施工降水方案.docx
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施工降水方案
方案编号：
SCC4-SZ-142-007
2014年07月5日
上海建工四建集团有限公司
ShanghaiConstructionNo.4GROUPCo.,Ltd.
总包管理措施
1.要求降水单位进场前按照要求上报公司资质、营业执照、安全生产许可证、公司业绩证明及项目人员名单及资质等文件。
2.进场前上报经降水单位技术负责人审批通过的施工降水方案。
降水施工中结合现场施工工况，严格按照该方案组织降水施工，不得随意修改。
3.遇有重大设计变更后总包单位有权通知降水单位对降水方案进行修改补充，重大修改补充后的降水方案应按照原程序重新进行审批并上报。
4.要求现场施工及管理人员要根据上报的降水方案安排，并不得随意变动。
人员进场后要及时熟悉地勘资料、设计图纸、设计交底、现场挖土及结构施工工况要求等，按照设计要求、现场施工要求组织降水作业。
5.降水单位应建立安全生产责任制，明确各级人员的安全生产管理责任并认真落实到施工过程中，并应对进场作业人员进行安全交底，降水作业人员进入施工现场应服从总包对安全的统一要求。
施工方案应有停电后水位回升速度的计算，根据计算明确双路电源自动跳闸闭合的实际要求。
施工中定期检查电器设施，对不符合要求或者有安全隐患的及时进行调换。
6.加强施工现场质量控制，建立工程质量责任制，明确各级人员的质量管理责任。
7.服从总包单位对施工进度的统一要求。
降水井施工时和别的工序有交叉作业时，服从总包的统一管理。
8.文明施工管理是降水施工的重点。
要求降水单位的降水方案要结合施工现场的实际情况及周边雨水污水管网情况，明确降水的排水安排。
9.降水单位必须建立应急管理体系，配备必要的应急抢险物资。
定期进行安全应急演练。
并服从总包单位应急管理体系的统一要求。
上海建工四建集团有限公司
上海轨交9号线金桥站项目部
2014年7月5日
上海轨道交通9号线三期
（东延伸）工程
金桥站
降水设计及施工方案
编制人：
________
审核人：
________
审定人：
________
上海广联建设发展有限公司
ShanghaiGuanglianConstructionDevelopmentCo.,Ltd.
二〇一四年七月
§1工程概况
1.1基坑概况
上海市轨道交通9号线三期（东延伸）工程起点为9号线二期终点站杨高中路站后存车东端（SCK45+419.587），终点为曹路站，项目主要位于浦东新区的金桥、曹路镇。
拟建线路自西向东沿杨高中路，穿过罗山立交、金桥立交，在金海路路口线路转向沿金海路，穿过A20公路，经浦东运河桥后，在龚华路路口设置曹路终点站（SCK59+256.100）。
拟建线路全长13.836km，全为地下线，共设9座车站（含14号线碧云路站），其中换乘站3座，与12、14、19号线换乘。
金桥停车场由申江路站引入，与12、14号线共址。
本降水设计与施工方案为金桥路站，根据设计图纸，其基坑工程特性见表1-1。
表1-1基坑工程性质表
工程部位
设计地面标高（m）
开挖深度
（m）
基底面绝对标高（m）
围护深度
（m）
主体
端头井
+3.96
17.84、18.20
-13.88、-14.24
30.6～33.6
标准段
16.077～16.196
-12.117～-12.236
附属
南侧
+3.96
9.305～12.205
-5.345～-8.245
25.42
1、4#出入口
+3.80
9.20～12.055
-5.40～-8.255
12.1～20.0
1.2周边环境
拟建金桥站位于金海路南半幅，地下通道穿过金海路，道路下分布有密集的地下管线；高压线穿过本站的附属建（构）筑物。
南侧为上海联想电子有限公司，建筑物距离基坑最近距离约为13.5m；北侧为金桥新城二期。
§2工程地质与水文地质条件
2.1工程地质条件
经本次勘察揭露，本区间地基土在50.00m深度范围内均为第四纪松散沉积物，属第四系滨海平原地基土沉积层，主要由饱和粘性土、粉土和粉砂组成，一般具有成层分布特点。
勘察成果表明，拟建场地位于古河道沉积与正常沉积交互区，车站西部为正常沉积区，东部为古河道沉积区，具体分界详见“勘探孔平面布置图”。
古河道沉积区：
深部土层有一定变化，沉积厚度较大的⑤3层粉质粘土。
各土层的土性描述与特征详见表2-1地层特性表。
典型地质剖面图见图2-1。
图2-1典型地质剖面图
2.2水文地质条件
据上海地区区域资料地下水主要有浅部粉性土、粘性土层中的潜水，部分地区中部粉性土层中的微承压水和深部粉性土、砂土层中的承压水。
（1）潜水
本次勘察期间，测得浅部土层潜水水位埋深为0.80m～1.30m（详见表1.3-2），潜水水位受降雨、地表水的影响而变化。
按上海市工程建设规范《岩土工程勘察规范》（DGJ08-37-2012），常年平均地下高水位为0.3m，低水位为1.5m，设计时可按安全需要选择合适的地下水位埋深。
（2）（微）承压水
根据本次勘察，揭露的⑦层为承压含水层，该层分布范围广。
根据上海市工程实践，⑦层承压水一般埋深变化范围为3.0m～12.0m，设计时可按安全需要选择合适的承压含水层水位埋深。
根据本次勘察量测结果，测得⑦层承压水水位埋深为5.75m～6.01m（2013年3月22日～4月1日），稳定水位标高相应为-1.90m～-1.39m。
表2-1地层特性表
§3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头高度，防止基坑底板管涌、突涌等不良现象的发生，确保基坑底板的稳定性。
§4基坑降水井工作量
4.1工程地下水风险分析
（1）基坑开挖范围内潜水降水分析
根据勘察报告，在基坑开挖范围内分布有③层淤泥质粉质粘土夹粉性土（平均厚度2.66m）、③t层粘质粉土夹淤泥质粉质粘土（平均厚度1.67m）、④层淤泥质粘土层（平均厚度7.45m）和⑤1-1粉质粘土（平均厚度4.21m）上部。
其中淤泥质土含水量高且夹粉性土较多，较高的含水量会影响开挖土体的稳定性，容易引发坑内流水流砂，边坡失稳等问题。
勘察期间，实测地下水静止水位埋深在0.80m～1.30m之间。
坑内降水可以改善挖土条件和改良坑内土的物理、力学指标，提高基坑整体稳定的安全储备。
故在基坑开挖前需采取相应措施，应将地下水降至坑底下一定深度方可保证土体达到基坑开挖要求。
本工程浅部基坑开挖范围内高含水量土层采用真空深井进行坑内疏干降水，可减少坑底土体隆起变形，增加土体强度；降水应由专业单位完成，且应满足以下要求：
1、土方开挖前20天进行坑内预降水，根据设计要求控制水位在基坑开挖面以下0.5～1.0米。
2、降水单位应按照相关规范要求进行坑内水位、水量的监测。
3、降水期间应通过坑内外水位观测点及时掌握实际降水情况。
4、除坑内井点降水措施外，地面及坑内应设明排水措施，及时排除雨水及地面流水。
（2）承压含水层降水分析
根据勘察报告，本工程基坑底板以下分布有⑦层承压含水层，经验算，主体基坑部分区域坑需考虑减压降水。
4.2底板抗承压水突涌稳定性验算
基坑开挖后，由于承压含水层上覆土层厚度变薄，其上覆土的压力降低。
当上覆土的压力小于或等于承压含水层的顶托力时，承压水将可能使基坑底面产生隆起，严重时使土体被顶裂产生渗水通道，从而发生基坑突涌。
通常采用式（4-1）判别基坑开挖后是否处于抗底部承压含水层突涌（以下简称“抗突涌”）稳定（安全）的状态。
如图4-1所示，
式（4-1）
图4-1基坑抗承压水突涌稳定性验算原理示意图
式（4-1）中：
—承压含水层顶面至基底面之间的上覆土压力，（kPa）
—初始状态下（未减压降水时）承压水的顶托力，（kPa）
—承压含水层顶面至基底面间各分层土层的厚度，其和等于图4-1中的h，（m）
—承压含水层顶面至基底面间各分层土层的重度，（kN/m3）
—高于承压含水层顶面的承压水头高度，即图4-1中所示H，（m）
—水的重度，工程上一般取10，（kN/m3）
—安全系数，工程上一般取1.05～1.20；本工程取值1.05。
当验算得
时，我们认为基坑当前开挖面处于抗承压水突涌稳定的安全状态。
否则需要考虑采取减压降水措施。
对于需采取减压降水措施的基坑工程，在计算减压降水幅度时一般取临界状态进行计算，即
式（4-2）
式（4-2）中：
—当前施工工况下抗突涌稳定安全时，承压水的顶托力临界值，（kPa）
—当前开挖工况下抗突涌稳定安全时，需降低的承压水幅度，（m）
由式（4-2）可推导出：
式（4-3）
可以根据式（4-3）计算不同的施工工况下需降低承压水的幅度。
本工程基坑底板以下分布有⑦层承压含水层，勘察揭露为⑦1-1砂质粉土夹粉质粘土、⑦1-2砂质粉土、⑦2粉砂层。
由于古河道切割，小半基坑缺失第⑦1-1、⑦1-2层，被⑤3层切割。
对第⑦层土进行基坑底板抗承压水突涌稳定性计算。
在正常沉积区选取⑦层揭露浅埋钻孔S4XJ8（⑦层顶绝对标高-24.04m），在古河道沉积区选取钻孔S4XZ11（⑦层顶绝对标高-41.34m）。
承压水位标高-1.39m（水位埋深5.35m）。
经验算，在正常沉积区针对⑦层基坑临界开挖标高为-10.68m；古河道沉积区基坑临界开挖标高为-19.69m。
故本工程中仅主体基坑（1~13轴）需考虑⑦层承压水对工程的影响。
计算结果见下表。
表4-1基坑开挖与安全水位关系表
工程部位
开挖深度（m）
开挖底面绝对标高（m）
承压水顶托力（kPa）
上覆土压力（kPa）
水位降深值（m）
控制水位埋深（m）
西端头井
17.840
-13.880
237.8
184.2
5.10
10.45
标准段
16.196
-12.236
198.7
2.46
7.81
根据计算本工程基坑在承压水水位埋深5.35m时，标准段和西端头井位于一般沉积区域基坑（1~13轴）需要进行减压降水，水位降深值为2.46m~5.10m。
4.3疏干井数量
根据设计图纸，本工程主体基坑共计20口疏干井，井深为22m、24m、28m。
此外，南侧附属基坑按照单井有效面积200m2计算，n=A/a井=4489.3/200≈22.4口，取23口，井深设计为15m、10m；出入口基坑呈狭长型，井点间距按照约12m布置，1号、4号出入口：
共计6口，井深设计为15m。
在基坑疏干降水期间，基坑外需设置水位监测点，在坑内降水过程中观测坑外水位，检测止水帷幕的封闭性和地下水的绕流、渗流情况，防止降水对坑外环境产生不良影响。
在基坑施工过程中如遇雨水，应采用明排措施将坑内雨水迅速排除。
以确保基坑的安全施工。
4.4降压井数量
本场地下覆⑦层为承压含水层，经计算主体基坑需要对其进行减压降水。
按照设计图纸，本工程主体基坑内共计布置7口降压井（2口备用兼观测井），井深39m，滤管埋深31m~38m；基坑外共计布置4口降压观测井，井深36m，滤管埋深31m~36m。
此外，根据勘察报告，本工程⑦1-1为砂质粉土夹粉质粘土，其渗透系数相对较小，根据类似地层及邻近车站的抽水试验结果，可以判定⑦1-1层井点（完整井）出水量小，约0.8m3/h~1.4m3/h，减压降水效果不佳，为此，本次考虑后期抽水试验可先施工不同井深的降压井，1口为⑦1-1层完整井，井深39m，滤管埋深31m~38m，1口降压井滤管进入下部的⑦1-2层约2m，井深为42m，滤管埋深为31m~41m，具体抽水试验详见“§6降水抽水试验设计”，试验井井结构见附图。
4.5降水井工作量汇总
本工程降水井工作量统计表参见表4-3。
表4-3降水井工作量统计表
工程部位
降水井类型
编号
井数
井深
说明
主体
疏干井
J1、J2、J17
3
24
降低含水层含水量
疏干井
J3~J16
14
22
降低含水层含水量
疏干井
J18~J20
3
28
降低含水层含水量
降压井
Y1
1
42
试验井，详见“§6降水验证试验设计”
降压井
Y2~Y5
4
39
减压降水防止基坑突涌
坑内备用井
YG1
1
39
试验井，详见“§6降水验证试验设计”
坑内备用井
YG2
1
39
减压降水防止基坑突涌
坑外观测井
G1~G4
4
36
观测坑外⑦1-1层水位变化
南侧附属
疏干井
JF1~JF7、JF9~JF23
22
15
降低含水层含水量
疏干井
JF8
1
10
降低含水层含水量
1号出入口
疏干井
JF1-1~JF1-3
3
15
降低含水层含水量
4号出入口
疏干井
JF4-1~JF4-3
3
15
降低含水层含水量
§5减压降水引起的地面沉降控制
针对降水期间引起的地表沉降，拟采取以下措施：
（1）对施工场地周围的已有建筑物，施工前先踏勘一遍。
按规范要求布置好沉降观测点，施工期间每天进行观测，沉降速率及累积沉降量严格按照设计要求控制。
如有异常，停止降水施工，及时向上汇报，研究保护方法。
（2）抽水过程中真正做到三点：
降水范围宜小不宜大，降水时间宜短不宜长，降压深度宜浅不宜深。
（3）建议在后期挖土施工的过程中，尽量提高效率，缩短挖土时间，相应得减少抽水时间，同时减少降水对周边环境的影响。
（4）在降水运行过程中随开挖深度加大逐步降低承压水头，避免过早抽水减压。
在不同开挖深度的工况阶段，合理控制承压水头，在满足基坑稳定性要求前提下，防止承压水头过大降低，这将使降水对周边环境的影响减少到最低限度。
（5）采用信息化施工，对周边地面、邻近建（构）物进行位移监测，发现问题及时处理，调整抽水井及抽水流量，指导降水运行和开挖施工。
（6）及时整理基坑开挖和降水时的水位资料，建设单位的位移监测资料必须及时送交我现场项目部，以便绘制相关的图表、曲线，必要时调控降水运行。
（7）编制降压井的降水工况，根据合理按需降水的原则进行抽水。
（8）密切关注坑外水位观测井水位，发现问题及时处理，必要时需增设坑外回灌井。
§6降水验证试验设计
6.1试验目的
根据前述，本工程⑦1-1为砂质粉土夹粉质粘土，其渗透系数相对较小，根据已有资料可知，仅在⑦1-1层的降压井点出水量小，减压降水效果不佳，为确定基坑降水井点合理的井深，故进行本试验，主要目的为：
（1）确定承压含水层的初始水位及水文地质参数；
（2）确定坑内不同井深下的降压井单井出水量；
（3）检验不同井深的降水效果，进一步深化降压降水方案。
6.2试验设备
根据试验内容，确定本次抽水试验的试验设备需要如下：
（1）抽水设备：
2台
（2）水位计：
2套
（3）流量表（三角堰）：
2个
6.3试验井选择
根据工程实际情况，本工程主体基坑先施工两口不同井深的降压井，分别为Y1，井深42m；YG1井深39m。
两口井深分别进行单井抽水试验。
6.4抽水试验流程
两口试验井分别进行一次单井试验。
两次抽水试验之间让地下水位充分恢复。
试验过程中抽水井与观测井同步进行水位观测。
抽水观测时间按开泵后规定的时间间隔进行，水位观测时间间隔为：
1＇、2＇、3＇、4＇、6＇、8＇、10＇、15＇、20＇、25＇、30＇、40＇、50＇、60＇、90＇、120＇，以后每隔30min观测一次，至480＇后每60min观测一次，至1200＇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。
根据实际出水量及降水效果，为施工阶段井的优化方案提供依据。
表6-1端头井试验过程一览表
试验方式
抽水井号
观测井号
试验目的
试验周期
单井试验
Y1
YG1
确定初始水位、单井出水量
2d抽观结合
单井试验
YG1
Y1
确定初始水位、单井出水量
3d抽观结合
6.5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，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，综合计算单井出水量，为后期抽水运行时配备设备提供参考依据。
（2）根据抽水试验资料，验证降水方案的可行性，必要时对方案进行调整优化，以保证最佳的降水效果。
§7管井构造与成井技术要求
7.1管井构造
（1）井壁管：
井壁管均采用焊接钢管，井壁管直径均为φ273mm。
（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，尼龙网搭接长度约为尼龙网单幅宽度的20%～50%。
（3）沉淀管：
滤水管底部设置长度为1.00m的沉淀管，防止井内沉砂堵塞而影响进水；沉淀管底口用铁板封死。
7.2成井技术要求
（1）井口高度：
井口应高于地表以上0.20～0.50m，以防止地表污水渗入井内；
（2）围填滤料：
滤料填至地面；
（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。
（4）成孔偏差：
井孔的平面误差≤1.0m，井深（孔深）偏差≤+50cm；井孔应圆正。
（5）井管偏差：
井身应圆正，上口保持水平，井管的顶角及方位角不能突变，井管安装倾斜度不能超过1度；井管截面尺寸偏差≤±2mm，井管长度偏差≤±20cm。
（6）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）；
（7）井内水位：
抽水稳定后，井内的水位应处于安全水位以下。
§8成井施工工艺
8.1工艺流程
具体成井施工流程见图8-1。
图8-1成井施工流程图
8.2前期准备工作
8.2.1测放井位
根据降水管井平面布置图测放井位，井位测放完毕后应做好井位标记，方便后面施工。
如果布设的井点存在地面障碍物，应当设法清除障碍物，以利于打井的进行。
若地面障碍物不易清除或受其他施工条件的影响，无法在原布设井位进行打井时，应与工程师及甲方及时沟通并采取其他措施，必要的时候可对井位作适当调整。
8.2.2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0.10m～0.30m。
8.2.3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。
8.3成井施工
成孔时采用正循环回转钻进泥浆护壁的成孔工艺。
正式成孔前先进行试成孔，根据试成孔掌握具体的施工控制参数。
8.3.1钻进成孔
所有降水井开孔孔径均为650mm，成孔时均一径到底；钻进开孔时应吊紧大钩钢丝绳，轻压慢转，以保证开孔钻进的垂直度。
成孔施工采用孔内自然造浆，钻进过程中泥浆密度控制在1.10～1.15，当提升钻具或停工时，孔内必须压满泥浆，以防止孔壁坍塌。
8.3.2清孔换浆
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1.08，孔底沉淤小于30cm，返出的泥浆内不含泥块为止。
8.3.3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。
8.3.4埋填滤料
填滤料前在井管内下入钻杆至离孔底0.30m～0.50m，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,然后开小泵量按前述井的构造设计要求填入滤料，并随填随测填滤料的高度。
直至滤料下入预定位置为止。
8.3.5粘土封孔
滤料回填到位后回填粘土进行封孔。
回填的粘土要求以粘土、粉质粘土为主，不得采用粘质粉土、粉土等作为封孔粘土，且回填粘土中无块石、建筑废料等其他固体杂质。
粘土封孔应封至地面，回填密实。
8.3.6联合洗井
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。
图8-2空压机洗井原理示意图
8.3.7下泵抽水
洗井完毕后，可以下泵试抽。
试抽成功，代表该井成孔完毕，可以投入使用。
8.4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8-1中所列进行质量控制。
表8-1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）
偏差±20mm
全数
2
井管沉设深度（m）
偏差±0.20m
≥50%井数
3
井管间距（m）
偏差±1.00m（疏干）
≥50%井数
偏差±0.50m（降压）
≥50%井数
4
滤料规格
D50=（6～12）d50，一般为粒径2～5m的中粗砂不均匀系数小于3
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≥1.5m
≥50%井数
§9降水运行工况
9.1开挖阶段疏干降水运行工况
疏干作用的降水井应提前20天进行降水，一般应施工一口，投入运行一口。
并要求加载真空负压降水，在抽水工期充足的条件下降水后应满足基坑分层开挖需求。
图9-1真空负压疏干作用降水井抽水示意图
9.2开挖阶段减压降水运行工况
正式降水前通过抽水试验检验方案布设的合理性。
开挖过程中保持降水的持续性，将开挖期间的地下水位始终控制在安全水位以下，同时避免超降。
9.3回筑阶段减压降水运行工况
回筑阶段的降水运行工况后期根据具体的结构图纸及桩位图纸、桩的设计参数进一步核算。
§10降水运行管理
10.1降水用电保障措施
对于工程降水，尤其是有减压降水措施的工程降水，在正常的降水运行过程中，必须有合理的用电保障已满足降水运行的需求。
通常要求施工现场总包应提供两路工业用电，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1～10分钟内（具体根据降水验证试验确定）能将确保降水井正常运转，避免影响降水效果甚至危害基坑安全。
根据前面计算
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