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真空管井复合降水技术应用研究

潘秀明  
【摘要】: 随着城市建设的不断发展,地铁交通也日益迅速发展。在地铁建设过程中,如何处理好地下水是一大难题。北京地铁施工中,采用常规降水方法很难疏干上层滞水、弱透水层、饱和土体中的水及含水层界面残留水,施工带水作业严重,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,是目前地铁工程施工亟待解决的降水难题。本文针对北京地区地铁施工降水难题,将真空技术与成熟的管井降水技术有机结合,提出真空管井复合降水新方法,并完成了室内物理模拟试验、现场工程试验、现场测试、基本理论及工程设计研究。本课题研究成果无论在理论还是在工程应用上,都具有重大的意义。主要研究工作如下: 通过室内物理模拟试验和现场试验均证明了真空管井复合降水技术用于解决弱透水层和界面残留水疏干难题的有效性;并且对不同地层中真空度、孔隙水压力等变化规律进行了研究,发现地层中真空度均有一定的影响范围,且真空度在水平方向上随距主井距离的增加而逐渐降低;在垂直方向上真空度随深度总的规律是先增加后降低,并随土层性质及深度的不同而变化;土层内孔隙水压力也呈现出与真空度类似的变化规律。 基于室内物理模拟试验和现场试验测试结果对真空管井复合降水引起的真空场、渗流场的分布特征进行了总结分析,真空场的有效影响半径与真空管井自身真空度大小、地层特性、地层埋置深度等有关。真空管井自身真空度越大,真空场的有效影响半径越大。同等条件下,同一土层埋置越深,真空场的有效影响半径越大;并在安北区间试验数据的基础上,采用数值分析进行了验证,得到了与现场测试结果相近的变化规律。 在理论研究基础上,对井深、真空影响半径、抽水影响半径、单井出水量等关键设计参数进行分析,给出了相应计算方法和经验公式,为该技术的推广应用提供技术支持;根据现场试验情况,提出了真空管井的主要结构参数及密封措施;研制了环保型密封材料及真空管井复合降水自动控制系统。


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