地铁车站降水方案-2010.08.doc

无锡市轨道交通号线工程基坑降水工程设计方案 1 无锡市轨道交通无锡市轨道交通号线工程号线工程 基坑降水工程设计方案基坑降水工程设计方案 编 制： 校 对： 审 核： 二一年八月一日 无锡市轨道交通号线工程基坑降水工程设计方案 1 目目 录录 1 工程概况1 2 工程地质与水文地质条件2 2.1 工程地质条件.2 2.2 水文地质条件.6 3 设计依据与降水目的7 3.1 设计依据.7 3.2 降水目的.7 4 降水设计方案8 4.1 工程地下水风险分析与对策.8 4.2 基坑底板抗突涌稳定性验算.8 4.3 降水设计思路.10 4.4 疏干设计.10 4.5 降压设计.11 4.6 降水井布设.12 5 抽水试验设计13 5.1 试验目的及任务13 5.2 抽水试验工作量13 5.3 试验方法设计14 5.4 抽水试验流程15 5.5 结果统计与分析15 6 管井构造与设计要求17 6.1 管井构造.17 6.2 设计要求.17 6.3 质量验收.17 7 成井施工工艺18 无锡市轨道交通号线工程基坑降水工程设计方案 2 7.1 前期准备.18 7.2 成井施工.18 7.3 洗井措施.20 7.4 特殊过程质量控制要求.21 8 降水运行管理22 8.1 降水运行工况.22 8.2 降水运行管理.24 8.3 工程排水措施.24 8.4 降水井保护.25 9 应急预案26 9.1 用电应急预案.26 9.2 降水井应急预案.26 10 施工管理总体筹划 .28 10.1 总体目标.28 10.2 施工安排和主要劳动力、材料、设备使用计划.29 10.3 施工现场的总体布置.31 10.4 现场排水系统布设.32 11 施工现场管理 .33 11.1 施工组织管理网络.33 11.2 现场质量管理措施.34 11.3 现场安全管理措施.38 11.4 现场文明施工管理措施.40 11.5 奖罚管理措施.42 12 封井方案 .43 12.1 封井原则.43 12.2 封井方案.43 13 附图 .48 无锡市轨道交通号线工程基坑降水工程设计方案 1 1 工程概况工程概况 为无锡地铁 1 号线的第座车站，站位于大道东侧绿化带 内，横穿规划路，有效站台区位于大道与规划路路口东南象限地 块绿化带内，为地下二层 10m 宽岛式站台车站，站前设单渡线，站后设交叉渡 线与出入段线相接，并预留远期正线南延的条件，交叉渡线范围结构无法设柱。 本站共设 4 个出入口，3 组风亭，近期实施的出入口 3 个，南侧 3 号出入口为 与周边地块开发结合的预留出入口。车站北端设置区间人防隔断门。 车站有效站台中心线里程为右 ck29+208.450（右线） ，车站起点设计里程 为：右 ck29+018.150，车站终点设计里程为：右 ck29+418.750。车站主体基坑 分为南、北两个基坑进行开挖，在距车站起点设计里程 98.8m 处设置临时封堵 墙，第一阶段开挖临时封堵墙南侧基坑，第二阶段开挖临时封堵墙北侧基坑。 本次降水工程主要为地铁 1 号线站主体结构，基坑具体性质见表 1- 1： 表1-1 基坑工程性质表 工程部位开挖深度(m)开挖面标高(m)围护方式围护深度(m） 北端头井17.219-12.21930 标准段 15.42916.23（下翻 梁16.63617.269） -10.429-11.23（下翻 梁-11.636-12.269） 27.528 南端头井18.02-13.02 地下连续墙 32 注： 本工程设计地面标高取平均地面标高+5.00m，深度则均以地面标高 计。 无锡市轨道交通号线工程基坑降水工程设计方案 2 2 工程地质与水文地质条件工程地质与水文地质条件 2.1 工程地质条件 车站基坑范围内各土层主要特征描述如下： (1)2层素填土：灰灰黄色，该层土为路基土及绿化带内素填土，路面 下0.3-0.4m为沥青路面，其下为三合土，以粘性土为主，混石灰，密实；路 基两侧绿花带中为素填土，含大量植物根茎及虫孔，土层结构松散。该层土 全场分布，工程特性差。 (3)1层粘土（第一硬土层）：第四系全新统上段河湖相沉积物，黄褐色 灰黄色，可塑硬塑，含铁锰质结核，夹青灰色条纹，有光泽，干强度高，韧 性高。 (3)2层粉质粘土夹粉土：第四系全新统上段河湖相沉积物，灰黄色，可 塑，局部软塑，含氧化铁斑点，夹青灰色条纹，稍有光泽，干强度中等，韧 性中等，下部以粉质粘土为主，夹粉土薄层，局部粉土含量较高。 (3)3-1层粉质粘土：第四系全新统上段河湖相沉积物，灰色，软塑流塑， 夹薄层粉土，局部为淤泥质粉质粘土与粉土互层，含云母碎屑，切面稍有光 泽，韧性中等，干强度中等。该层土在ck29+195.00ck29+284.00里程内分布。 (3)3层粉土夹粉质粘土：第四系全新统上段河湖相沉积物，灰色，很湿， 稍密-中密，夹薄层粉质粘土，含云母碎屑，切面粗糙无光泽，韧性低，干强 度低，摇振反应。 (5)1层淤泥质粉质粘土（第二软土层）：第四系全新统下段湖沼相沉积 物，灰色，流塑，含贝壳碎屑，切面光滑，稍有光泽，韧性中等，干强度中 等。 (6)1-1层粉质粘土：第四系上更新统上段河湖相沉积物，灰色灰褐色， 可塑硬塑，含钙质结核，团块状结构，切面光滑，有光泽，韧性高，干强 度高。 (6)1层粘土（第二硬壳层）：第四系上更新统上段河湖相沉积物，灰黄 色，硬塑，局部可塑，含铁锰质结核，切面光滑，有光泽，韧性高，干强度 无锡市轨道交通号线工程基坑降水工程设计方案 3 高。 (6)2-1层粉质粘土夹粉土：第四系上更新统上段河湖相沉积物，黄灰色 灰色，可塑，夹薄层粉土，含铁锰质氧化物，稍有光泽，干强度中等，韧性 中等。 (6)2层粉质粘土：第四系上更新统上段河湖相沉积物，黄灰色青灰色， 可塑，含铁锰质氧化物，切面较光滑，稍有光泽，韧性中等，干强度中等。 该层土在ck29+315.00ck29+421.00里程内分布。 (6)3层粉土：第四系上更新统上段河湖相沉积物，灰黄-灰色，很湿，中 密，含云母碎屑，韧性低，干强度低，摇振反应迅速，局部夹薄层粉质粘土。 该层土在ck29+049.00ck29+142.00里程内分布。 (7)1层粉质粘土：第四系上更新统上段滨湖河口相沉积物，灰色，软塑， 夹粉土团块，含少量云母碎屑，切面光滑，稍有光泽，韧性中等，干强度中 等。该层土在ck29+049.00ck29+142.00里程内缺失。 (7)2层粉砂(粉土)：第四系上更新统上段滨海-河口相沉积物，该层土在 本站点为粉土，灰色，很湿，中密，含云母碎屑，韧性低，干强度低，摇振 反应迅速。该层土在ck29+049.00ck29+142.00里程内分布。 (7)4层淤泥粉质粘土：第四系上更新统上段湖沼相沉积物，灰色，流塑， 局部软塑，含少量贝壳碎屑，切面光滑，稍有光泽，韧性中等，干强度中等。 (8)1层粉质粘土：第四系上更新下段河湖相沉积物，黄灰色，可塑硬 塑，含钙质结核，切面光滑，稍有光泽，韧性中等，干强度中等。 (8)2-2层粉土夹粉质粘土：第四系上更新统下段滨海-河口相沉积物，灰 色，很湿，中密，夹少量粉质粘土，含云母碎屑，韧性低，干强度低，摇振 反应迅速。 (8)3层粉质粘土：第四系上更新统下段滨海-河口相沉积物，灰色灰 黄色，可塑，含钙质结核，切面光滑，稍有光泽，韧性中等，干强度中等。 各土层的特征详见下表 2-1。 表 2-1 地层特性表 无锡市轨道交通号线工程基坑降水工程设计方案 4 渗透系数(cm/s) 层号 土层 名称 含水量 () 重度 (kn/m3)垂直 kv水平 kh (3)1粘土25.3320.06.1010-8 (3)2 粉质粘土夹 粉土 29.0119.31.2210-61.6410-6 (3)3-1粉质粘土30.819.21.3910-72.1110-7 (3)3 粉土夹粉质 粘土 30.2819.32.3610-41.5210-4 (5)1 淤泥质粉质 粘土 29.5919.53.9810-55.6510-5 (6)1-1粉质粘土25.1020.28.0410-72.3910-6 (6)1粘土24.9620.26.8010-89.2010-8 (6)2-1 粉质粘土夹 粉土 27.4119.87.2410-57.4110-5 (6)2粉质粘土28.2019.92.1410-71.3710-6 (6)3粉土29.7219.42.9610-62.9910-5 (7)1粉质粘土32.8619.24.7510-52.8610-5 (7)2 粉砂（粉土） 30.9219.56.1510-53.8510-5 (7)4 淤泥质粉质 粘土 32.3719.21.2510-52.7810-5 (8)1粉质粘土27.8419.70.1310-70.7810-7 (8)2-2 粉土夹粉质 粘土 27.0819.9 (8)3粉质粘土25.5120.0 (8)4粉砂30.1919.2 无锡市轨道交通号线工程基坑降水工程设计方案 5 层号 土层 名称 含水量 () 重度 (kn/m3) 渗透系数(cm/s) 垂直 kv水平 kh (8)5粉质粘土24.9320.0 上述各土层的分布埋藏情况详见“典型工程地质剖面图” 无锡市轨道交通号线工程基坑降水工程设计方案 6 jz-iv09-xl5 3.66 jc-08-xzc1 3.20 jz-iv09-xl4 2.58 jz-08-xzc1 4.43 jz-08-xl15 3.65 jz-08-xl14 4.41 jz-08-xl10 4.31 jz-08-xl8 3.56 jc-08-xl4 3.15 jz-08-xl5 3.57 jz-08-xl4 3.45 jz-iv09-xl1-4 3.97 jc-08-xl2 3.88 jz-iv09-xl1-2 3.81 jz-08-xl1 3.27 jz-iv09-xl1 3.79 图 2-1 典型工程地质剖面 （6）3 粉土层 （7）2 粉砂（粉土） 层层 无锡市轨道交通号线工程基坑降水工程设计方案 7 2.2 水文地质条件 对本工程有影响的孔隙微承压含水层主要分布在(3)3层粉土夹粉质粘土， 该层土属富水性中等的有压含水层，且与周边河道存在一定的水力联系，地下 水接受河水补给充分。当地下工程施工时，在挖至(3)3层时坑底及坑壁将会产 生涌土、冒砂等现象，引起坑壁坍塌，因此，工程施工时，应采取降水、止水 措施。 本站 39 轴北侧坑底下 11.1m16.6m 左右有第承压含水层组(6)3层粉土， 该层土以粉土为主，含水量中等，承压水头标高为-1.50m（水位埋深约为 6.5m） ，5 18 轴坑底下 16m21.6m 左右另有第承压含水层组(7)2层粉砂(粉 土)，承压水头标高为-4.944m（水位埋深约为 9.9m） 。 无锡市轨道交通号线工程基坑降水工程设计方案 8 3 设计依据设计依据与降水目的与降水目的 3.1 设计依据 （1） 建筑地基基础设计规范gb50007-2002 （2） 供水水文地质勘察规范gb50027-2001 （3） 建筑基坑支护技术规程jgj120-99 （4） 建筑与市政降水工程技术规范jgj/t111-98 （5） 建筑工程施工质量验收统一标准gb50300-2001 （6） 供水水文地质手册 （7）无锡地铁号线站相关勘察资料 （8）无锡地铁号线站相关设计图纸 3.2 降水目的 根据本工程基坑开挖及基础底板结构施工要求，本方案设计降水的目的为： （1）疏干开挖范围内土体中的地下水，方便挖掘机和工人在坑内施工作业； （2）降低坑内土体含水量，提高坑内土体强度； （3）降低下部承压含水层的水位，减少坑底隆起和围护结构的变形量，防 止基坑底部突涌的发生，确保施工时基坑底板的稳定性。 无锡市轨道交通号线工程基坑降水工程设计方案 9 4 降水设计降水设计方案方案 4.1 工程地下水风险分析与对策 根据本工程场地条件、工程地质条件与水文地质条件分析，我们认为在本 工程施工过程中，主要存在着以下工程地下水风险。 1）潜水及微承压水影响基坑开挖 本工程浅层主要含水层为杂填土和(3)2层粉质粘土夹粉土中的潜水含水层， (3)3层粉土夹粉质粘土微承压含水层。(3)2层、(3)3层土层重力水含量较大，在 开挖前若不采取措施降低该层的含水量，将造成开挖面大量积水，影响开挖面 的正常施工；同时在动荷载的作用下土体产生液化现象，施工机械难以在开挖 面上进行操作；较大的含水量也使得土体自立性差，影响开挖效率。 针对开挖范围内土层的风险特点，通常在基坑内布设疏干管井，在基坑开 挖前进行一定时间的预抽水，降低土层的含水量，方便土方开挖及开挖面的正 常施工。 2）承压水突涌 本工程基坑底板开挖深度较大，基坑开挖需考虑浅层分布的承压含水层(6) 3层及 (7)2层对基坑的影响。因此，在工程施工过程中，承压水突涌是本工程 施工最大的风险之一。 针对承压水突涌风险，布设降压井进行减压降水是常用的工程降水措施。 4.2 基坑底板抗突涌稳定性验算 针对承压含水层，进行基坑底板抗突涌稳定验算。 基坑底板抗突涌稳定性条件：基坑底板至承压含水层顶板间的土压力应大 于安全系数下承压水的顶托力。即：hs fswh 其中：h 基坑底至承压含水层顶板间距离(m)； s 基坑底至承压含水层顶板间的土厚度加权平均重度(kn/m3)； h 承压含水层顶板以上的承压水头高度(m)； 无锡市轨道交通号线工程基坑降水工程设计方案 10 w 水的重度(kn/m3)，取 10kn/m3； fs 基坑抗突涌安全系数，取 1.10； 图 4-1 基坑底板抗突涌验算示意图 1）(6)3层抗突涌稳定性验算 (6)3粉土层为场区第一承压含水层，在场区呈透镜体状分布，主要分布在 138 轴，根据勘察资料(6)3层初始水位标高取-1.50m。选取 jc-08-x18 作为 计算参考孔，其(6)3层层顶标高为-22.19m，计算(6)3层承压水顶托力： fswh=1.1010（22.19-1.5）=227.6kpa，计算基坑的临界开挖面标高为- 10.83m（埋深 15.83m） 。 根据(6)3层的分布范围，基坑的降压情况见下表： 表 4-1 基坑底板抗突涌稳定性验算表（(6)3层） 工程部位 开挖面标高 (m) 承压水顶托 力(kpa) 上覆土压力 (kpa) 水位降深 （m） 控制水位标高 （m） 北端头井-12.219199.52.55-4.05 标准段325轴 -10.429- 10.81（下翻梁- 11.636-12.089） 235.7228.0（下 翻梁 204.6202.2） 0（下翻梁 2.092.31） -1.5（下翻梁 -3.59- 3.81） 标准段2538轴 -10.81-11.01（下 翻梁-12.089- 12.269） 227.6 228.0224.0（下 翻梁 202.2198.5） 00.33（下 翻梁 2.312.64） -1.5- 1.83（下翻梁 -3.81- 4.14） 无锡市轨道交通号线工程基坑降水工程设计方案 11 根据以上计算可以看出，北端头井、标准段 2538 轴和标准段 338 轴有下 翻梁分布的区域需要降压，本工程需降压区域下翻梁主要分布在 611 轴、 1416 轴、2133 轴、3638 轴。 2）(7)2层抗突涌稳定性验算 (7)2层为第二承压含水层，根据勘察资料其初始水位标高取-4.944m，该区 域在场区亦呈透镜体状分布，主要分布在 417 轴，选取钻孔 jz-08-x14 作为 计算参考孔，其(7)2层层顶标高为-26.95m，计算(7)2层承压水顶托力： fswh=1.1010（26.95-4.944）=242.1kpa；计算基坑的临界开挖面标高为- 14.73m（标高 19.73m） 。 因本工程基坑开挖深度均小于临界值，故本工程不需要对(7)2层降压。 4.3 降水设计思路 根据以上的计算可以看出，为了方便基坑的开挖作业，并且保证基坑的安 全开挖，我们需要疏干开挖范围内土层中的含水量。同时，也需要考虑降低车 站基坑下部(6)3层承压含水层的水位。 1）开挖范围内土层疏干降水 基坑上部的含水层主要杂填土组成的潜水含水层、(3)2粉质粘土夹粉土层 及微承压含水层(3)3粉土夹粉质粘土层，(3)3层重力水含量高，极易引发流砂、 塌方等工程问题，疏干效果不好则严重影响基坑开挖、坑内作业和工程安全。 根据土层特性，采用管井对开挖范围内土层进行疏干降水，基坑内水位应控制 在开挖面以下 1m。 2）(6)3层减压降水 (6)3层在本工程中呈透镜体状，其主要分布于车站主体结构 138 轴区域 内，考虑到本工程中车站主体结构基坑围护未隔断承压含水层，故针对各自承 压含水层采用单独布置降压井的减压方式。 因场区承压含水层(6)3层与(7)2层联通，含水层之间存在越流补给，故在降 水正式施工前应进行实际抽水试验，检验降水效果，验证方案的可行性，必要 时对降水方案进行优化设计。 无锡市轨道交通号线工程基坑降水工程设计方案 12 4.4 疏干设计 采用围护明挖施工时，需及时疏干开挖范围内土层中含水，保证基坑干开 挖的顺利进行。因此，开挖前需要布设若干疏干井，对基坑开挖范围内土层疏 干。疏干井单井有效面积取 230m2。 坑内降水井数量计算公式： n = a / a井 式中：n 基坑内降水井数量(口)； a 基坑面积 (m2)； a井 单井有效降水面积 (m2)； 综合考虑潜水含水层地质条件、基坑形状及开挖因素，本工程疏干降水井 的数量布置情况如下表： 表 4-2 疏干所需降水井设计 工程名称面积（m2）井数（口）井号 站1910+607034j1j34 综合考虑地层特性、井损及水力梯度等对降水的影响，疏干井的深度设计 为开挖面以下约 4m。基坑内共布置 34 口疏干井，井号为 j1j34，深度为 2022m。 具体各井管平面位置、布设尺寸及井结构详见附图。 4.5 降压设计 根据井群公式估算降压井间距，参考公式如下。 0 01 2 0.3661 lglg cn q srrrr kmn 式中： sc观测点水位降深值（本工程为抽水井距两井中心的距离） ，m q0抽水井出水量，m3/d m含水层的厚度，m k渗透系数，m/d r0影响半径（） ，m 0 10 w rsk r1、r2rn计算点至各井点的距离，m 无锡市轨道交通号线工程基坑降水工程设计方案 13 (6)3层承压含水层渗透系数 k 取 1.5m/d，含水层厚度取平均厚度 m 为 4.0m，单井出水量 q0取 48m3/d。 根据以上公式，计算单井抽水时，不同观测点水位变化预测情况如下图所 示： （6）3层距离降深曲线 0 1 2 3 4 5 020406080100 距离（m） 降深（m） 图 4-3 (6)3层单井抽水不同观测点水位变化图 本工程需要降压的主要含水层为(6)3层，(6)3层主要分布于 138 轴，北端 头井的水位降深为 2.55m，标准段下翻梁水位降深为 2.092.64m。根据以上公 式考虑基坑减压降水的安全储备及水位观测，基坑中共布置(6)3层降压井 10 口 （含观测兼备用井）井号为 y1y10，深度为 33m。 具体井位及井结构见附图。 4.6 降水井布设 根据以上计算，本工程中降水井的布置情况如下所示： 共布置 34 口疏干井，井号为 j1j34，井结构施工参数如下： j1j2（共 2 口）：深度为 21m，滤管埋深为 6.009.00m、11.0016.00m、18.0020.00m，4.0021.00m 深度内回填 滤料，04.00m 深度内填粘土； j3j32（共 30 口）：深度为 20m，滤管埋深为 6.009.00m、11.0015.00m、17.0019.00m，4.0020.00m 深度内回填 滤料，04.00m 深度内填粘土； j33j34（共 2 口）：深度为 22m，滤管埋深为 6.009.00m、11.0017.00m、19.0021.00m，4.0022.00m 深度内回填 无锡市轨道交通号线工程基坑降水工程设计方案 14 滤料，04.00m 深度内填粘土； 基坑内共布置(6)3层降压井 10 口（含备用兼观测井） ，井号为 y1y10， 深度为 33m，滤管埋深为 28.0032.00m，26.0033.00m 深度内回填滤料， 23.0026.00m 深度范围内回填优质粘土；0.0023.00m 深度内填粘土。 具体井位及井结构见附图。 5 抽水试验设计抽水试验设计 5.1 试验目的及任务 根据围护设计资料及勘察资料，对本工程中有重要影响的承压含水层为(6) 3粉土层，由于本工程地层变化大，施工周期较长，为了更好的了解场地承压水 的变化规律，确定承压水水位与抽水影响范围，获取相关含水层的水力参数， 了解含水层的水力特性，为后期降水方案优化设计提供依据，因此，在正式降 水施工之前需要进行现场实际抽水试验，其主要目的为： （1）通过现场抽水试验确定对本工程有重要影响的承压含水层(6)3层的 初始水位，并了解地层水位的变化规律； （2）测定(6)3层的单井涌水量，分析单井涌水量与抽水影响范围； （3）通过对试验数据的分析，了解场区的地层特征，计算(6)3层承压含 水层的水文地质参数； （4）通过群井抽水试验了解群井降水效果，验证降水方案的可行性； （5）通过抽水试验，为拟建工程基坑降水工程提供合理的降水设计依据； （6）通过抽水试验停抽后的水位恢复试验，了解场地承压水的恢复特征， 为后期降水运行管理与用电、备用物资保障提供依据。 根据抽水试验的目的，确定本次抽水试验的主要任务为： （1）抽水试验井的设计与施工； （2）抽水试验的实施（主要包括水位及流量的观测） ； （3）水文地质参数的计算与分析； （4）抽水试验结果的统计与分析。 无锡市轨道交通号线工程基坑降水工程设计方案 15 5.2 抽水试验工作量 5.2.1 试验场地的选择 本次降水试验选用场区工程井作为抽水试验井，根据岩土工程勘察报告中 水文地质条件的分析与本次抽水试验的目的，抽水试验场地按照以下原则选择： （1）试验场地具备施工条件、不影响未来施工场地的布置； （2）试验场地布置在排水、用电便利的范围内； （3）试验场地内的抽水试验不会对周围环境及建筑产生影响。 5.2.2 试验井的设置 本次抽水试验利用 3 口工程井作为试验井，具体各试验井的井结构见表 5- 1。 表 5-1 试验井结构参数表 井号含水层 井深 （m） 管径 （mm） 过滤器埋 深（m） 砾料埋深 （m） y6y8(6)3层3327328322633 5.2.3 试验设备 本次抽水试验的试验设备需要如下： (1) 抽水设备：深井水泵 2 台 (2) 水位计：3 套 30m 量程 (3) 流量表 2 个 5.3 试验方法设计 本次抽水试验共分两大部分进行，具体各部分的试验安排如下： 1) 第一组 单井抽水试验 利用 3 口降压井 y6y8 进行单井抽水试验，其中 y6 为抽水井，y7、y8 为观测井，抽水及观测时间为 1 天； 试验的主要目的为： 测定(6)3层承压含水层的水位和单井出水量； 通过对单井试验数据分析，计算含水层的水力参数及降水的影响范围。 2）第二组 群井抽水试验： 无锡市轨道交通号线工程基坑降水工程设计方案 16 单井抽水试验结束，开启降压井 y8 抽水，观测 y7 的水位，抽水时间为 1 天； 试验的主要目的为：检验降水效果，验证降水方案的可行性，为优化设计 及降水运行提供依据。 3）第三组 水位恢复试验： 抽水试验结束，停止抽水，观测 y7 的水位恢复规律，并记录，观测时间 为 1 天； 试验的主要目的为：了解(6)3层的水位恢复速率。 抽水试验过程见表 5-2。 表 5-2 抽水试验过程一览表(6)3层) 试验安排试验方式抽水井号观测井号试验目的试验周期 第一组 单井抽水试 验 y6y7、y8 单位涌水量、 求水力参数 1d 抽观结合 第二组 群井抽水试 验 y6、y8y7 检验降水效 果 1d 抽观结合 第三组 水位恢复试 验 y7 了解水位恢 复速率 1d 观测 注：每组抽水试验结束需对抽水井的动水位进行实测，抽水试验具体时间 安排可根据现场试验情况进行合理调整。 本次抽水试验为一期抽水试验安排，抽水试验完毕对后期施工方案进行优 化设计，并在二期降水井施工后对降压井进行试抽水试验，以检验降水效果。 5.4 抽水试验流程 抽水观测时间按开泵后规定的时间间隔进行，水位观测时间顺序为： 15、10、15、20、25、30、40、50、60、90、120 ，以后每隔 30min 观测一次，至 8h 后每 1h 观测一次，至 20h 后每 2h 观测 一次，直至抽水停止。停止后观测恢复水位，时间间隔同抽水试验。 抽水时同时进行水量观测，观测时间间隔为 30min，采用流量表读数，精 度应读到 0.1m3。若发现水量过小而水位降低缓慢，可考虑改用流量较大的水 无锡市轨道交通号线工程基坑降水工程设计方案 17 泵，流量观测次数与地下水位观测同步。在整个抽水试验的过程中，抽水井的 出水量应保持常量，若前后两次、观测的流量变化超过5%时，应及时调整。 根据实际出水量为施工阶段的井结构、数量进行合理调整。 5.5 结果统计与分析 抽水试验结束后，需要对抽水过程中所采集的数据进行统计与分析，分析 得出结果，将该结果应用于后续降水方案的优化设计中。 试验结果统计与分析主要内容有： （1）计算单井出水量： 通过对各观测井抽水时稳定水量资料的统计与分析，计算(6)3层的单井出 水量，为后期方案设计降水井位置和结构及抽水运行时配备设备提供参考依据。 （2）验证方案的可行性 通过抽水试验分析计算，确定试验土层的抽水的影响范围，验证降水方案 是否可行，并进行可能的降水方案优化； （3）计算承压含水层水力参数 绘制各观测井 st、lgslgt 以及 slgt 曲线，直观反映两者联系； 选取适当的求参方法进行求参计算，求出承压含水层水力参数。 无锡市轨道交通号线工程基坑降水工程设计方案 18 6 管井构造与设计要求管井构造与设计要求 6.1 管井构造 （1）井壁管：井壁管均采用焊接钢管，降水井井壁管直径均为 273mm； （2）过滤器（滤水管）：滤水管的直径与井壁管的直径应相同；所有滤水 管外均包一层 30 目40 目的尼龙网，尼龙网搭接部分约为 20%50%；尼龙 网包好用铁丝捆绑牢实； （3）沉淀管：滤水管底部搭接 1.00m 沉淀管，防止井内沉砂堵塞而影响 进水；沉淀管底口用铁板封死。 6.2 设计要求 （1）井口高度：井口应高于地表以上 0.20m0.50m，以防止地表污水渗 入井内； （2）围填滤料：疏干井的滤料填至地面以下 4m，降压井的滤料根据设计 图纸进行填充（本工程为滤管以上 2m） ； （3）粘土封孔：在滤料围填面以上采用粘土填至地表并夯实，并做好井口 管外的封闭工作。 详细滤料及粘土埋填情况见附图。 6.3 质量验收 （1）井身偏差：井身应圆正，上口保持水平，井的顶角及方位角不能突变， 井身顶角倾斜度不能超过 1 度，井管与井深的尺寸偏差不得超过全长的正负千 分之二； （2）出水含砂量：抽水稳定后，出水含砂量不得超过 2 万分之一(体积比)； 无锡市轨道交通号线工程基坑降水工程设计方案 19 （3）井内水位：抽水稳定后，井内的水位应处于安全水位以下。 7 成井施工工艺成井施工工艺 7.1 前期准备 7.1.1 测放井位 根据设计图纸测放井位，井位测放完毕后应做好井位标记，方便后期施工。 若布设井位无法正常施工，应及时沟通、处理，必要时适当调整井位。 7.1.2 埋设护口管 埋设护口管时，护口管底口应插入原状土层中，管外应用粘性土或草辫子 封严，防止施工时管外返浆，护口管上部应高出地面 0.10m0.30m。 7.1.3 安装钻机 安装钻机时，为了保证孔的垂直度，机台应安装稳固水平，大钩对准孔中 心，大钩、转盘与孔的中心三点成一线，严把开孔关，钻头与钻杆连接处带两 根钻铤，并且，弯曲的钻杆不得下入孔内。 7.2 成井施工 降水井施工机械设备选用 gps-10 型工程钻机及其配套设备。成孔时采用 正循环回转钻进泥浆护壁的成孔工艺。 7.2.1 钻进成孔 上部钻进采用轻压慢转，钻压为 1535kn，转速 2050rpm。成孔施工 采用孔内自然造浆，钻进过程中泥浆密度控制在 1.101.15，当提升钻具或停 工时，孔内必须压满泥浆，以防止孔壁坍塌。 泥浆循环宜在泥浆箱中进行循环，在现场不具备泥浆箱的条件下，可考虑 在基坑中开挖一个小泥浆池进行泥浆循环。 7.2.2 清孔换浆 无锡市轨道交通号线工程基坑降水工程设计方案 20 钻孔钻进至设计标高后，在提钻前将钻杆提至离孔底 0.50m，进行冲孔清 除孔内杂物，同时将孔内的泥浆密度逐步调至 1.10，孔底沉淤小于 30cm，返 出的泥浆内不含泥块为止。使用完后的泥浆通过泥浆箱运出场地进行处理。 7.2.3 下井管 井管进场后，应检查过滤器的缝隙是否符合设计要求。首先必须测量孔深， 并对井管滤水管逐根丈量、记录。封堵沉淀管底部，为保证沉淀管底部封堵牢 靠，下部封堵铁板不小于 6mm。 其次要检查井管焊接，井管焊接接头处应采用套接型，套接接箍长 20mm，套入上下井管各 10mm；套管接箍与井管焊接焊牢、焊缝均匀，无砂 眼，焊缝堆高不小于 6mm。 检查完毕后开始下井管，下管时为保证滤水管居中，在滤水管上下两端各 设一套直径小于孔径 5cm 的扶正器（找正器） ，扶正器采用梯形铁环，上下部 扶正器铁环应 1/2 错开，不在同一直线上。 7.2.4 围填滤料 填滤料前在井管内下入钻杆至离孔底 0.30m0.50m，井管上口应加闷头 密封后，从钻杆内泵送泥浆进行边冲孔边逐步调浆使孔内的泥浆从滤水管内向 外由井管与孔壁的环状间隙内返浆，使孔内的泥浆密度逐步调到 1.05，然后开 小泵量按井的构造设计要求填入滤料，并随填随测滤料的高度，直至滤料下至 预定位置。 填滤料时，根据孔口返水情况调整泵量。填滤料过程中要跟踪滤料上返高 度。 具体成井施工流程见图 7-1。 无锡市轨道交通号线工程基坑降水工程设计方案 21 图 7-1 成井施工流程图 7.3 洗井措施 在提出钻杆前利用井管内的钻杆接上空压机先进行空压机抽水，待井能出 水后提出钻杆再用活塞洗井。活塞直径与井管内径之差约为 5mm 左右，活塞 杆底部必须加活门。洗井时，活塞必须从滤水管下部向上拉，将水拉出孔口， 对出水量很少的井可将活塞在过滤器部位上下窜动，冲击孔壁泥皮，此时应向 无锡市轨道交通号线工程基坑降水工程设计方案 22 井内边注水边拉活塞。当活塞拉出的水基本不含泥砂后，可换用空压机抽水洗 井，吹出管底沉淤,直到水清不含砂为止。洗井完毕后，试抽成功则代表成井完 成。 空压机 排水管 泥浆池 井管 进气管 阀门 图 7-2 空压机洗井原理示意图 7.4 特殊过程质量控制要求 针对本工程降水施工过程中的特殊过程，应按表 7-1 中所列进行质量控制。 表 7-1 特殊过程质量控制要求 序号检查项目技术要求检查数量 1成孔直径(mm)井管外径 280mm全数 偏差0.20m50%井数 2井管沉设深度(m) 偏差0.15m全数 3井管间距（m）偏差1.00m50%井数 4滤料规格d50=612 倍 d50全数 5滤料围填 高出滤管顶 2m 以上，滤料体积 95% 全数 6孔口段粘土封填不得使用粉性土，厚度1.5m50%井数 无锡市轨道交通号线工程基坑降水工程设计方案 23 8 降水运行管理降水运行管理 8.1 降水运行工况 8.1.1 疏干降水运行工况 疏干降水应提前 20 天加载真空负压开始运行，以保证开挖范围内土方的干 开挖。 在疏干降水前，监测单位应及早施工坑外潜水位观测孔。潜水水位观测孔 施工完成后及时开启疏干井进行疏干降水。一般正常情况下，疏干井基本保持 连续抽水。出现降水异常时，根据需要进行调整。 加载负压真空抽水时，每 34 口井配备 1 台真空泵，每口井单用一台潜 水泵，要求潜水泵的抽水能力应满足单井的最大出水量，预抽水期间真空管路 的真空度大于-0.06mpa，潜水泵和真空泵同时开启，抽水安装示意图见图 8- 1。 真空泵 排水沟 真空表 真空管 排水管 电缆线 潜水泵 井口密封 泵线 图8-1 真空负压疏干井抽水示意图 8.1.2 减压降水运行工况 含水层的初始水位标高为-1.5m，根据计算，(6)3层水位降深较小。按照抗 突涌稳定性验算公式：hs fswh，安全系数取 1.1，计算其临界 开挖深度为-10.83m，即在基坑开挖至最后一层时开始减压降水。水位的观测， 无锡市轨道交通号线工程基坑降水工程设计方案 24 可根据基坑内设置的观测井进行水位观测。 结合基坑开挖工况，(6)3层按表 8-1 进行抽水安排，开挖深度以下的不同开 挖深度控制水位埋深表如下： 无锡市轨道交通号线工程基坑降水工程设计方案 25 表 8-1 基坑降压抽水运行工况表（(6)3层） 基底稳定性分析按需降水工况（开启井号） 水头标高 （m） 工程部位基底标高 （m） 含水层顶 标高 （m） 土压力 pcz （kpa） 水压力 pwy（kpa ） 是否降压 (安全系数) 需降低 水头的高 度（m） 安全水位 临界开挖 标高 第一、二、三层土 开挖 第四层土开挖第五层土开挖。 。 。 北端头井-12.219199.5是2.55-4.05 不需降水/加强降 水井保护 不需降水/进一步 加强降水井保护 前 23 天开始抽 水/ y1、y2 。 。 。 -1.5(方案阶 段) 车站主体 结构标准段 338 轴 下翻梁- 11.636- 12.269 -22.19 204.619 8.5 227.6 是2.092.64 -3.59- 4.14 -10.83 不需降水/加强降 水井保护 前 23 天开始抽 水/ y3y7、y9、y1 0 ？(开挖阶段 实测) 。 。 。 注：（1）抽水运行过程按照各层各区域的开挖工况开启降压井，并利用未抽水降压井进行水位观测，以检验抽水时基坑内其它区域的水位降深，降压工作在满足基坑开挖要求的前提下做到按需 降水。 （2）降压井在基坑开挖至临界深度前 23 天开启，以保证开挖过程中水位降至安全水位。 （3）降压工作原则上应经设计验算并发出停抽指令后方可停止，一般在底板施工完毕强度到达后(约一周)可考虑停止；若考虑在结构回筑期间仍需降压，可适当减小安全系数. 无锡市轨道交通号线工程基坑降水工程设计方案 26 8.2 降水运行管理 （1）降水运行前，降水井应合理布设排水管道并便于接入施工现场排水设 施； （2）降水运行前应做好降水供电系统，配备独立的电源线； （3）所有抽水井应在供电电箱插座、抽水泵电缆插头及排水管上做好对应 的标示，并在每次发生变动时进行相应的标示变更，便于抽水运行管理；供电 电箱应定期进行检查并备有检查记录； （4）降水正式运行前降水工人应熟悉水泵开启、电路切换，以确保降水连 续进行，避免因供电原因造成井底突水； （5）降水前各降水井均应测量其井口标高、静止水位并进行相关记录； （6）正式降水前必须进行试运行，进一步检验供电系统、抽水设备、排水 系统及应急预案能否满足降水要求；试运行结果进行记录并备案，根据试运行 结果，对于无法满足降水要求的部分进行相应整改； （7）疏干井应成井一口投入降水运行一口，并尽可能保证在基坑正式开挖 前 20 天抽水，确保能及时疏干基坑开挖范围内土体并降低其水位在当前开挖面 以下 1m。 （8）基坑开挖后，疏干井割管时应及时测量井深，及时采取清淤措施； （9）抽水过程中各应做好抽水井流量及观测水位观测数据记录；降水井水 位观测时可考虑利用一口抽水井抽水后静止 12 小时测量其水位； （10）降压工作应经设计验算并发出停抽指令后方可停止，一般在基坑底 板全部施工完毕强度到达时方可考虑停止； （11）降水停止并提泵后应及时将井封闭，补好盖板。 8.3 工程排水措施 工程降水抽取地下水，减少基坑开挖范围内土体中含水量，这就要求施工 现场必须有合适的排水设施已满足工程降水的需求，确保降水运行排水的顺畅， 保障降水效果。 对于施工现场的排水设施，应根据工程实际情况进行设计，但一般应满足 以下要求： 无锡市轨道交通号线工程基坑降水工程设计方案 27 （1）排水设施应满足工程降水最大出水量的需求，并保障排水的顺畅； （2）应尽量缩短降水井与排水设施之间的距离，减少降水井排水的沿程水 头损失，降低抽水设备的扬程消耗； 根据本工程排水的需求，建议在基坑边设计施工规格 50cm60cm 的排水 沟接入市政排水管道。接入市政排水管道前设置一个小型沉淀池对排出的地下 水进行沉淀处理，避免造成市政排水管道的淤塞。 图 8-2 排水沟剖面示意图 8.4 降水井保护 （1）坑内降压井位尽可能靠近支撑边，沿支撑的垂直向离支撑约 80cm100cm； （2）加强井管焊接质量的检查。按照设计要求严格控制焊接质量。焊缝要 均匀，无砂眼，焊缝堆高不小于 6mm。确保后期基坑开挖焊缝不漏水。 （3）所有降水井应设置醒目的标记，弄好夜间施工反光带，加强人工值班 保护。 无锡市轨道交通号线工程基坑降水工程设计方案 28 9 应急预案应急预案 9.1 用电应急预案 9.1.1 双电源保证 建议总包方在施工现场提供两路工业用电，降水运行中应保证一路工业用建议总包方在施工现场提供两路工业用电，降水运行中应保证一路工业用 电停电后另一路工业用电能及时使用，保证停电电停电后另一路工业用电能及时使用，保证停电 10 分钟内能将确保降压井的电分钟内能将确保降压井的电 源得到更换，确保在基坑开挖过程中降水不得长时间中断，否则造成的后果无源得到更换，确保在基坑开挖过程中降水不得长时间中断，否则造成的后果无 法估量，影响基坑的安全。法估量，影响基坑的安全。 9.1.2 电源切换流程 电源切换时电工、发电机工和降水人员要统一指挥，协调操作，各负其责。 切换电源时，各位置工作人员职责如下： （1）发电机操作工：在发电机所在位置，迅速启动发电机，待正常之后立 即通知电工切换电源； （2）电工：位于双向闸刀位置，接到发电机工的指令后，迅速切换电源； （3）降水班人员：位于各降压井启动箱和分电箱位置，根据启动箱指示灯 状态或电表状态随时合上开关并启动指定按钮。 以上工作人员必须在断电 10 分钟内各就各位，确保 10 分钟内恢复降水运 行。 断电应急处理工作流程图如下： 9.1.3 其他注意事项 （1）切换电源会造成所有水泵停止工作，切换电源时降水人员必须在启动 箱旁随时准备启动水泵； （2）若采用发电机，则先发电后切换电源，且必须在发电机工作稳定后方 可切换；一旦恢复供电，先切换电源，再关闭发电机，且必须是在供电工作稳 定后方可切换。 9.2 降水井应急预案 9.2.1 设置备用井 降水井在实际运行中，由于各种原因，可能出现损坏的情况，而造成降水 无锡市轨道交通号线工程基坑降水工程设计方案 29 工程的中断。为了避免出现这种情况，在降水方案设计的时候，我们考虑在布 设降水井的时候适当地布设若干口降水备用兼观测井。 9.2.2 启动备用井 备用井在降水运行过程中并不一直使用，但当其他工作井出现问题时，就 要立即启用备用井，立即将备用井投入使用，确保降水运行效果。 9.2.3 配备降水备用物资 降水井在实际运行中，由于各种原因，可能出现机械损坏的情况，而造成 降水工程的中断。为了避免出现这种情况，在进行物资配备时，应适当考虑配 备降水备用物资，在现使用物资出现异常时，及时更换备用物资，确保降水运 行的顺利进行。 9.2.4 成立降水应急抢险队伍 组织成立降水应急抢险队伍，对施工过程中降水引发的各种异常及时采取 相应的应急抢险措施，相应管理人员、成井队伍、降水物资应在 5 小时内赶赴 现场，确保施工安全。 应急处理工作流程为：发生突发事件报告公司相关管理部门和总包项目 部相关负责人及时分析事件形成原因协商达成一致意见展开抢险工作 完成应急处理并总结相关经验恢复正常施工。 无锡市轨道交通号线工程基坑降水工程设计方案 30 10 施工管理总体筹划施工管理总体筹划 10.1 总体目标 鉴于降水工程是基坑工程建设中的重要组成部分。本工程为无锡重大工程 之一，基坑开挖深度大，降水井数量较多，要求降水设计方案科学合理，施工 方案安全可靠，管理信息化程度高。对此，针对本工程的特点结合我公司多年 的降水施工经验按照设计要求给出合理化建议。同时，严格组织好现场施工队 伍，积极配合总包方安排好现场施工生产任务，全力以赴，做好施工前期准备 和施工现场总体规划布置。我们一定发挥我公司施工技术和各项管理的优势， 建立完善的管理组织机构，落实严格的责任制，实施项目管理，通过对劳动力、 设备、材料、资金、技术、方法和信息的优化处置，实现工期、质量、安全生 产及社会信誉的预期目标。 10.1.1 工期目标 在本降水工程开工前期，针对总承包方的总体工期计划，结合降水设计方 案制定专项工程的工期目标。根据降水工程的工期目标编写施工方案，筹备人 力、物力、财力，在具备开工条件后，立即展开施工，确保总包方的总体施工 进度计划。 在本降水工程开工前期，针对施工方案、人力物力等合理筹划，积极准备。 在具备开工条件后，立即展开施工，确保总包方的总体施工进度计划。 10.1.2 质量目标 杜绝一切技术质量事故，工序、成井、资料等分项工程一次验收合格率达 到 100，总体工程一次验收合格。 顾客满意度：用户满意率 100%。 本工程是无锡市重大工程之一，严格配合总包方的施工要求。我公司在本 工程实施过程中，树立“质量第一，预防为主”的指导思想，坚持“计划、执 行、检查、处理”的循环工作方法，不断改进过程控制，严格贯彻执行建设部、 无锡市和公司有关建设工程质量管理办法和质量保证措施，开展工程质量管理 活动。 10.1.3 安全生产目标 无锡市轨道交通号线工程基坑降水工程设计方案 31 （1