上海市轨道交交通某车站施工降水施工组织设计_secret(DOC 24页)

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1、 xx轨道交通xx号线xx路站xx区降水施工组织设计xx岩土工程有限公司xx年xx月xx日目 录1 工程概况22 降水目的33 设计方案编写依据44 场区工程地质与水文地质条件44.1工程地质条件44.2 水文地质条件65 XX区基坑底板稳定性分析66 降水设计86.1 降深计算模型86.2 减压降水设计106.3 疏干降水设计116.4 降水工作量117 降水运行127.1 疏干井127.2 减压井138 安全运行应急预案148.1 双电源保证措施148.2 排水保证措施158.3井管保护158.4监测措施159 成井工艺169.1 工艺流程169.2 设备选型169.3 施工技术要求169

2、.4 降水技术要求189.5 成井施工控制表2010 减压降水引起的地面沉降预测分析2010.1减压降水引起的地面沉降预测计算2010.2减压降水引起的地面沉降控制2211 质量保证措施23 1 工程概况xx市轨道交通xx号线北段一期工程（xx城北路站xx路站，含xx车场支线）经过xx区、xx区、xx区三个行政区。线路呈西北-东南走向，线路全长约44.6565Km，包括主线31.8465Km，支线12.81Km。xx路站沿xx路设置，车站呈南北走向，为地下二层一岛一侧式站台车站。车站设有存车线。xx港从车站上方穿过，有xx桥横跨河岸，施工前需要拆除。车站主体形状多变，站台计算长度中心里程为XD

3、K27+026.000，全长435.88m，最宽达40.4m，最窄9.3m，标准段宽28.85m。地下两层车站（换乘段局部地下三层），标准段基坑开挖深度约为15.75m，端头井开挖深度约为17.45m，换乘段基坑开挖深度约23.8m。顶板覆土厚度约为2.34.0m，计算站台中心处轨面标高为-10.627m。xx路站是xx号线与xx号线的换乘站，换乘节点在xx号线建设期间同步实施，xx号线车站站台层位于xx号线车站站台层下，两站呈“十”字形岛、侧-岛换乘形式。车站设一条与xx号线的联络线，本次预留接口。轨道交通xx号线xx路车站土建工程概况表部 位开挖深度(m)围护结构形式xx区北端头井16.8

4、5800厚地下连续墙，深29.00m 南端头井17.45800厚地下连续墙，深29.00m 标准段15.75600厚地下连续墙，深26.75m（局部800厚，深29.00m） 换乘段23.81000厚地下连续墙，深41.70m（1）车站围护工程围护结构：车站主体围护结构采用地下连续墙，地下连续墙与后浇内衬形成叠合结构，共同作用承受实用阶段水土压力。车站端头井采用800厚地下连续墙，标准段采用600/800厚地下连续墙，换乘段采用1000厚地下连续墙。地下一层风道、出入口等附属结构维护采用钻孔灌注桩加深层搅拌桩防渗帷幕。 （2）车站主体和附属工程车站内部结构采用地下二层现浇钢筋砼框架结构型式，换

5、乘段为局部地下三层。设8个出入口（其中5个出入口为预留）。车站两端各布置新风、排风、活塞机械3组共8个风井及其风道。目前XX区已具备施工降水条件，XX区施工平面如下图。2 降水目的XX区基坑降水主要目的：1 降低第-2层和第层承压含水层的水头，确保基坑底板保持稳定安全；2 疏干基坑开挖层的地下水，以方便挖土与基坑工程施工。3 设计方案编写依据1、由总包方提供的基坑围护设计的有关资料和要求；2、岩土工程勘察报告；3、供水水文地质勘察规范（GB50027-2001）；4、供水管井设计施工及验收规范（CJJ10-86）；5、建筑与市政降水工程技术规范（JGJ/T111-98）4 场区工程地质与水文地

6、质条件4.1工程地质条件xx地区位于xx三角洲冲积平原的东南前缘。场区地貌类型单一，滨海平原地貌类型。拟建场地地势稍有起伏，地面标高一般在2.794.77m之间。场区75m深度范围内均为第四纪松散沉积物，为第四系滨海平原地基土沉积，根据土性和成因类型可划分为9层，其中，第（5）、（7）层可分为若干亚层。地基土分布有以下特点： 车站北端（XX区 ）有古河道第-2层分布，此层向南渐趋向尖灭。由于第-2层的存在，使该区域土层变化较大，在第层淤泥质粘土层底埋深15.0m以下，土层分布不均：车站北端揭露的第-2层砂质粉土层底埋深更深，已把第-3层粉质粘土和第层暗绿色粉质粘土硬层均切割掉，使-2层直接和第

7、-1层砂质粉土接触。 除上述古河道影响范围内地层变化较大外，余者地段各土层分布较均匀，层顶（层底）埋深变化不大，一般起伏在13m左右，应属于均匀的。4.2 水文地质条件经xx地区区域资料地下水主要有浅部粘性土层中的潜水，部分地区浅部粉性土中的微承压水和深部粉性土、砂土层中的承压水。据区域资料，承压水位，一般低于潜水位。浅部土层中的潜水位埋深，离地表面0.31.5m，年平均地下水位离地表面0.50.7m。深部承压水位（第层），埋深在311m之间。潜水位和承压水位随季节、气候、潮汐等因素而有所变化。勘察期间测得的潜水水位埋深为0.702.30m（相应标高为1.223.27m），按拟建场地地形、地貌

8、，取年平均地下水埋深为0.5m。现场勘察试验测得第-1层承压水水位埋深为6.10m6.70m（相应标高-2.81m-3.37m）。第-2层承压水观测测得其承压水位为6.50m，相应标高为-3.25m，故以其水位埋深及地层结构分析，实际第-2和-1层承压水是贯通联系的。5 XX区基坑底板稳定性分析北端有古河道第-2层砂质粉土分布，此层向南渐趋向尖灭。由于第-2层的存在，使该区域土层变化较大，在第层淤泥质粘土层底埋深15.0m以下，土层分布不均，北侧第-2层直接于第-1层砂持粉土接触。第层承压含水层顶板位置在地下28.3m左右。地下墙基本上刚刚进行第1层承压含水层，第层承压含水层层厚约1012m左

9、右，见下图。北端地下墙深为28.5m30.9m左右，基坑开挖深度为15.75m16.85m,已经进行第-2层砂质粉土中。要求第-2层水位必须降至开挖面以下1.0m左右。对于第层承压水需要经过稳定性分析后确定安全水头，做到按需降水。基坑稳定条件：在基坑底板至承压含水层顶板间的土自重压力应大于承压水的顶托力。即：式中：F -安全系数, 由于本工程的重要性，安全性非常重要，F值取1.1为宜hs -基坑开挖深度（m）D -承压水头深度值（m） -基坑底板至承压含水层顶板之间的土的平均容重（18kN/m3） -水的容重（10kN/m3）第1层承压含水层，顶板埋深最浅为28.30m。基坑开挖深度为17.4

10、5m。根据上式可以计算出开挖深度hs对应的水位埋深D，见下表：序号开挖深度hs(m)对应水头深D（地面下） (m)113.0m3.26m214.0m4.90m315.0m6.54m4标准段15.75m7.76m5北端头16.85m9.56m承压水头最浅在地下5m左右，从安全角度分析基坑开挖深度到14.0m左右开始降低承压水，标准段开挖到坑底15.75m时要求承压水水头控制在地面下7.76m左右，北端头井开挖到坑底16.85m时要求承压水水头控制在地面下9.56m左右,可以保证基坑底板安全。6 降水设计6.1 降深计算模型为了有效降低和控制承压含水层水头, 确保基坑开挖施工顺利进行，必须进行专门

11、的水文地质渗流计算与分析，为减压降水设计提供理论依据。（1）承压水非稳定渗流的控制方程多孔介质和流体不可压缩时非恒定达西渗流场求解的微分控制方程为： (1)其中：E= ； ； 式中：S贮存系数；Sy给水度；M承压含水层单元体厚度(m)；B潜水含水层单元体地下水饱和厚度(m)。kxx、,kyy、kzz各向异性主方向渗透系数（m/d）；H点（x,y,z）在t时刻的水头值（m）； W源汇项(1/d)。(2) 定解条件初始条件： (2)边界条件： (3)式中：H0（x,y,z,t）点（x,y,z）处的初始水位（m）；一类边界条件；H1（x,y,z,t）点（x,y,z）在t时刻的边界已知水位（m）。对整

12、个渗流区进行离散后，采用向后差分法将上述数学模型进行离散，就可得到数值模型，由此计算、预测降水引起的地下水位的时空分布。因XX区基坑北侧地层比较复杂，第-2层降水设计以坑内降水为主，第层降水以坑外为主，本次计算以承压水水头埋深5.00m作为条件，考虑连续墙的阻水作用，采用MODFLOW三维渗流软件进行计算。6.2 减压降水设计根据稳定性分析，本工程降压井设计考虑如下；1、北端头井至古河道分界处(附近)，因含有2层微承压水，经过计算在坑内布置井5口，井号为J1J5，井深以24m设计，可以将承压水位控制在开挖面以下.0m，同时坑内降水对坑外有一定影响。2层微承压水位预测埋深等值线图2、考虑到第层承

13、压含水层对整个基坑安全有影响，在坑外布置承压水降压井。经过计算，在基坑外布置4口降压井(其中1口备用及观测)，可以将承压水位控制在地面以下10.0m左右，井号为W1W4,井深为40m。层承压水位预测埋深等值线图由于勘察工作中未做抽水试验，未测定承压水层的水文地质参数，计算中采用了本场地附近的工程资料和经验数据，因此在钻机进场后应先施工数口井做群井抽水试验，以准确测定含水层参数及单井涌水量和静止水位，然后确定减压抽水井数，对井群设计作进一步优化。6.3 疏干降水设计疏干井确定原则根据单井的抽水有效面积250m2/口考虑。基坑XX区布置7口疏干井,井号为S1-S7，井深为14m和21m。（井点布设

14、详见降水井点平面布置图和剖面图）。6.4 降水工作量1.坑内减压井5口减压井，开终孔直径为650mm，井管直径为273mm。井深为24.0 m，过滤器总长6.0m，在0.015.0m处填粘土，15.024.0m处填砾砂。2.坑外减压井4口减压井，开终孔直径为650mm，井管直径为273mm，井深为40.0m，过滤器长9.0m，在0.023.0m处填粘土，在23.028.0m处填粘土球止水，在28.040.0m处填砾砂。3.疏干井7口疏干井，开终孔直径为650mm，井管直径为273mm，5口井深为14.0m，过滤器长7.0m，2口井深21m，过滤器长12.0m。4.工作量统计类别孔号孔深m滤管位

15、置m填砾位置m坑内降压井J1-J52417-2315-24坑外降压井W1-W44030-3928-40坑内疏干井S1S5146-134-14S6S7216-13，15-204-217 降水运行7.1 疏干井1、 必须在地下连续墙全封闭后才能进行抽水，如果因工况的要求，地下连续墙不能全封闭，则建议采用水泥土搅拌桩形成隔水帷幕后，才能抽水。2、 地基加固（如旋喷桩加固）施工结束后，方可进行成井施工，否则地基加固施工会影响成井质量。3、 预抽水应在基坑开挖前20天或更早进行，随着开挖深度的加深可逐节割除上部井管，水泵在疏干时可随井内水位即时开泵与关泵，根据开挖进度，控制井内水位在一定深度内。4、 在

16、成井施工阶段应边施工边抽水，即完成一口投入降水运行一口，力争在基坑开挖前，及时降低围护结构内基坑中的浅层地下水位，保证基坑干开挖施工的顺利进行7.2 减压井静止水头埋深为地面下5.0m左右时，从安全角度分析，基坑开挖深度小于14.0m时不需要降低承压水头。水位观测主要通过未抽水的降压井及备用井进行观测。降水运行时开动抽水井个数和抽水量大小应根据基坑开挖深度和承压水头埋深要求进行控制。当基坑开挖至地表以下14.0m时，此时可以开始抽水降低承压水头，随开挖深度的加大逐步降低承压水头，以减少对周围环境的影响。以下根据基坑开挖工况的具体情况分阶段控制承压水水位。在全部减压井成井完成后进行群井抽水试运行

17、，检验施工用电及排水情况，同时观测各井水位，根据各井的实际位置和实际出水量，计算含水层的水文地质参数。应根据基坑分段开挖和支撑的施工实际工况，对降水运行进一步细化，提出每个工况下开启减压井的数量和井号，计算出该工况下承压水位的安全深度，以指导降水运行。减压降水运行过程中，每天将抽水量和承压水位的动态情况报告总包和监理，总包方应每天将各工况的进展情况及监测资料抄送降水项目部，以便制作各种图表，掌握降水运行的过程。大底板施工完成后，包括养护阶段和地下室及上部结构施工阶段，应由结构设计单位提供基础及上部结构的抗浮力，在确保承压水水头压力不大于抗浮力的情况下，逐步减少减压井的开启数量，直至静止水位情况

18、下水头压力不大于抗浮力，减压降水工作全部结束。降水工作应在出具“停止降水通知书”后才能停止并撤场。8 安全运行应急预案降水成功与否直接关系到整个工程的安全，所以在施工过程中不能忽视一些影响降水安全运行的因素。为了保证一切正常，应预先考虑好应急措施。8.1 双电源保证措施为了防止大面积停电的突然发生以及现场电路系统故障，必须提供双电源保证措施，当有一路工业用电的同时配备柴油发电机，发电量为75kW。为了保证柴油发电机处于完好工作状态，定期（12周）试运行一次，保证应急时柴油发电机必须能够即时发动供电，同时在电路设计时采用双向闸刀，确保工业供电与柴油发电机供电自由切换，保证停电510分钟内能将降水

19、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，否则造成的后果无法估量，要求电工及发电机工现场24小时值班，随时待命，以防万一（附降水供电系统布置图及双电源切换流程图）。8.2 排水保证措施排水是否正常将直接影响降水运行，根据降水最高峰估算，每天大约排水1500.0吨左右，要求在施工区域内合理布置排水沟，排水沟断面为500mm500mm以上，并且有一定坡度，能够迅速将大量地下水排入城市管道中，要求市政管道入口比排水沟低1.0m以上，并且通径不小于300mm，为了防止雨季排水不畅，市政管道入口不少于2只，以备急用，如排水不畅，可以从井口直接将软管向排水口进行排放。8.3井管保护基坑开挖

20、时注意保护降水井管，应将所有降压井及管道布置在路面以下300mm左右，以防被碰坏或压坏，同时坑内井必须保证在挖土时不被破坏。坑内井的孔位根据深基坑的支撑图正确定位，不能与设计的支撑相碰，并最终固定在支撑附近。8.4监测措施因基坑开挖深度比较深以及降水深度比较大，必须委托专业监测单位对基坑围护结构和周边环境进行监测，加强信息化施工，监测数据必须提交一份给降水单位，对周边环境出现异常情况，监测单位必须通知降水单位，从而使降水单位根据数据实时调整抽水井数以及抽水井位置。9 成井工艺9.1 工艺流程准备工作钻机进场定位安装开孔下护口管钻进终孔后冲孔换浆下井管稀释泥浆填砂止水封孔洗井下泵试抽合理安排排水

21、管路及电缆电路试验正式抽水记录。9.2 设备选型 xx工程降水井孔径为650mm，xx工程钻井设备选用GPS-10型钻机，成孔采用正循环自然泥浆造浆，泥浆护壁回转钻进成孔，钻头选用带保径圈的三翼钻头，钻头直径按设计及规范要求选用630mm。根据施工经验，使用这些钻头施工稳定性好，能确保成孔质量，能有效控制成孔中的缩径现象，为确保工程质量奠定基础。9.3 施工技术要求（1）准备工作合同签订后，即开始施工部署，首先组建项目经理部，落实材料和人员，合理安排人财物，与甲方及工地上各相关单位保持密切协作。（2）材料到位专人负责进料，工程师核定，确保井壁管、过滤管、填砂、粘土等材料的质量。材料不到位，质量

22、不符合要求不能开钻。（3）进出场、定位、埋设护孔管由xx方提供“三通一平”，钻机进场。钻井井位确定后应由xx方签字认可，基础牢固，应放在硬粘土或碎石道渣上。钻机安放稳固、水平、护孔管中心、磨盘中心、大钩应成一垂线。埋设护孔管要求垂直，并打入原状土中10-20cm，外围用粘土填实夯实，井管、砂料到位后才能开钻，钻孔孔斜不超过1（对转盘采用水平尺校平），要求整个钻孔孔壁圆整光滑，钻进时不允许采用有弯曲的钻杆。（4）钻进清孔钻进中保持泥浆比重在1.11.2，尽量采用地层自然造浆，整个钻进过程中要求大钩吊紧后徐徐给进（始终处于减压钻进），避免钻具产生一次弯曲，特别是开孔口不能让机上钻杆和水接头产生大幅

23、摆动。每钻进一根钻杆应重复扫孔一次，并清理孔内泥块后再接新钻杆，终孔后应彻底清孔，直到返回泥浆内不含泥块，返出的泥浆含砂量12%后提钻。（5）下井管按设计井深事先将井管排列、组合，下管时所有深井的底部按标高严格控制，并且保持井口标高一致。井管应平稳入孔，每节井管的两端口要找平，其下端有45度坡角，焊接时二节井管应用经纬仪从成90度的二个方向找直，并有二人对称焊接，确保焊接垂直，完整无隙，保证焊接强度，以免脱落。为了保证井管不靠在井壁上和保证填砂厚度，在滤水管上下部各加一组扶正器4块，保证环状填砂间隙厚度大于188mm，过滤器应刷洗干净，过滤器缝隙（约1mm）均匀，外包一层40目滤网。下管要准确

24、到位。自然落下，稍转动落到位，不可强力压下，以免损坏过滤结构。井管到位后下钻杆泥浆稀释到1.05左右，在稀释泥浆时井管管口应密封，使泥浆从过滤器经井管与孔壁的环状间返回地面，稀释泥浆应逐步缓慢进行。（6）填砂稀释泥浆比重在1.05后关小泵量，将填砂徐徐填入，并随填随测填砂顶面的高度，不得超高。降压井填砂应严格填砂规格与级配，填砂为砾砂d50为地层砂d50的8-12倍，疏干井填砂采用粗砂和瓜子片，基本按1：1比例混合。设计钻孔直径650mm，井管直径273mm，填砂厚度188mm，填砂高度严格按设计图纸进行。（7）止水为了防止上部土层中的水沿砂料进入抽水井内，降压井在填砂顶部填5.0m厚的粘土球

25、，以上再用粘土填实，一直填到地面，才能开始活塞洗井，疏干井上部2.0m左右用粘土填实就可以了。（8）联合洗井洗井要求采用活塞空压机联合洗井方法，先用空压机洗井，待出水后改用活塞洗井，活塞洗井一定要将水拉出井口，形成井喷状，要求洗井到清水，然后再用空压机洗井并清除井底存砂。成井后水的含砂量达到凿井验收标准，确保洗井质量。（9）下泵抽水降压井：安装泵体要稳，泵轴垂直，连接好排水管及电源线路进行试抽水，测定井内水位及观测孔水位变化及流量。疏干井：井施工结束后，用1-3T泵进行试抽水。9.4 降水技术要求1.降水试运行在开始降水运行之前，准确测定各井口和地面标高，测定静止水位，安排好抽水设备、电缆及排

26、水管道作试运行，以保证抽水系统完好。抽出来的水应排入场外市政管道中，以免抽出的水就地回渗，影响降水效果，坑内的降雨积水应立即排出坑外，尽量减少大气降水和坑内积水的入渗。2.正式运行（1）减压井 抽水井个数和抽水量大小应根据基坑开挖深度和承压水头埋深要求进行控制。随开挖逐步降低承压水头，以减少对周围环境的影响。 抽水需要24小时派人值班，并做好抽水记录，记录内容包括降水井涌水量Q和水头降深s，并在现场绘制st曲线，以掌握抽水动态，指导降水运行达到最优。 应急措施：若水头降深不能完全满足要求，可增大单井的出水量；原来作为备用井的，也进行抽水。 整个降水过程中应备有双电源，以确保降水连续进行。如电源

27、供电无法保证会造成井底突水，后果不堪设想。 降水工作应在地下构筑物施工至上覆压力和地下水头的顶托力平衡后才能停止降水。停止降水应由总包书面通知我公司后才能停止降水。降水结束提泵后，井移交甲方，考虑到降压井均布置在基坑外，降压井可以直接用填土回填。（2）疏干井 降水运行应与基坑开挖施工互相配合；在开挖前尽可能提前抽水，开挖前须保证有两周左右的预抽水时间，开挖阶段的降雨积水应及时抽干； 降水运行阶段对坏掉的泵应及时调泵并修整；降水阶段开始时可能安排在0.000m平台上，随着施工进程和降压井的运行，疏干井井管可以割下去，当基坑开挖到底后，疏干井直接拔除，不需要封井处理；降水运行过程中应如实做好记录。

28、9.5 成井施工控制表序号检验项目质量标准检查方法责任人成孔阶段井 位650mm测量钻头质量员泥浆比重1.15-1.20比重计机长质量员沉渣厚度：300mm测 绳机长质量员成井阶段泥浆比重1.05-1.08比重计机长质量员井管及滤管长度500mm钢 尺质量员填砂厚度+1000mm测 绳机长质量员粘土厚度+1000mm测 绳机长质量员洗 井井喷状目 测项目工程师抽水安装泵5m钢 尺质量员水位20mm水位计测量员等流量2m3/h水 表测量员等10 减压降水引起的地面沉降预测分析10.1减压降水引起的地面沉降预测计算坑外降水主要是针对第层，近二十年来xx深层（针对第层及其以下层）降水实践经验证明，深

29、层降水对地面沉降的影响是较小的，成井和降水运行管理控制得好，抽水结束后大部分可以回弹，由于降水引起的承压水头降落漏斗的坡度不大，对建、构筑物产生的差异沉降可以忽略不计，不会影响其安全性。坑外重要建筑物上应布置监测点，随时注意这些重要建筑物的地基变形情况。采用下列经典弹性地面沉降公式进行减压降水引起的地面沉降预测计算：式中：地层压缩量，m地层初始厚度，m体积压缩系数，MPa-1。承压水位降深，m地下水重度，取10.0 kN/m3F沉降经验系数，其取值与土性及降水持续时间有关减压井群持续抽水90天后，减压降水引起的基坑外侧相邻地面的沉降预测等值线如下图所示。 预测计算结果表明：在基坑中部及南侧，降

30、低第层承压水，引起的相邻地面沉降为5.0mm左右，并且水力坡度不大，在基坑北侧引起的相邻地面沉降为12.0mm左右，并且水力坡度比较大。10.2减压降水引起的地面沉降控制1）临近建筑物和地下管线的减压井抽水时间应尽量缩短。2）采用信息化施工，对周围环境进行监测，发现问题及时调整抽水井数量及抽水流量，以指导降水运行和修复施工。 3）监测资料及时报送降水项目部，以绘制相关的图表、曲线，调控降水运行程序。4）鉴于减压降水引起的地面沉降对周边环境的影响，建议采取有效措施对周边环境进行保护。5）在降水运行过程中随开挖深度逐步降低承压水头，根据抽水试验得到的参数，计算不同井群组合下坑内地下水的深度，随基坑

31、开挖深度确定井群的运行。在控制承压水头足以满足开挖基坑稳定性要求的前提下，尽量减小承压水位降深，以尽量减小和控制降水对环境的影响。6）对各种管线、要保护的建筑、已建成的隧道等，必须由专业监测单位进行监测。7）基坑施工过程中，如地下连续墙发生渗漏或严重渗漏，应及时采取封堵措施，以避免导致基坑外侧浅层潜水位发生较大幅度下降以及由此引起的严重的地面沉降。11 质量保证措施1、施工质量标准及技术交底工作要严格按供水管井技术规范降水方案设计要求的各项规定进行开工前进行技术交底；2、施工交接班质量检验要贯彻下岗检查的精神，严格执行“班组施工十不交制度”；3、施工现场必须坚持“三检”制度，即操作人员自检，班与班之间互检，质量员和监理专检，检查内容必须有记录和整顿措施；4、工程资料由技术人员和项目工程师统一收集、整理、存放，并按要求报有关技术部;5、降水井质量验收标准（1）井深的弯曲度：井身应圆正，井的顶角及方位角不能突变，井斜不超过10。（2）井管的安装误差：井管应安装在井的中心，上口保持水平。井管与井深的尺寸偏差不得超过全长的2%，过滤管安装上下偏差不得超过500 mm。（3）井的含砂量：抽水稳定后，井水含砂量不得超过二万分之一（体积比）。（4）井出水量：单井出水量基本稳定，计算井损失小于6.00m。