陕西某轨道交通工程地铁车站降水施工方案.doc

西安市轨道交通二号线xx标降水施工方案编制:_审核:_审批:_编制单位：编制时间：目 录第一章 工程概况、综述第一节 工程简介及地质条件第二节 设计基本依据第三节 工程特点分析、降水方案选择第二章 施工布置第一节 施工项目机构设置第二节 施工力量投入及主要工作量第三节 施工机具投入第四节 施工总工期控制第三章 降水方案设计及施工第一节 场地水文地质条件第二节 井位布置及成井工艺第三节 施工降水技术分析、论证第四节 降水及排水措施第四章 施工质量保证及施工安全保证措施第一节 施工质量保证措施第二节 施工安全保证措施第一章 工程概况、综述第一节 工程简介及地质条件一、工程简介1、工程位置西安市城市快速交通二号线规划线路北起陈家堡，南至韦曲，全长32.402km，共设24个车站。远期实施铁路北客站至陈家堡段，正线长度5.949 km，近期建设铁路北客站至韦区段，正线长度26.452 km。二号线一期工程包括铁路北客站（含）至长延堡段，正线（长20.555 km）、车辆段与综合基地、张家堡与长延堡主变电站、地铁与铁路联络线等工程。西安市城市快速交通二号线一期工程铁路北客站（含）至张家堡段（不含），包括铁路北客站、麻家什字站、城运村站的土建工程施工。本标段为xx标段，为麻家什字站。该站位于西安北郊经济开发区，在麻家什字村、绕城高速南侧附近。2、 工程范围本标段包括一个车站，即麻家什字站。3、 主要工程内容本标段土建工程的施工包括：设计施工图范围内土建结构的施工；防水工程的施工；机电设备、市政公用设施、管网等的预埋件和预留孔洞的施工等；临时性工程的施工、安装与拆除以及防迷流、通信信号、防雷等的接地网工程的施工等。麻家什字车站：包括双层二跨岛式站台车站1座，设5个出入口（修建a、号、号，号、b为预留）、2组风道及风亭。二、设计概况1、麻家什字车站起讫里程：右线ydk1+825.6ydk2+003.8，全长178.2m。建筑面积：总建筑面积为9570.6m2，其中主体建筑面积为7051.5m2，附属建筑面积为2519.1m2。主体结构:双层二跨明挖框架结构,岛式站台；有效站台中心里程为ydk1+938.000，中心轨面标高为+361.309m；站台中心处顶板覆土为3.051m，底板埋深为16.590m；车站标准断面宽18.70m。基坑顶层8米采用1：0.75放坡开挖，坡面采用插筋（长2m，间距1.51.5m）、100mm厚c15网喷砼；钻孔灌注间隔桩（桩径1.0m，间距1.30m，嵌固深度7.0m），桩间采用100mm 厚c20网喷砼；桩顶设砼冠梁（1.00.8m），设置一道600钢管内支撑。采用基坑管井降水，保证基坑无水开挖；明挖顺筑法施工。附属结构：车站北、南两端设有、号风亭及活塞风道，设有、a、b、号通道及出入口，（其中号、b为预留）。采用1：0.75放坡开挖，坡面采用插筋（长2m，间距1.51.5m）、100mm厚c15网喷砼；明挖顺筑法施工。2、主要工程数量本标段为麻家什字车站，主要工程数量如下:土方开挖187947 m3,土方回填72272 m3,模筑砼31351m3、水泥735t、砂子1655t、碎石2033t、钢管478t、钢筋4566t、自粘防水卷材16849m2、聚氨脂防水涂料19t。三、 工程条件1、施工环境麻家什字车站所处位置目前为西安市北郊经济开发区，随着市政府的北迁，该地段将成为城市建设开发的热点所在。站址周边现状为建设控制用地，在建设控制用地内南北向布置。车站前后区间为盾构区间，车站为盾构过站车站。麻家什字车站站位靠近北绕城高速公路布置。麻家什字车站位于北绕城高速南侧、既有通往麻家什字公路东侧，离绕城高速和既有路较近，但有一定距离，车站范围现为农田，车站布置范围周边无建筑物。车站施工对高速路和既有路行车无影响。2、周边建（构）筑物和地下管线按设计资料，本标段施工场地范围内无道路交通疏解、管线迁改、既有建筑物。在紧邻北绕城高速南侧沿东西走向的规划路有一条正在施工的排水管线，埋深约4米，根据现场踏勘调查，无控制性管线，地下规划管线可按避让车站考虑。四、气候条件西安地区属暖温带半湿润大陆性季风气候，夏季高温多雨，冬季稍冷少雨。气候温和，四季分明，雨量适中，市区年平均温度13.3，最冷月1月平均气温-0.9，最热月7月平均气温26.4，全年无霜期232天，年降水量558750毫米，偏少，主要集中在夏季，由北向南递增，7、9月份为两个明显降水高峰。年日照时数19832267小时，年最多风向为东北风。主要气象灾害有干旱、雨涝、冰雹、大风。五、 地质条件1、地质构造根据区域地质资料，陕西大地地震工程堪察中心负责完成的西安市城市轨道交通二号线（铁路北客站韦区段）工程场地地震安全性评价工作报告中有关内容及麻家什字车站详堪钻探资料综合分析，麻家什字车站场地内不存在断层构造。2、工程地质西安市位于关中平原的中部渭河南岸，地形平缓开阔。麻家什字车站场地地貌单元为渭河一级阶地，地形平坦，现为农田，勘探点地面标高374.27375.37，高差1.2m。工程场地在勘探深度60米范围内的地层主要为第四系松散堆积物，分别为：全新统素填土、冲积黄土状土、中砂、粗砂夹薄层粉质粘土和上更新统冲积中砂、粗砂和粉质粘土组成。该车站抗震设防烈度为8度。详见麻家什字车站地质剖面图103。3、地层岩性特征麻家什字车站场地钻探深度内地层为：地表一般分布有厚度不等的全新统人工填土；其下为全新统的冲积黄土状土、粉质粘土、粉细砂、中砂、粗砂、局部为砾砂、圆砾；上更新统冲积的粉质粘土，中、粗砂层、局部为粉细砂、砾砂。场地地层自上而下划分为9个工程地质层，地层特征及描述如下：（1）第四系全新统（q4）1）杂填土（q4ml）：杂色，松散，以建筑垃圾为主，含少量粘性土，厚度变化不大。2）素填土（q4ml）：以褐黄、黄褐色为主，主要成分为粘性土加少量碎砖渣、植物根系等，松散稍密。岩性不均。局部地段为杂填土和建筑垃圾。本层厚度1.22.9m,层底深度1.22.9m,层底高程374.61372.66m。3）黄土状土（q4al3）：褐黄色，稍湿，可塑。针状孔及虫孔状发育，有铁锰质及钙质条纹，含蜗牛壳，云母片等，局部加有薄砂层中砂。本层厚度4.96.7m,层底深度6.38.6m,层底高程369.51366.87m。4）粉质粘土（q4al1）：灰色，可塑。针孔状发育，含铁锰质，云母片等，本层分布不稳定，局部地段缺失，一般厚度03.2m,局部地段渐变为粉土或粉砂,层底高程366.84364.68m。5）粉细砂（q4al4）：灰色，潮湿饱和，密实。主要矿物成份为石英、长石、云母及少量暗色矿物。本层分布不连续，多以透镜状存在，厚度0.33.0m不等。6）中砂（q4al5）：灰色，砂质纯净，密实，饱和。标准贯入试验击数一般都在25击以上，主要成分为石英、长石、云母等。局部地段为粉细砂或粗砂。本层厚度2.04.8m,层底深度11.8015.40m,层底高程363.54359.88m。7）粗砂（q4al5）：灰色，密实，饱和。砂质纯净，级配较好，主要成份为石英、长石、云母及暗色矿物，含少量砾石或圆砾，局部地段渐变为砾砂或圆砾。本层厚度8.614.6m,层底深度22.025.0m，层底高程348.94353.83m。（2）、第四系上更新统（q3）1）粉质粘土（q3al1）：灰色，可塑。针孔状发育，含铁锰质，云母片，土质均匀。该层分布不稳定，厚度变化大，局部地段缺失，在本场地分布厚度0.006.70m。2）中砂（q3al5）:灰色，密实，砂质纯净，主要成分为石英、长石、云母及暗色物质。含少量砾石或圆砾，局部地段为粗砂或细砂。接露最大厚度14.00m,高程335.81m。六、水文地质特征1、地下水位勘察期间钻孔接露地下水位埋深10.8011.80m,地下水位高程364.02364.62m。同期在周围民井测得地下水埋深11.2911.40m,相应高程365.53365.02m。实测民用井水位可视为本车站的真实水位。2、地下水类型及含水岩层的分布场地地下水按其埋藏条件划分属第四系孔隙潜水,主要含水层为第四系冲积砂层。含水层厚度4080m。其中含水层中的粉质粘土层形成了相对的隔水层。3、地下水补给径流与排泄方式车站场地潜水含水层的补给主要来自大气降水渗透、农田灌溉的入渗以及侧向径流的补给。地下水的径流方向与区域内总体地形趋势一致，由南向北。根据勘察地下水流速、流向实测，地下水最大流速9.6m/d,平均流速5.64m/d,流向ne20ne240。地下水的排泄方式主要有侧向径流、人工开采、自然蒸发等形式。根据西安市地下水动态长期观测资料，地下水年变化幅度1.02.0m,年高水位期在11月至次年的3月分之间，施工降水设计应选取高水位期水位,从偏于安全考虑,一般提高2.0m左右。4、地下水及地基土的腐蚀性及评价（1）水质分析与地下水化学类型根据区间抽水试验进行水质分析结果,场地地下水类型属hco3namg型水，ph值6.93，矿化度1689.1mg/g，总硬度447.4mg/l。（2）土的腐蚀性分析堪察期间在钻孔中采取地下水样，在水位以上的土层中采取土样分别进行了腐蚀性测试，依据岩土工程堪察规范（gb50021-2001）第12章有关条款，车站范围内地下水对混凝土结构无腐蚀性，在干湿交替条件下对钢筋混凝土结构中的钢筋及钢结构具弱腐蚀性。七、结论与建议1、结论：（1）、深基坑稳定性评价 麻家什字车站地面高程375.09375.95m，车站主体地基高程为359360m左右，基坑开挖深度达1617m，而地下水的丰水期水位为366.53367.02m，基坑开挖需采取人工降水措施，降深达6.507.50m。从基坑范围内的地层结构看，基坑上部为人工填土、黄土状土、粉质粘土。下部位于地下水位以下，地层为粉细砂、中、粗砂层。水位以上的人工填土结构松散，土质不均，易坍塌，黄土状土侵水后易产生湿陷变形和土体结构的破坏而软化。下部砂层位于水位以下，自稳能力差，在动水压力作用极易造成坑壁的失稳和坍塌。 根据本车站砂土的颗粒继配曲线看，砂土的不均匀系数cu=3.0547.05，显然局部地段具备产生流砂与管涌的条件。此外，地下水位是随季节在粘性土层及砂土层的分界面分界面附近波动变化的，二者之间的渗透系数之比高达510，粉细砂与中、粗砂的渗透系数之比也达22.5。这种相互接触地层之间渗透系数的较大差异，在动水压力的作用下极易产生机械潜蚀，随着土体中细颗粒的不断位移和流失，进而形成大范围流砂和管涌。 管涌的结果会使地基土或基坑土体坍塌、失稳、滑移、不均匀沉降等。根据室内土工实验参数计算，产生潜蚀、管涌的临界水力梯度为0.950.97 。 （2）、场地内无断裂及地裂缝通过，可不考虑其影响。 （3）、场地属非自重湿陷性黄土场地，湿陷土层深度小于5m。浅埋基础如地面风亭、通道、出入口等应在基础埋深确定以后重新计算湿陷量，确定湿陷等级。车站主体深基础可按非湿陷性地基进行设计。 （4）、西安市抗震设防烈度为8度，本车站建筑场地类别为类。 （5）、拟建场地地下水位埋深11.2911.40m，高程364.53365.02m，属第四系空隙潜水。 （6）、该场地地下水对混凝土结构无腐蚀性，在干湿交替环境下对钢筋混凝土结构中的钢筋及钢筋结构具有弱腐蚀性；场地地下水位以上的土层对混凝土结构无腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋及钢结构按照弱腐蚀性考虑。 （7）、场地内饱和砂土在地震作用下不会产生液化。可不考虑地震液化对工程的影响。2、建议：（1）基坑降水 车站基坑深度大，砂层厚度大，水位降深大，开挖时必须采取有效的降水措施。降水的成功是保证基坑开挖稳定性的关键措施之一。不当的降水会造成流砂、管涌的发生，进而使基坑边坡失稳，支护结构失效，基底变形隆起等，因此，应高度重视基坑降水工作。降水往往由于地基土的排水固结造成周边地面沉降，建筑物变形开裂，地下管线断裂等一系列工程灾害问题。从本场地地层条件看，降水引起的水位变化主要发生在低压缩性的砂土层中，理论计算在正常情况下，因降水产生的附加沉降量较小，不会对周边环境产生明显的影响。但是，不当的降水，比如不合理或不科学的选择反滤层滤料、滤网，施工不执行规范要求的标准或偷工减料等，往往会在长时间的抽降水过程中，使砂土中的细小颗粒不断流失和排出，形成管状通道和空洞，危及基坑的稳定，引起地面沉陷。 降水必须进行专门的设计评审，施工应严格按照相关的规范、规程的要求和标准进行，绝对保证滤料、滤网和施工时滤料的填充数量与质量。a、井管下入钻孔中后应及时在井管与孔壁之间缓慢投入洁净的滤料，投入量应大于计算值的90%以上，在地面以下1m的范围内用粘土封孔。b、沉砂管长度不应小于3m。 c、虑料应选择磨圆度较好的硬质岩石，保证不均匀系数小于2。虑料规格应满足下列要求： d50=（68）d50 式中：d50 、d50分别为填料、含水砂层颗粒分布累计曲线上重量为50所对应的颗粒粒径。 d、降水过程中，应定期取样测试水的含砂量，保证含砂量不大于0.5%。 c、建议力学参数如表一：（2）、降水措施建议 a、麻家什字车站基坑深度大，为保证基坑开挖的稳定和安全，实施人工降低地下水是重要措施之一，为避免过大的动水压力使地基土产生流砂、管涌现象，降水初期应缓慢的降低地下水位，控制水位梯度，使其小于容许的水力梯度。必要时可结合基坑支护采取固砂措施。 b、在施工顺序上，应先进行降水施工，待地下水降至设计高程后再开挖基坑。这样可以避免开挖过程中的流砂、管涌及坑壁坍塌的发生。 c、明挖施工周期长，对周边环境影响比较大，特别是降水，其影响半径可达数百米，为防止意外事故发生，做到及时发现，及时采取纠正措施，建议对基坑、周边建（构）筑物及地下管线等进行变形监测，建立完善的预警机制。第二节 方案设计依据1、西安市地铁二号线铁路北客站至长延堡段麻家什字站主体围护结构施工图设计；2、西安市城市快速轨道交通二号线麻家什字车站岩土工程堪察报告；3、建筑地基基础工程施工质量验收规范gb502022002；4、建筑桩基技术规范（jgj9494）；5、地基基础施工及验收规程（gbj20283）；6、水文地质手册；7、西安市城市快速轨道交通二号线tgsj2标招标文件；8、西安市城市轨道交通二号线xx标麻家什字车站施工组织设计;9、临近场地地质资料；10、其他技术资料及我公司研究成果。第三节 工程特点分析、降水方案选择一、工程特点分析本车站基坑处于地下水位以下，各土层在地下水的浸润下，力学强度大为降低，并随着基坑的开挖而失稳，容易造成基坑坍塌。而且，基坑中被揭露的粘性土层，易受干湿效应的影响，产生坍塌、蹦解现象，降低地基强度。本车站底板位于中、粗砂地层中，拟采用先期降水，再行基坑开挖，降水后底板为较理想的底板持力层。出入口底板基本也处于中砂层中，若局部有细砂层，可采用局部换填砂土。二、降水方案选择根据麻家什字车站地质条件及地下埋藏条件并结合车站主体基础型式，计划采用管井井点降水措施。现地下水静止水位11.3米，基底位于自然地面下16.47 米，地下水至少应降至17.5018.00 米，降深达6.507.00米。方能满足施工要求，保证干作业以保证质量。第二章 施工布置第一节 施工项目机构设置 该场地交通便捷，地理位置优越，施工场地开阔，但工程地质复杂，工期紧迫，任务繁重。我公司领导高度重视，对参加现场施工人员提出严格要求，根据工程特点，以项目经理、总工程师挂帅，直接指挥现场技术生产，对各种工程进行目标控制，保证工期，保证质量顺利完成。第二节 施工力量投入本工程由于施工工期短，工作量较大，地质情况复杂，操作施工困难，所以在施工安排时要全面周全考虑。应作好组织、计划协调工作，抓住关键环节，打歼灭战。施工人员安排如下：凿井工人610 名，降水掏浆4 人，管理人员1 名，工程师1 名。第三节 施工机具投入 降水机具投入表名 称单 位数 量备 注正循环钻机台1空压机台13vf-8电焊机台1120v水泵台4050t/h输水管根40每根20米第四节 施工总工期控制 工期安排：根据本工程的设计特点及具体情况，以及降水井施工工艺特点和工程量，结合车站地质条件差的特点，单井（井距1520m）深18 20米施工1天2口，在降水井施工前应作好排水管网及沉砂池的修筑，同时准备好泥浆清运车。由于现场地下水静止水位在11.30 米左右，故在降水井施工作业的同时即可进行钻孔桩的放线定位并施工，完成一口降水井即可开始抽水。要注意的是作好夜间施工作业的监督工作，以便连续作业避免井壁跨塌。第三章 降水方案设计及施工第一节 场地水文地质条件 拟建场地地下水位埋深11.2911.40m，高程364.53365.02m，按其埋藏条件划分属第四系孔隙潜水,主要含水层为第四系冲积砂层。含水层厚度4080m。其中含水层中的粉质粘土层形成了相对的隔水层。根据西安市张家堡地区k 值（渗透系数）分布图及我们在市区多年的工作经验，确定地下降水工程采用渗透系数k=55m/d。应注意的是现时正处在春季，水位会往下走，不会上涨。第二节 井位布置及成井工艺一、井位布置方案1、本工程采用管井井点降水方法。2、管井布置方案拟沿基坑四周1.5m处布置（见图一），另外在基坑内布置一排，保证坑内降水彻底,总计36口井。3、井深1820m，间距15m。4、单井出水量每小时50吨。二、管井施工工艺及管井技术参数采用旋挖钻机钻进，泥浆护壁工艺，口径600mm，“一种口径，垂直成井、一道井管”的成井施工方法施工。钻孔内下入井管和滤水管，井管必须扶正安装，保证井管位于钻孔正中，以利于填砾厚度均匀。（1）工艺流程 降水井施工工艺流程见图(05)。钻机就位（2）施工方法a、施放井位降水井井位施放时必须详细调查核实场区地下管线分布情况，当无法确定时可采用人工挖探槽的方法，确认地下无管线后方可钻进施工。如果地下存在障碍物，降水井间距可做局部调整，保证降水井距围护结构距离，且降水井总量不得减少。 b、降水井成孔为确保降水效果，减少洗井难度，所有管井采用正循环钻机成孔。井身结构误差要求：井径误差20mm；垂直度误差1%；井深满足设计井深。c、替浆及下管 下管前注入清水置换全井孔内泥浆，砂石泵抽出沉渣并测定孔深。替浆过程中安排好泥浆及渣土的清运工作。井管采用无砂砼滤水管，在预制砼管靴上放置井管，同时水位以下包缠1层60目尼龙网，缓缓下放；当管口与井口相差200mm时，接上节井管接头处用尼龙网裹严，以免挤入泥砂淤塞井管，竖向用3-4条30mm宽、长2-3m的竹条用2道沿线铁丝固定井管。为防止上下接错位，在下管前将井管依井方向立直。吊放井管要垂直。并保持在井孔中心，为防止雨污水，泥砂或异物落入井中，井管要高出地面不小于200mm，并加盖或捆绑防水雨布临时保护。d、填滤料 井管下入后即填入滤料。滤料应具有一定的磨圆度，滤料含泥量（包括含石粉）3%，粒径2-4mm。填砾料时，滤料沿井管外四周均匀填入，宜保持连续。要避免填料速度过快或不均造成滤管偏移及滤料在孔内架桥现象，洗井后滤料，要求实际填料量不小于95%理论计算量。e、洗井下管、填料完成后立即进行洗井，成井-洗井间隔时间不能超过24小时；由于是正循环钻机施工的降水井，可采用下泵试抽洗井，用潜水泵反复进行抽洗，直至水清砂净，上下含水层水串通，否则改用空压机由上而下分段洗井。洗井过程中应观测水位及出水量变化情况。f、抽水潜水泵及泵管安装吊放，置于距井底以上1.5m2.0m处，开挖前的抽水时间不宜少于10天。开始抽水时，因出水量大，为防止排水管网排水能力不足，可以间隔的逐一启动水泵。抽水开始后，逐一检查单井出水量、出水含砂量。抽水含砂量控制：为防止因抽地下水带出地层细颗粒物质造成地面沉降，抽水的水含砂率小于0.5%。当含砂率过大，可将水泵上提，如含砂率仍然较大，重新洗井。联网统一抽降后连续抽水，需要维修更换水泵时，逐一进行。g、降水观测降水期对地下水动态进行观测，并对地下水动态变化进行及时分析；当地下水位急剧变化及时分析原因（如水泵损坏、地下含水机构筑物突然破裂漏水或区域地下水位上升等），采取相应的处理措施。（3）质量检验施工质量检验主要执行建筑与市政降水工程技术规范（jgj/t111-98）、建筑地基基础工程施工质量验收规范（gb50202-2002）与地下铁道工程施工及验收规范（gb50299-1999），其内容综合如表:管井施工质量检验标准序号检查项目允许值或允许偏差检查方法单位数值1排水沟坡度12目测：坑内不积水，沟内排水通畅2井管点（垂直度）%13井管（点）间距%154井管（点）插入深度mm2005过滤砂砾料填灌%56抽水的含砂率0.5%第三节 施工降水技术分析一、降水设计1、基本参数取值根据地质条件及地下水活动情况，采用管井井点法降水。降水设计基本参数如下：地下水静止水位：h0=11.3m管井半径：rw=/2=0.30m含水层厚度：（非完整井考虑有效深度）h=1.813.725m（计算）地下水渗透系数：k=55m/d水位降深：s=17.7-11.3=6.4m2、涌水量计算(1)影响半径（现场抽水试验确定）：r=1.95shk=1.956.42555=462.77m 基坑等效半径：r0=0.29（176.2+18.5）=56.463m(2) 则无压非完整井涌水量计算如下：q=1.366k2h-sslgr-lgr0=1.36655225-6.46.4lg462.77-lg56.463=22936m33、单井出水量q=65dl3k=650.33355=699m3/d d滤管直径300mm； l滤管长度3000mm。4、管井数量、井间距n=1.1q/q=1.122936/699=36（口井）围护桩外周边1.5m处布置30口井，间距15m；基坑内布置6口井，间距30m。5、降水井身结构设计根据成都