过滤孔进入井内，使常规真空管井真空度下降，影响汇水效率。如减少滤管的数量，则减少了常规真空管井的汇水面积。　　针对常规真空管井的不足，采用复合式过滤器改进降水井，改进常规真空管井工作原理，形成新型的超强真空降水井，通过上海市轨道交通11号线龙华路站的实践应用，证明新型降水井既保持了合理的汇水面积，又解决了真空度下降的问题，达到了预期的降水效果。　　一、工艺原理　　常规真空管井采用井内抽气抽水的方式运行，为使地下水快速流向井内，设置了多段滤管。降水前地下水位高于滤管顶端，滤管处于一种液封状态。当启动降水后，随

4、着地下水位下降，土层逐渐被疏干，土层中的空隙成为了空气流动的通道，当地下水位下降至过滤器以下时，土层内的空气通过滤孔漏入井内。故常规真空管井真空度一般能达到-0.06MPa。基坑开挖后需暴露井管，当过滤器暴露于空气中后难以加载真空。常规真空管井工艺原理见图1。　　图1常规真空管井原理示意图　　常规真空管井在管内形成真空后，由于空气渗入到影响，其真空度在降水井深度范围内由上向下衰减。常规真空管井外围真空分布示意图见图2。　　艺原理见图3。　　图3超强真空降水井原理示意图　　超强真空降水井在内层形成真空后，由于空气无法渗入内层中，真空度无明显衰减，

5、因此超强真空降水井真空度在降水井深度范围内保持不变，在其井底向下衰减。超强真空降水井外围真空分布示意图见图4。　　二、工程背景　　上海市轨道交通11号线龙华站位于徐汇区龙华镇龙华旅游城，龙华路东侧、龙华港西侧、后马路南侧地块内。与12号线龙华站采用通道进行换乘。　　11号线车站西侧为龙华楼及文物保护对象龙华塔。　　车站及建筑物分布如图5所示。　　三、场地地质条件　　1.地层分布　　场地地层复杂，其中对工程基坑开挖造成主要影响的土层有②层粉质粘土、③层淤泥质粉质粘土、③夹层砂质粉土、④1层淤泥质粘土、④2层粘质粉土夹粉质粘土、⑤2层砂质粉土、⑤3

6、-1层粉质粘土以及下部⑦2-1层粉细砂、⑦2-2层粉细砂。　　2.水文地质特征　　③夹层砂质粉土、④2层粘质粉土夹粉质粘土、⑤2层砂质粉土、⑤3-1层粉质粘土是对基坑开挖产生主要影响的潜水含水层，⑦2-1层粉细砂、⑦2-2层粉细砂，是对基坑底抗突涌稳定性产生主要影响的承压含水层。根据该场地的水文地质勘察报告分析，④2层粘质粉土夹粉质粘土、⑤2层砂质粉土、⑤3-1层粉质粘土作为一个统一的微承压含水层组。场区内典型的工程地质剖面图见图6。　　图6工程地质剖面　　四、研究方案与数据　　1.试验井平面　　11号线龙华站实际施工期间的降水井布置情况如下图

7、7。其中选取SVD4、SVD5、J3、J4作为试验井。SVD4、SVD5为超强真空管井，井深30m；J3及J4为常规真空管井，井深31m。为了便于同等条件对比，在实施过程中，所有的超强真空降水井及J3、J4都搭设辅助管理平台，J3、J4在基坑开挖滤管暴露后采用密封带密封暴露的滤管。　　2.流量对比　　研究期间（2010年9月24日至2011年1月5日，共104天）对试验期间对4口科研井的出水量数据进行了采集。经过统计，超强真空降水井的流量约在普通真空管井流量的1.5～3倍左右。　　研究期间科研井流量统计见图8。　　3.土样含水量对比　　疏干降水

8、运行后一个月，根据现场的施工条件，取淤泥质粘土层原状土样测土体含水量进行对比。　　4.真空度对比　　在超强真空降水井和普通真空管井的井口安装真空表进行