降水工程施工方案

降水工程施工方案
一、降水工程优化设计：
根据本工程围护结构特征和拟建场地的地质水文地质特征，本基坑工程的安全极大程度上依赖于基坑降水的成功与否，这使得降水设计的可靠性更加重要。

㈠工程重点难点分析：
1、拟建场地主体结构基坑开挖深度约17.4～19.3m，需降低潜水水位。

如潜水疏干不当会造成土体含水量较高，不利于挖掘机挖土及土方外运，不便于基坑内施工作业。

2、浅层土体较松散，固结度差，基坑内降水会导致孔隙水压力降低从而引发周边环境产生地面沉降，导致已建建筑物开裂等不良影响。

3、拟建场地需降低承压水水位，防止突涌发生，影响基坑内施工作业。

㈡降水应对措施：
1、对于坑内浅层潜水，采用管井降水措施，对坑内浅层土体进行疏干降水。

2、基坑内需进行承压水降水的目的含水层，采用减压降水管井进行按需减压降水，达到保证基坑安全及施工顺利进行的目的：
⑴对坑内开挖深度以内的微承压水进行“按需疏干”降水，即根据开挖进度，始终保证承压水位位于开挖面以下1.00m；
⑵对坑内开挖深度以下的微承压水进行“按需减压”降水，即始终保持承压水位位于安全埋深以下。

3、在基坑内、外布置水位观测井，根据地下水位监测结果指导降水运行。

4、开挖过程中，确保减压降水井的不间断工作。

根据减压井抽水量及观测井的地下水水位，确定开启的减压井数量、抽水速率，合理控制地下水水位，将降水对环境的影响控制到最低程度。

5、为确保降水井的不间断工作，要求施工现场应配置备用发电机组，必须有的双电源的保证措施。

㈢降水设计对策：
1、采用浅层降水管井，对坑内潜水含水层进行疏干降水，以达到有效降低被开挖土体含水量的目的。

2、针对基坑内需进行承压水降水的目的含水层，采用深层降水管井进行减压降水，达到保证基坑安全及施工顺利进行的目的：
3、对坑内开挖深度以下的承压水进行“按需减压”降水，即始终保持承压水位位于安全埋深以下。

4、在基坑内外布置水位观测井，根据地下水位监测结果指导降水运行；
5、本工程首先开启浅层降水管井，当开挖面超过临界深度时，逐步开启深层降水管井，按需降低下部微承压含水层。

6、为确保降水的可靠性、环境的可行性，建议针对微承压含水层及其下部含水层进行相应的抽水试验，以观测下部隔水层的隔水效果，两含水层的水力联系，同时计算含水层的水文地质参数，进行降水的优化设计。

7、开挖过程中，必须确保减压降水井的不间断工作。

根据减压井抽水量及观测井内的承压水位监测值，确定开启的减压井数量、抽水速率，合理控制承压水水位，将减压降水对环境的影响控制到最低程度。

8、为确保减压降水井的不间断工作，施工现场应有双电源保证措施，应配置备用发电机组。

二、降水设计分析计算：
㈠会展中心站工程概况：
本站设计范围自里程桩号右CK10+148.000起至里程桩号右CK10+676.000止，车站长528m。

本次设计范围为车站主体结构、基坑围护以及出入口、风道等附属围护及内部结构。

根据《市轨道交通地下工程质量安全风险控制指导书》的相关规定，本工程标准段
和端头井基坑开挖深度约为17.56m和19.14m，车站周边现状为水塘和空地，故基坑安全等级确定为二级，地面最大沉降量≤0.2%H.围护墙最大水平位移≤0.3%H,且≤50mm。

具体工程性质见下表。

主体结构基坑工程性质表
1、工程地质条件：
根据本次勘察资料，该场地埋深100.00m深度范围内，地基土按成因年代可分为以下土层，按力学性质可进一步划分为21个亚层，本工程涉及土层为以下土层：32层粉质黏土；31层粘土；65淤泥质黏土；66层淤泥质粉质粘土；62层粉质粘土；72层粉质粘土；84层粉砂；94粉砂；101层黏土；103层粉土；111层粘土；113层粉土。

2、水文地质概况：
本次初步勘察钻孔最大深度58m，根据勘察结果及区域性地下水资料，地下水类型主要为松散岩类孔隙水，钻孔深度范围内地下水可细分为：潜水、第一层承压水、第二层承压水。

潜水：含水层为粉质粘土④1层、粉质粘土⑥1层、粉土⑥1t层、粉土⑥3层、粉质粘土⑥4层、粉土⑥4t层。

本次勘察期间水位埋深1.0～1.5m，水位标高-1.10～-1.87m。

潜水水位一般年变幅在1.0～2.0m。

粉质粘土⑦层属不透水～微透水层，可视为潜水含水层与其下承压含水层的相对隔水层。

本含水层水平、垂直向渗透性差异较大，当局部地段粉砂夹层较多时，其富水性、渗透性相应增大。

接受大气降水和地表水入渗补给，地下水具有明显的丰、枯水期变化，丰水期水位上升，枯水期水位下降。

年变化幅度约为1.1m。

主要含水介质颗粒较细，水
力坡度小，地下水径流十分缓慢。

排泄方式主要有蒸发、人工开采和下渗补给下部承压水。

第一承压水：含水层为粉土⑧2层、粉土⑨2层、粉砂⑨21层、粉砂⑩21层。

该承压水水头大沽标高约为0.00m。

粉质粘土⑪1层属不透水～微透水层，可视为承压含水层相对隔水底板，6MJD16号钻孔粉质粘土⑪1层缺失，第一承压含水层组与第二承压含水层组存在联通情况。

本层地下水主要接受上层潜水的渗透补给，与上层潜水水力联系紧密，排泄以相对含水层中的径流形式为主，同时以渗透方式补给深层地下水。

该层地下水水位受季节影响较小。

第二承压水：含水层为粉土⑪2层、粉砂⑪21层、粉砂⑪4层，及⑪层中各层粉土粉砂透镜体。

该承压水水头大沽标高约为-0.50m。

1、地表水：沿线穿越的地表水体主要为海河及其支流洪泥河、双巨引河、卫津河、月牙河、老海河、胜利河以及大量鱼塘，一般水深1～5m不等，受上游来水和大气降水补给。

地表水对混凝土结构具弱腐蚀；对钢筋混凝土结构中的钢筋在干湿交替环境中具中等腐蚀，在长期浸水环境中具微腐蚀。

地下水：本场地内表层地下水类型为第四系孔隙潜水，赋存于第Ⅱ陆相层中及其以下粉砂及粉土层中的地下水具有承压性，为微承压水。

本场地范围内的孔隙潜水主要赋存于第Ⅰ海相层黏性土及粉土中。

勘测期间埋深0.2～2.3m（高程0.65～2.05m），主要补给来源为大气降水，排泄以蒸发为主，水位受季节影响较大，水位多年变化平均值约0.8m。

该含水层基本由粉质黏土与粉土互层状组成，局部地段夹有粉砂薄层，提高了黏性土的富水性及渗透性。

其水平、垂直向渗透性差异较大。

场地内第Ⅱ陆相层及其以下的粉土、粉砂层中地下水具有承压性，常被黏性土分隔为多层含水层，各含水层分布不很稳定，其顶部隔水层72层分布较为稳定。

主要接受上层潜水的渗透补给，与上层潜水水力联系紧密，以地下径流方式排泄，同时以渗透方式补给深层地下水。

该层地下
水水位受季节影响较小，其稳定水位略低于潜水位。

3、地下水控制分析：
本工程开挖主要潜水含水层为杂填土、粉质粘土层，含水介质颗粒较细，水力坡度小，地下水径流十分缓慢，排泄方式主要有蒸发，人工开采和向下部承压水、地表水体渗透。

开挖过程中施工机械难以在开挖面上进行操作；针对上部潜水含水层的风险特点，在基坑内布设疏干用井，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。

按勘察报告主体基坑开挖深度已经揭穿浅层第一微承压含水层，止水帷幕完全隔断浅层第一微承压含水层。

4、降水设计：
⑴观测井设计：因本工程基坑周边环境复杂，需要保护的建构筑物较多，为监测坑内降压对坑外环境造成的影响，本工程于基坑外布置承压水位观测井，坑内降水期间进行坑外承压水位的观测，以了解坑外环境变化情况。

主体基坑外共布置20组坑外观测井，其中浅层观测井20口，井深24m；坑外第一承压水观测井20口，井深30m。

⑵疏干井设计：根据基坑形状，以16m左右间距布设疏干井共66口，井深24m。

㈥降水井布置及构造图：
㈡纬三路站工程概况：
本站设计范围自里程桩号右CK10+148.000起至里程桩号右CK10+676.000止。

车站长528m。

本次设计范围为车站主体结构、基坑围护以及出入口、风道等附属围护及内部结构。

根据《市轨道交通地下工程质量安全风险控制指导书》的相关规定，本工程标准段和端头井基坑开挖深度约为17.56m和19.14m，车站周边现状为水塘和空地，故基坑安全等级确定为二级，地面最大沉降量≤0.2%H.围护墙最大水平位移≤0.3%H,且≤50mm。

具体工程性质见下表。

主体结构基坑工程性质表
1、工程地质条件：根据本次勘察资料，该场地埋深100.00m深度范围内，地基土按成因年代可分为以下土层，按力学性质可进一步划分为21个亚层，本工程涉及土层为以
下土层：3
2层粉质黏土；3
1
层粘土；6
5
淤泥质黏土；6
6
层淤泥质粉质粘土；6
2
层粉质粘
土；7
2层粉质粘土；8
4
层粉砂；9
4
粉砂；10
1
层黏土；10
3
层粉土；11
1
层粘土；11
3
层粉土。

2、水文地质概况：本次初步勘察钻孔最大深度58m，根据勘察结果及区域性地下水资料，地下水类型主要为松散岩类孔隙水，钻孔深度范围内地下水可细分为：潜水、第一层承压水、第二层承压水。

潜水：含水层为粉质粘土④1层、粉质粘土⑥1层、粉土⑥1t层、粉土⑥3层、粉质粘土⑥4层、粉土⑥4t层。

本次勘察期间水位埋深1.0～1.5m，水位标高-1.10～-1.87m。

潜水水位一般年变幅在1.0～2.0m。

粉质粘土⑦层属不透水～微透水层，可视为潜水含水层与其下承压含水层的相对隔水层。

本含水层水平、垂直向渗透性差异较大，当局部地段粉砂夹层较多时，其富水性、渗透性相应增大。

接受大气降水和地表水入渗补给，地下水具有明显的丰、枯水期变化，丰水期水位上升，枯水期水位下降。

年变化幅度约为1.1m。

主要含水介质颗粒较细，水力坡度小，地下水径流十分缓慢。

排泄方式主要有蒸发、人工开采和下渗补给下部承压水。

第一承压水：含水层为粉土⑧2层、粉土⑨2层、粉砂⑨21层、粉砂⑩21层。

该承压水水头大沽标高约为0.00m。

粉质粘土⑪1层属不透水～微透水层，可视为承压含水层相对隔水底板，6MJD16号钻孔粉质粘土⑪1层缺失，第一承压含水层组与第二承压含水层组存在联通情况。

本层地下水主要接受上层潜水的渗透补给，与上层潜水水力联系紧密，排泄以相对含水层中的径流形式为主，同时以渗透方式补给深层地下水。

该层地下水水位受季节影响较小。

第二承压水：含水层为粉土⑪2层、粉砂⑪21层、粉砂⑪4层，及⑪层中各层粉土粉砂透镜体。

该承压水水头大沽标高约为-0.50m。

1、地表水：沿线穿越的地表水体主要为海河及其支流洪泥河、双巨引河、卫津河、月牙河、老海河、胜利河以及大量鱼塘，一般水深1～5m不等，受上游来水和大气降水补给。

地表水对混凝土结构具弱腐蚀；对钢筋混凝土结构中的钢筋在干湿交替环境中具中等腐蚀，在长期浸水环境中具微腐蚀。

地下水：本场地内表层地下水类型为第四系孔隙潜水，赋存于第Ⅱ陆相层中及其以下粉砂及粉土层中的地下水具有承压性，为微承压水。

本场地范围内的孔隙潜水主要赋存于第Ⅰ海相层黏性土及粉土中。

勘测期间埋深0.2～2.3m（高程0.65～2.05m），主要补给来源为大气降水，排泄以蒸发为主，水位受季节影响较大，水位多年变化平均值
约0.8m。

该含水层基本由粉质黏土与粉土互层状组成，局部地段夹有粉砂薄层，提高了黏性土的富水性及渗透性。

其水平、垂直向渗透性差异较大。

场地内第Ⅱ陆相层及其以下的粉土、粉砂层中地下水具有承压性，常被黏性土分隔为多层含水层，各含水层分布不很稳定，其顶部隔水层72层分布较为稳定。

主要接受上层潜水的渗透补给，与上层潜水水力联系紧密，以地下径流方式排泄，同时以渗透方式补给深层地下水。

该层地下水水位受季节影响较小，其稳定水位略低于潜水位。

3、地下水控制分析：
本工程开挖主要潜水含水层为杂填土、粉质粘土层，含水介质颗粒较细，水力坡度小，地下水径流十分缓慢，排泄方式主要有蒸发，人工开采和向下部承压水、地表水体渗透。

开挖过程中施工机械难以在开挖面上进行操作；针对上部潜水含水层的风险特点，在基坑内布设疏干用井，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。

按勘察报告主体基坑开挖深度已经揭穿浅层第一微承压含水层，止水帷幕完全隔断浅层第一微承压含水层。

4、降水设计：
⑴观测井设计：因本工程基坑周边环境复杂，需要保护的建构筑物较多，为监测坑内降压对坑外环境造成的影响，本工程于基坑外布置承压水位观测井，坑内降水期间进行坑外承压水位的观测，以了解坑外环境变化情况。

主体基坑外共布置8组坑外观测井，其中浅层观测井8口，井深23m；坑外第一承压水观测井8口，井深30.5m。

⑵疏干井设计：根据基坑形状，以20m左右间距布设疏干井共22口，井深23m。

㈥降水井布置及构造图：
三、设计技术要求：
㈠成井技术要求：
1、成井必须满足设计井径、井深要求；
2、成井完成后及时洗井，必须做到水清砂净，保证井底无沉淀淤泥；
3、回填滤料必须选用2～3mm的干净石硝，确保回填量；
4、无砂管施工井管全部采用子母口井管，以防漏砂返砂将井淤死；
5、钢管必须保证焊接质量；
6、选用80目的滤网，用铁丝缠紧；
7、井点定位必须避开支撑梁、柱等结构。

㈡疏干井运行技术要求
1、疏干井降水应在基坑开挖前20天进行，以保证有效降低开挖土体中的含水量，确保基坑开挖施工的顺利进行。

2、抽水与排水系统安装完毕，即可开始试抽水。

3、根据开挖进度，井内水位控制在基坑开挖面以下1m。

4、在施工区域内合理布置排水沟，能够迅速将大量地下水排入城市管道中。

㈢减压井运行技术要求
1、减压井的运行必须坚持“分层降水、按需降水、动态调整”，坚持运行过程的信息化施工管理；对于深层降水井，为减少降水对周围环境的影响，必须按需降水，随开挖深度的逐渐加大，逐步降低承压水头，水位控制严格按照基坑稳定性分析中的基坑开挖深度和承压安全水位埋深关系曲线进行。

2、在全部减压井施工结束后，进行1次单井及群井减压抽水试运行，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，计算与确定承压含水层的水文地质参数。

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抽水井的数量和井号，并计算出该工况下承压水位的安全深度，以指导降水运行。

3、减压降水运行过程中需每天将抽水量和承压水位的动态情况报告上报监理。

4、基础底板施工完成后，包括养护阶段和地下室及上部结构施工阶段，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，直至静止水位情况下水头压力不大于抗浮力，降水全部结束。

四、降水井成井施工:
㈠施放井位：
1、人员及设备安排：
为确保井位施放工作完成，安排1名测量工程师及2名测量工与布井专业技术人员开展此项工作。

采用满足本工程需要的设备进行施放井位。

2、井位布置的一般形式：
根据本降水设计方案，本工程降水管井的布置形式为“封闭式”，降水井距结构外皮≥2.0m。

3、结构线施放及确认：
根据城市平面控制网，利用现有电子地图采集井位的平面坐标，从附近原导线点的资料以及其他标段的数据，先由施工人员放出结构中线或边线，待复测无误后，开始人工布放初步井位。

4、井位布放及确认：
井位初步布放后，对井位进行物探，如发现有地下管线异常，必须错开地下障碍物，即对井位作出相应调整，但一般不得侵犯地铁结构。

要求对改移的井位再经地面物探核查，确认无地下管线后，用油漆作出显著标志，必要时采用钢钎打入地面下300mm，并灌入石灰粉。

上钻前须再由人工挖探坑确认，由布井人员量测井位并加以确认。

㈡水泥管降水井施工
1、施工工艺流程：
2、施工工艺方法：
⑴钻井：
按布设的井位坐标测放井位，采用钢筋做显著标志，对井位处的地面标高进行测量，确定井深。

钻井设备选用GPS-15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。

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，确保工程质量。

采用反循环潜水钻机成井，井径及孔深不小于设计要求，井孔圆正垂直。

⑵换浆：
井管下入前注入清水置换，砂石泵抽出沉渣并测定井深。

用水泵或捞砂管抽出沉渣，使井内泥浆密度保持在1.15-1.25g/0mm3。

⑶吊放井管：
井管采用水泥砾石滤水管，分节下放，滤水管外包两层300g/m2无纺布。

井管高出地面不小于300mm，并加盖临时保护。

⑷填滤料：
井管下入后立即填入滤料。

滤料沿井孔四周连续、均匀填入，将泥浆挤出井孔。

填滤料时，随填随测滤料填入高度，当填入量与理论计算量不一致时，及时查找原因。

洗井后，如滤料下沉量过大，补填至井口下1m处，其上用粘土封填。

滤料必须符合级配要求，合格率要大于90%，杂质含量不大于3%。

⑸洗井：
成井后，借助空压机清除孔内泥浆，至井内完全出清水为止，再用污水泵反复进行恢复性抽洗，抽洗次数不得少于6次。

洗井在成井4小时内进行，以免时间过长，护壁泥皮逐渐老化难以破坏，影响渗水效果。

洗井后进行试验性抽水，确定单井出水量及水位降低能否满足设计要求。

⑹下泵抽水：
潜水泵在安装前，对水泵本身和控制系统作一次全面细致的检查。

深井内安设潜水电泵，用绳吊入滤水层部位，带吸水钢管的用吊车放入，上部与井管口固定。

设置深井泵的电动机座应安设平稳，安装完毕进行试抽水，满足要求后始转入正常工作。

⑺封井（盖井盖）：
井口地面以下2m范围内用粘性土回填压实，井管要高出地面0.3m，并在周围立显著标志和加井盖予以保护。

㈢钢管降水井施工
1、工艺流程：
2、设备选型：
本工程钻井设备选用GPS-15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。

3、施工技术要求：
⑴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。

⑵材料到位：
专人负责进料，工程师核定，确保井管、桥式过滤管(孔隙率大于15%)、填料、粘土等材料的质量。

材料不到位，质量不符合要求不能开钻。

⑶进场、定位、埋设护孔管：
井位放样好后复核确认，钻机进场。

钻机应安放稳固、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100-200mm，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％，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。

⑷钻进清孔：
钻进中保持泥浆比重在1.1～1.15，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，特别是开孔时不能让机上钻杆和接头产生大幅摆动。

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。

⑸下井管：
按设计井深预先将井管排列、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。

下管要准确到位。

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，稀释泥浆逐步缓慢进行。

⑹填料：
井管下入后立即填入砾料。

砾料保持连续沿井管外四周均匀填入。

填砾料时，随填随测砾料填入高度，当填入量与理论计算量不一致时，及时查找原因。

不得用装载机或手推车直接填料，用铁锹填料，以防不均匀或冲击井壁，如遇蓬堵可用水冲。

填砾完成后在洗井过程中，如砾料下沉量过大，补填至井口下1米处，1米以上部分在洗井完成后衬砌人井时处理。

⑺止水:
为了防止上部土层中的水沿砾料进入抽水井内，在降压井填砾顶部填优质粘土止水，其上再用粘土填实，一直填到地面。

用粘土回填止水时，粘土的块度不大于100mm，以防止孔内架空回填不到位。

⑻联合洗井:
减压井：采用活塞和空压机联合洗井方法。

首先利用空压机洗井，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，并要求洗井至出清水，最后再用空压机洗井并清除井底存砂。

为确保成井质量，洗井后出水的含砂量小于1/20000（体积比）。

疏干井：采用空压机洗井，待洗井至清水，并保证试抽水期间不断流。

⑼试抽水：
安装泵体要稳，泵轴垂直。

泵体安装在过滤管的中部或中部偏下深度处。

排水管及电源线路连接完好后，进行试抽水，测定抽水井的流量、水位变化及观测井的水位变化及流量。

水位恢复后进行试验性抽水，冬季降水有冬季防寒措施。

五、降水工程施工：
㈠降水试运行(群井抽水试验)：
根据勘察报告现有的水文地质资料及以往工程经验，在实际施工中，先完成一个封闭基坑内部分降水井，进行群井试抽水，通过电脑模型对各观测孔实测曲线与理论曲线拟合的过程对模型中各层土层采用的水文地质参数进行调整，复核
和完善降水模型，优化原来的设计并用以指导降水运行。

1、试验准备：降压井施工完毕以后，选其中2口井作为抽水试验井，试验之前确保场地周围没有进行高压旋喷等影响井质量的施工工作。

2、试验目的：试验准备工作做好后进行群井抽水试验，利用电脑模型模拟出各土层水文地质参数并予以调整后，复核和完善电脑模型，优化原来的降水设计并用以指导降水运行。

3、试验要求：群井抽水试验前，围护体系处于完全封闭，工程降水井全部施工完毕。

4、试验内容：了解场地内承压水水位变化。

直接测定井孔实际涌水量，测定涌水量与坑内承压水位降深关系曲线。

5、试验设备：
6、人员组织：
7、试验前准备工作：
安排好排水管道。

准备好水位计及测井口标高。

稳定水位观测。

洗井和试验设备安装完毕后，进行抽水前的稳定水位观测，当经过2小时的观测结果变化幅度不大于20mm，且无连续升降时方可认为稳定。

8、正式抽水：。