地铁降水工程施工设计方案.docx
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地铁降水工程施工设计方案
苏州地铁三号线
降
水
施
工
方
案
编制:
审核:
审批:
城轨14-1刘森1448043120
降水施工方案
一、编制依据
1）《苏州市轨道交通3号线工程初步设计——横山路站》（中铁隧道勘测设计院有限公司2013.09）
2）《苏州市轨道交通3号线工程施工图技术要求》（中铁第四勘察设计院集团有限公司2014.04）
3）《苏州市轨道交通3号线工程施工图设计文件组成与内容》（中铁第四勘察设计院集团有限公司2014.03）
4）《苏州市轨道交通3号线工程施工图设计文件编制统一规定》（中铁第四勘察设计院集团有限公司2014.03）
5）《苏州市轨道交通3号线工程明（盖）挖法地下结构施工图设计文件编制深广度统一规定》（中铁第四勘察设计院集团有限公司2014.04）
6）《苏州轨道交通3号线工程岩土工程勘察报告（详细勘察阶段）（横山路站）》（天津市市政工程设计研究院2014.05）
7）《苏州市轨道交通3号线沿线地下建（构）筑物调查项目成果报告》（冶金工业部华东勘察基础工程总公司2013.6）
8）《苏州市轨道交通3号线工程－地下管线调查成果报告》（冶金工业部华东勘察基础工程总公司2013.6）
9）设计采用的主要规范、规程
《地铁设计规范》（GB50157-2013）
《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068-2001）
《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）
《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）
《城市轨道交通岩土工程勘察规范》（GB50307-2012）
《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）
《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）
《钢结构设计规范》（GB50017-2003）
《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）
《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）
《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）
《建筑与市政降水工程技术规范》（JBJ/T111-98）
《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999）（2003版）
《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）
《建筑桩基检测技术规范》（JGJ106-2003）
《钢筋焊接及验收规程》（JGJl8-2012）
《钢筋机械连接通用技术规程》（JGJ107-2010）
《城市轨道交通技术规范》（GB50490-2009）
《城市轨道交通地下工程建设风险管理规范》（GB50652-2011）
《城市桥梁设计规范》（CJJ11-2011）
《城市道路工程设计规范》（CJJ37-2012）
《铁路工程抗震设计规范》（GB50111-2006）（2009年版）
《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T50476-2008）
10）其它有关设计、施工、检验、检测、试验、实验、质量验收等规范、规程、标准及地方有关管理部门的批复文件等。
二、编制原则
（1）在仔细考察工程实地、认真研究施工设计图和有关规定的基础上，充分考虑本标段的特点和场地、设备、人员及气候等实际情况科学合理地组织施工。
（2）严格按照ISO9002：
2000国际质量认证体系和项目法施工要求，进行施工管理和质量控制。
（3）在施工方案的制定、施工工艺的选择、施工技术的实施方面立足规范化及标准化，优先选用科学、先进的施工方法，确保工程质量、确保工程工期。
（4）采用成熟的技术、先进的设备和工艺以及切实有效的技术措施，确保安全、质量、工期。
（5）合理组织平行、交叉、流水作业，均衡生产，优化资源配置，实行动态管理。
（6）针对城市市区施工的特点，贯彻“以人为本、安全第一、预防为主”的原则，科学安排，合理组织、严格管理、精心施工。
（7）严格执行城市施工的有关规定，采取切实有效的措施，严格控制噪音、粉尘、废弃物的排放等，做到文明施工，最大限度减少对周围环境及居民正常生活的影响。
三、工程概况
横山路站为全线的第13座车站，车站位于滨河路与横山路交叉口路面下，沿滨河路南北向布置。
车站为地下两层明挖（局部盖挖）车站，共设九个出入口及四组风亭。
车站主体长458.7米，标准段宽19.7米，基坑深16.4~20.3米，覆土厚度3.2~4.3米。
车站北端设盾构始发井（左线）、接收井（右线），南端设盾构始发井（左线）、接收井（右线）。
车站周边地面有多栋建筑，路口东北侧为中比啤酒（苏州）有限公司，东南侧为拆迁区，西北侧为万豪名家，西南侧由北往南依次为横塘泵站、规划新狮商务广场、固光油漆城、安康门诊楼、美田山水商务楼。
滨河路和横山路敷设有大量市政管线，沿横山路两侧敷设的管线主要有：
污水管（DN500、DN800）、雨水管（DN400、DN800）、天然气管（DN300）、给水管（DN600），强电和弱电电缆等；沿横山路方向，强电、弱电电缆和DN200天然气管、DN600给水管、DN400蒸汽管敷设于路口临时路面盖板上方，施工期间有一根220kV高压架空线跨越车站，离地高度为19.5m，施工时需进行防护，防护方案必须满足《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-2005）的要求，并征得相关主管部门的同意，该范围内钻孔灌注桩钢筋笼需分段吊装。
四、水文地质条件慨况
1、工程地质条件
根据地质资料，地层层序自上而下依次为：
①工程地质层（受人类活动影响明显的土层）
①1杂填土层：
杂色，主要为建筑垃圾、生活垃圾等，勘察场地范围内均布，厚度不均匀，组成物质杂乱，土质较松散，呈高压缩性。
在现状道路（滨河路）及两侧，表层多分布0.3m～1.0m厚的混凝土结构层，基层以灰土为主，其它以碎石、碎砖为主，中间以少量黏性土充填。
在场地东侧拆迁地块内存在大量建筑垃圾，地下存在原建筑物未完全拆除的基础结构物。
为第四系全新统（Q4）人工填土层。
本层土层厚0.7～4.5m，层底标高-0.89～3.11m，场地内均有分布。
③工程地质层（黏土、粉质黏土、黏质粉土）
根据其沉积顺序和工程地质特征可分三个工程地质亚层。
③1黏土层：
黄褐色~灰黄色，可塑~硬塑，含铁锰质结核，夹青灰色条纹，无摇振反应，刀切面具油脂光泽，干强度、韧性高。
为第四系晚上新统（Q32-3）冲湖积相沉积物。
层厚0.80~3.70m，层顶标高-0.89～3.11m，层底标高-2.74~-1.01m。
该层压缩性中等，场地内大部分区域有分布，个别钻孔缺失。
③2粉质黏土层：
灰黄色，可塑为主，底部可塑~软塑，局部夹黏质粉土夹层，含铁锰质氧化斑点，无摇振反应，刀切面稍有光泽，干强度、韧性中等。
为第四系上更新统（Q32-3）冲湖积相沉积物。
层厚0.50~5.80m，层顶标高-2.74~-1.01m，层底标高-6.10~-1.87m。
该层压缩性中等，场地内均有分布，层位较稳定。
③3黏质粉土层：
灰色为主，局部黄灰色，很湿，稍密～中密，欠均匀，含云母、贝壳碎屑，夹有薄层状粉质黏土、粉砂透镜体，无光泽，摇震反应中等～迅速，干强度低，韧性低，为第四系上更新统（Q32-3）冲湖积相沉积物。
层厚1.70～11.90m，层顶标高-1.87~-8.99m，层底标高-20.50～-6.84m。
该层压缩性中等，在本场地范围内广泛分布，层厚变化较大，靠近车站南侧端头井附近层厚较厚。
③3a粉质黏土层
灰色，软塑为主，具水平层理，局部夹薄层状粉土，稍有光泽，干强度中等，韧性中等偏低，无摇振反应。
为第四系上更新统（Q32-2）海陆交互相沉积物。
层厚2.00~4.80m，层顶标高-4.50～-3.92m，层底标高-8.99～-6.45m。
该层压缩性偏高，勘察场地内仅靠近南侧端头井附近有分布。
④工程地质层（粉砂）
根据其沉积顺序和工程地质特征可分1个工程地质亚层。
④2粉砂夹粉土层：
灰色，饱和，稍密~中密，欠均匀，含云母、贝壳碎屑，无光泽，夹粉土薄层，摇振反应中等～迅速，干强度低，韧性低，为第四系上更新统（Q32-2）冲湖积相沉积物。
层厚0.90～10.20m，层顶标高-16.28~-6.67m，层底标高-17.88～-14.12m。
该层压缩性中等，场地内广泛分布，厚度由北向南逐渐变薄，至南侧端头井附近缺失，层厚变化较大。
⑤工程地质层（粉质黏土、黏质粉土）
⑤1粉质黏土层：
灰色，软塑为主，水平层理明显，局部夹薄层状粉土薄层、透镜体，稍有光泽，干强度中等，韧性中等偏低，无摇振反应。
为第四系上更新统（Q32-2）海陆交互相沉积物。
层厚7.00~14.60m，层顶标高-17.88～-14.12m，层底标高-31.05～-26.15m。
该层压缩性偏高，层厚较厚，场地内均有分布。
⑤1a黏质粉土层：
灰色，很湿，中密~密实，含云母、贝壳碎屑，无光泽。
为第四系上更新统（Q32-2）海陆交互相沉积物。
层厚最大揭示6.9m，层顶标高-24.15m左右，层底标高-31.05m左右。
为⑤1粉质黏土层夹层，以透镜体形式存在于⑤1层底部。
⑦工程地质层（粉质黏土夹粉土，粉砂，粉土）
根据其沉积顺序和工程地质特征可分三个工程地质亚层。
⑦1粉质黏土夹粉土层：
灰色，软塑为主，具水平层理，局部夹层状粉土薄层、透镜体，稍有光泽，干强度中等，韧性中等偏低，无摇振反应。
为第四系上更新统（Q32-2）海陆交互相沉积物。
层厚3.50~20.30m，层顶标高-41.28～-25.49m，层底标高-48.44～-31.00m。
该层压缩性偏高，层厚变化较大，车站南侧端头井附近较厚，向北逐渐变薄，北侧端头井附近缺失。
⑦2粉砂夹粉土层：
灰色，很湿，中密~密实，欠均匀，含云母、贝壳碎屑，无光泽，粉砂为主夹粉土薄层。
干强度低，韧性低，为第四系上更新统（Q32-1）冲湖积相沉积物。
揭示层厚1.70～12.90m，层顶标高-44.61～-26.22m，层底标高-46.82～-35.74m。
该层压缩性中等，层厚变化较大，自场地北侧端头井附近向南逐渐变薄，车站南部缺失。
⑦4粉土层：
粉土，灰色，很湿，中密~密实，欠均匀，层里发育，摇振反应中等～迅速，干强度低，韧性低，为第四系上更新统（Q32-1）冲湖积相沉积物。
本层未揭穿，最大揭示厚度21.0m，层顶标高-46.82～-35.74m。
该层在场地内广泛分布。
2、水文地质条件
根据钻孔揭示地层情况，本勘察场地地下水主要有潜水、微承压水和承压水。
潜水：
潜水主要赋存于浅部黏性土层中，受区域地质、地形及地貌等条件的控制。
其补给主要为大气降水及周围湖（河）网体系，以大气蒸发及向周围湖（河）道的径流为其主要的排泄方式。
本次勘察期间实测潜水水位埋深1.10～2.90m，高程0.86～2.91m。
苏州地区降雨主要集中在6~9月份，在此期间，地下水位一般最高；旱季为12月份至翌年3月份，在此期间地下水位一般最低，年水位变幅为1.00m。
据区域水文资料，苏州市历年最高潜水位标高2.63m，最低潜水位标高为0.21m。
基坑开挖前需采用内井点对坑内潜水进行预降水、疏干，以加固坑内土体。
微承压水：
根据本次勘察揭示，本车站微承压水含水层主要为③3黏质粉土和④2粉砂夹粉土以及⑤1粉质黏土层中所夹⑤1a黏质粉土，这几层土相连通，可看做同一含水层。
该含水组分布不稳定，其补给来源为大气降水、地表水及上部潜水垂直入渗，以民间水井取水及地下径流为其主要的排泄方式。
根据本次在Jz-Ⅱ13-M3-KA148孔附近进行的抽水试验成果，本层微承压水水头标高为0.67m。
根据区域资料，该微承压水头年变幅1m左右。
主体围护结构隔断微承压水含水层，施工期间需对该微承压水进行泄压处理。
③承压水：
根据本次勘察揭露地层情况，本车站深部⑦2粉砂夹粉土层和⑦4粉土层均为富水层。
这两层含水层相互连通，形成深厚承压含水层。
整个承压含水层顶板标高-46.44～-26.22m之间。
整体呈现北高南低的规律，即靠近北侧端头井附近承压含水层埋深较浅（30m左右），向南逐渐变深，车站南部承压水层埋深一般在50m左右。
本层承压水补给来源为上部松散层渗入补给、微承压水与之联通补给、越流补给及地下径流补给，排泄方式主要是人工开采及其对下部含水层的越流补给和侧向径流排泄；本次勘察在滨河路与横山路交口东侧拆迁区内布置一组承压水抽水试验（1个抽水孔+2个观测孔）。
根据抽水试验实测该层承压水水头标高为-3.59m。
北端头井坑内地基土抗承压水头稳定性不满足要求，基坑开挖期间需加强水位观测，适时适量抽取承压水。
五、降水施工
5.1降水目的
根据本工程的围护桩、基坑开挖及基础底板结构施工的要求，本次降水的目的：
（1）通过降水及时疏干开挖范围内土层的地下水，使其得以压缩固结，以提高土层的水平抗力，防止开挖面的土体隆起。
（2）在人工挖孔桩开挖施工时做到及时降低作业范围水位，确保围护桩质量和人员安全。
（3）在基坑开挖施工时做到及时降低基坑中的地下水位，保证基坑干开挖施工的顺利进行。
5.2降水设计
基坑上口宽:
18.7m，深井管井距基坑上口距离2m，降水井按潜水完整井计算。
1土壤渗透系数k=25m/d；
2水位降低值S：
水位埋深按平均按3m考虑，水位降到围护桩桩底以下0.5m的位置，基坑深取最大为人工挖孔桩底（不利点）19.375m。
S=19.375-3+0.5=16.875m；
3含水层平均厚度H=25m；
4降水影响半径
=2×16.875×25=843.75m；
5基坑总长度L=171.3m；
6基坑宽度B=22m；
7基坑假想半径x0=x0=
=61.39m；
8（x1·x2···xn）各降水井到井群中心的距离。
1、计算基坑出水量Q
根据《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》条形基坑涌水量计算方法的规定，总涌水量：
=2837.156+10127.925
=12965.08m3/d=0.1501m3/s
由于基坑类型类似于完整井，坑底位于含水层内，基坑涌水量按1.5系数考虑，即基坑涌水量Q=0.1501×1.5=0.2251m3/s
2、计算深井过滤器进水部分每米井的单位进水量q
降水井直径为Φ300mm,故深井半径rs=0.15m。
按照《建筑施工手册（第四版）》6-2-8-4降水井单位进水量公式：
q=120πrs×l×
=120×3.142×0.15×1×
=0.0019m3/s
3、过滤器进水部分需要的总长度
=0.2251/0.0019=118.47m
4、单个井过滤器浸水部分长度h0
当井数为16个时,取h0=10m
nh0=16×10=160m＞
=118.47m，符合要求。
井的深度钻孔深度取27.5m。
5.3设计参数
表6-3车站降水设计参数表
位置
井径
（mm）
管径
（mm）
井管类型
井深
（m）
井间距
（m）
滤料
（mm）
井数
（眼）
车站主体
600
300
无砂
水泥管
27.5
约28
3-7
16
注：
①管径为：
外径/壁厚；
②管井内安装40m3/h潜水泵。
5.4降水方案
降水井号
坐标
井底标高（m）
降水井号
坐标
井底标高（m）
1#
X=25753.409
Y=13545.426
492.25
9#
X=25614.312
Y=13657.119
492.25
2#
X=25739.085
Y=13566.329
492.25
10#
X=25631.707
Y=13637.226
492.25
3#
X=25720.099
Y=13583.091
492.25
11#
X=25649.110
Y=13619.742
492.25
4#
X=25702.502
Y=13601.058
492.25
12#
X=25665.071
Y=13602.527
492.25
5#
X=25685.639
Y=13627.930
492.25
13#
X=25684.997
Y=13582.652
492.25
6#
X=25666.219
Y=13641.860
492.25
14#
X=25702.673
Y=13564.211
492.25
7#
X=25655.001
Y=13662.004
492.25
15#
X=25713.442
Y=13543.384
492.25
8#
X=25633.335
Y=13675.395
492.25
16#
X=25736.059
Y=13529.242
492.25
根据设计降水布置，考虑本标段的降水范围，通过对水文地质条件的分析。
根据《建筑与市政降水技术规范》本工程决定采用深管井点降水方案，根据以往地铁降水施工经验，沿基坑外两侧设降水井，管井采用φ300无砂管外包无纺布，管井伸入底板约8m，滤水管每根长度2.5m，滤水管总长为10.0m，纵向间距约28m左右，沿信息路站基坑线路方向设两排降水井。
5.5降水井结构
降水井采用内径为300mm的无砂水泥管。
井管由实管和滤水管组成，降水井自井口以下0～3m为实管，井管与井壁间填充粘土；15m以下井管为滤水管（每根井管长度均为2.5米），填充滤料，滤料砾石规格为3～7mm。
井口段用粘土封井。
5.6降水井施工工序
管井井点施工流程见图。
主要环节的施工要点如下：
6
5.6.1管井成孔
根据土质条件和孔深，选择冲击钻成孔，用泥浆护壁，孔口设置护筒，在一侧设排泥沟、泥浆池。
孔径较井管直径250～300mm。
5.6.2替浆及下管
下管前注入清水置换全井孔内泥浆，用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。
井管采用无砂混凝土滤水管（见图6-5-1），在预制混凝土管斜面上放置井管，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，上下管之间用对焊连接，接头处用尼龙网裹严，以免挤入泥砂淤塞井管，竖向用3～4条宽30mm、长2～3m的竹条用2道铁丝固定井管。
为防止上下节错位，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。
5.6.3填滤料
井管下入后立即填入砂砾滤料。
砂砾滤料应具有一定的磨圆度，必须符合级配要求，滤料含泥量（包括含石粉）≤3%，粒径3～7mm。
填砾料时，滤料沿井管外四周均匀填入，宜保持连续。
不得用装载机直接填料，应用铁锹下料，以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，洗井后滤料下沉及时补充滤料，要求实际填料量不小于95%理论计算量。
5.6.4洗井
下管、填料完成后立即进行洗井，特殊情况时，成井—洗井间隔时间不能超过8小时；由于是冲击钻机施工的降水井，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。
5.6.5设置水泵
水泵规格为5.5kw潜水泵，扬程大于40m，流量40m3/h，在安装前，应对水泵本身和控制系统作一次全面细致的检查，在地面试转3～5min，若无问题，方可进行安设。
安装完毕应进行试抽水，满足要求方可转入正常工作。
5.6.6排水管路
设计排水管主管（集水管）采用Ф150mm钢管，支管采用Ф80mm钢管。
排水采用暗排。
每个暗排井点做一个工作井，暗排主管线和支管线均埋置于地面以下0.5m。
出水管、支管和主管用单向阀连接，防止停泵时水倒流，然后恢复路面。
水从支管流经主管汇到雨水井，雨水井要做一工作井，采取暗排形式。
排水口选择雨水检查井口，如直接接入雨水管线，应设置排水口检查井，在保证排水畅通和含砂量满足要求的情况下，排水口位置经市政统一认可确定。
选定排水口的数量和雨水管线满足降水最大排水量的要求，安排水口管径大小合理疏排地下水及雨水，施工时根据现场实际情况具体确定。
5.7降水井施工技术要求
5.7.1井位要求
①、井位施放时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开孔的方法，当确认地下无各种管线后方可施工；
②、为避开各种障碍物，降水井间距可作局部调整，但间距最大不应超过130%～150%设计井间距；
③、基槽土方开挖前，降水井的布设应已形成封闭或超前2倍基槽宽度。
5.7.2井身结构误差要求
①、井径误差±20mm；
②、垂直度误差≤1%；
③、井深应满足井结构图中文字说明部分的要求。
5.7.3成井方法要求
选择冲击钻方法成井。
5.7.4填料要求
①、含水层段砾料应具有一定的磨圆度，砾料含泥量（含石粉）≤3%，粒径3～7mm；对含水层以上部分的砾料，在磨圆度和粒径方面可适当降低要求，但严禁使用片状、针状的石屑；
②、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，洗井后滤料下沉应及时补充滤料，要求实际填料量不小于95%理论计算量。
5.7.5洗井要求
①、洗井要求达到“水清砂净”；
②、下管、填充填料完成后应立即进行洗井，成井—洗井间隔时间不能超过8小时；
③、采用隔离塞分段洗井，如果泥浆中含泥砂量较大，可先进行捞渣，再进行洗井；
④、当常规洗井效果不好时，可加洗井剂浸泡后再洗井。
5.7.6抽水要求
①、基坑开挖至地下水位标高前的超前抽水时间不少于14天；
②、抽水含砂量控制：
为防止因降水带出地层细颗粒物质造成地面沉降，抽出的水含砂量必须保证：
粗砂含量<1/5万；中砂含量<1/2万；细砂含量<1/1万；
5.8降水配电系统设计
降水配电系统涉及到降水的正常运行，要保证使用电源的安全性、可靠性。
在降水配电系统施工中应该注意以下方面：
（1）降水供电系统应采用双线路，防止中途停电或者发生其他故障，影响排水。
必要时设置能够满足施工要求的备用发电机组，以防止突然停电，造成水淹基坑。
（2）抽水井的供电电缆，在排水管沟回填土之前置于排水管的一侧，与排水管合槽敷设。
电缆周围填充细砂，厚度为0.2m。
电缆经由线路，地面上每隔20m左右设露出0.5m高的标志桩。
（3）由动力配电箱引出的电缆到潜水泵之间电缆长度除留有适量的长度外，其它剩余量一律剪除，并排列整齐。
电缆两端，配统一编号的标志环各一环。
（4）电缆敷设路径如遇过路或穿越其它建筑物时，穿厚度为2mm以上的护电套管加以保护。
（5）供、配电系统用的电力开关柜、动力配电箱安放要牢固稳妥。
（6）为保证降水工程连续运行，需备足25%用电设备备件，以便及时换修用电设备。
（7）电力开关柜及动力配电箱要上锁，应做好防雨、防砸等防护工作，并须安装围栏，并在围栏不同方向悬挂警示标志，其放置地点要安全、平整，周围无杂物堆放。
（8）供、配电系统设有三级保护装置。
电力开关柜中设有过流、短路、过热保护的自动开关。
动力配电箱中设有过流、漏电保护的自动开关。
所用电缆设计为三相五线制双“O”线，用电器具作好接“O”保护。
5.9降水井的后期处理
施工降水为结构工程施工的辅助工程，属临时工程范畴。
地下建筑物竣工后，并回填、夯实到地下水位线以上后，方可拆除深井降水井系统。
本工程临时供电线路、临时建筑设施等，在工程竣工或完成其使用目的后立即拆除，降水井和其它地下临时工程按有关规定进行处理，恢复地面原貌。
施工降水结束后，需对所有降水井进行回填，其目的是使原有井身空间与地层连成一体，保证井室与路面、井身与周围地层的整体性和稳定性。
降水井管在完成
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