天津地铁6号线会展中心站基坑降水施工方案文档格式.docx
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DN600天然气管线埋深2.21m，距离主体基坑17.9m，介于1.0H~2.0H，施工时改移；
风险等级为Ⅲ级。
DN800输配水管线埋深1m，距离主体基坑33.8m，介于1.0H~2.0H；
施工时改移，风险等级为Ⅲ级。
DN300输配水管线埋深0.9m，距离主体基坑8.9m，小于0.7H；
因此基坑周边环境相对较为宽松。
平面图见图1-1。
图1-1会展中心站平面图
2、工程地质条件与水文地质
2.1、工程地质条件
本次勘察揭露地层最大深度为50m，根据钻探资料及室内土工试验结果，按地层沉积年代、成因类型，勘察深度范围内的地基土层层序自上而下依次为：
1、全新统--人工堆积层（Qml）
杂填土①1层，杂色，松散，稍湿，含砖块、水泥块、石子；
素填土①2层，褐黄色~黄褐色，稍湿，松散，含砖渣、炉灰渣、白灰。
层底标高：
-0.97~0.52。
2、全新统中组--浅海相沉积层（Q42m）
粉质粘土⑥1层，灰色，流塑，局部可塑，含云母，贝壳；
淤泥质土⑥2层，灰色，流塑，有层理，含贝壳，以淤泥质粘土为主，局部夹淤泥；
粉土⑥3层，灰色，稍密~中密，很湿，含云母、贝壳；
粉质粘土⑥3b层，灰色，中密，饱和，含云母、贝壳；
粉质粘土⑥4层，灰色，流塑，局部软塑，氧化铁、贝壳。
-11.90~-11.78m。
3、全新统下组--沼泽相沉积层（Q41h）
粉质粘土⑦层，灰色，软塑，局部流塑，含云母、氧化铁、贝壳。
-13.97~-13.40m。
全新统下组--河床~河漫滩相沉积层（Q41al）
粉质粘土⑧1层，褐黄色，软塑~可塑，含云母、氧化铁、贝壳；
粉砂⑧1b层，灰色，中密~密实，饱和，含云母、氧化铁、贝壳；
粉土⑧2层，褐黄色，中密~密实，很湿，含云母、氧化铁、贝壳。
粉砂⑧2b层，灰色，中密~密实，饱和，含云母、氧化铁、贝壳。
-20.68~-19.97m。
上更新统五组--河床~河漫滩相沉积层（Q3eal）
粉质粘土⑨1层，黄褐色~褐黄色，可塑，局部流塑，含云母、氧化铁、贝壳；
粉砂⑨1b层，黄褐色~褐黄色，饱和，中密实，含云母、氧化铁、贝壳；
粉土⑨2层，黄褐色~褐黄色，很湿，中密~密实，含云母、氧化铁、贝壳；
粉质粘土⑨2a层，黄褐色~褐黄色，可塑，局部软塑，含云母、氧化铁、贝壳；
粉砂⑨2b层，黄褐色~褐黄色，饱和，中密~，含云母、氧化铁、贝壳。
-26.78~-24.97m。
上更新统四组--滨海~潮汐相沉积层（Q3dmc）：
粘性土⑩1层，灰黄色~黄褐色，可塑，含云母、氧化铁、贝壳；
粉土⑩2层，灰黄色~黄褐色，很湿，中密~密实，含云母、氧化铁、贝壳；
粉砂⑩2b层，灰黄色~黄褐色，饱和，中密~密实，含云母、氧化铁、贝壳。
-30.97~-30.00。
上更新统三组--河床~河漫滩相沉积层（Q3cal）
粉质粘土（11）1层，褐黄色，可塑，局部软塑，含云母、氧化铁、贝壳；
粉土（11）1a层，褐黄色，很湿，中密~密实，含云母、氧化铁、贝壳；
粉土（11）2层，褐黄色，可塑，局部软塑，含云母、氧化铁、贝壳；
粉土（11）3t层，褐黄色，很湿，中密~密实，含云母、氧化铁、贝壳；
粉砂（11）4层，褐黄色，密实，饱和，含云母，氧化铁。
2.2、水文地质条件
本次初步勘察钻孔最大深度50m，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，地铁施工范围内地下水可细分为：
潜水、承压水（微承压性）。
含水组之间有较厚的粘性土相对隔水层，相互之间联系较弱，可概化为相对独立的含水组。
潜水：
含水层为杂填土①1层，素填土①2层、淤泥质土②层、粘性土④层、粉土⑦3层，水位埋深0.6~5.0m，水位标高-1.06~2.25m。
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。
第一承压水：
含水层为粉土⑧2层，粘性土⑩1层、粉质粘土（11）1层属不透水~微透水层，可是为承压含水层相对隔水底板，根据抽水试验补充结果，该承压水水头大沽标高约-0.0m。
第二承压水：
含水层为粉土⑩1t层、粉土（11）1t层、粉砂（11）2t层，粉砂（11）4层。
该承压水水头大沽标高约-0.5m。
填土①1层、素填土①2层、充填土①3层，填土厚度一般约为0.5~3.0m，填土为力学性质差异较大，稳定性差，对基坑支护会产生不利影响。
淤泥质土：
主要为淤泥质粉质粘土夹淤泥，具有高灵敏度、高压缩性、低强度等特点，极易发生蠕动和扰动，工程性质差。
本场地潜水及承压水初始水头如下：
初始水头大沽高程（m）
潜水
1.06~2.25
第一承压含水层
0.0
第二承压含水层
-0.5
右线地质剖面图
3、基坑降水设计总体方案
3.1、基坑降水目的及重点、难点分析
1、基坑降水目的
结合工程实际情况，本工程基坑降水的目的有如下几个方面：
1）将基坑水位控制在坑底以下1.0~2.0米，降低坑内土体含水量，方便挖掘机和工人在坑内施工作业，有利于坑内土体的边坡稳定，防止坑内土体滑坡。
2）降低承压含水层的承压水水头，防止基坑底部发生突涌，确保施工时基坑底板的稳定性。
3）尽量减少由于降水引起的地表沉降。
2.基坑降水重点、难点分析
1、本工程地质条件比较复杂，基坑开挖深度已经将第一承压含水层揭穿，第一承压含水层厚度较大，水量丰富。
2、基坑开挖较深，周边道路及管线对沉降要求较高。
3、根据勘察报告，基坑范围内第二承压含水层土层局部较厚，且地下连续墙未将第二承压水层隔断，第二承压水层对基坑底部有突涌风险。
4、上部潜水含水层
1层为淤泥质粘土厚度约5m左右，含水量高，渗透系数小出水困难。
3.2、基坑降水整体思路
为了保证基坑土体疏干、坑底土体稳定性、不产生突涌等渗透问题，结合本工程的实际情况，本次降水采取坑内疏干降水和减压备用的综合降水方案，具体降水措施有以下几点：
1、基底进入第一承压含水层，故将其作疏干处理，即疏干井需进入第一承压含水层一定深度，将第一承压含水层一并作为疏干目的层进行疏干降水；
2、针对淤泥质质粘土
1层含水量高，出水困难，在降水预运行阶段，应延长预降水时间，加大降水井降水效果，同时在开挖阶段还应设置排水沟和集水坑，采取明排等措施。
3、第二承压含水层含水层为粉土⑩1t层、粉土（11）1t层、粉砂（11）2t层，粉砂（11）4层，基坑围护结构未将上述含水层隔断，根据疏干井设置深度进入基底以下6m，疏干井井底只进入第一承压含水层，未插入第二承压含水层，因此本次降水设计将第二承压含水层作为第二含水层的主要目的层考虑，需要针对此层承压水进行基底抗突涌验算，根据验算结果，合理的布置减压井或是减压备用井，必要的时候进行适当的减压降水。
4、考虑基坑自身风险，在坑外布置部分观测井，及时掌握坑内降水对坑外水位的影响。
5、为减少降水对坑外环境的影响，降水运行控制期间，严格执行“分层降水、按需降水、动态调整”的降水原则，尽量减小坑外水位下降对环境的影响。
1．基底接近第一承压含水层，故将其作疏干处理，即疏干井需进入第一承压含水层一定深度，将第一承压含水层一并作为疏干目的层进行疏干降水；
2.第二承压含水层只在分仓I-1区被连续墙隔断，其余部分围护结构地下连续墙只是隔断第二承压含水层的
2层，并未进入
4层，但是考虑基坑的安全和地层的不确定性，以及围护结构不可避免的存在质量缺陷，仍需要针对第二承压含水层，进行基底抗突涌稳定性验算，根据验算结果布置减压井，必要的时候进行适当的减压降水。
3.由于基坑周边环境比较复杂，需要保护的建筑物以及道路管线较多，对沉降要求较高，考虑基坑上述风险，在坑外布置部分观测井，及时掌握坑内降水对坑外水位的影响。
4.为减少降水对坑外环境的影响，降水运行控制期间，严格执行“分层降水、按需降水、动态调整”的降水原则，尽量减小坑外水位下降对环境的影响。
5.针对
4层粉质粘土的特点，以及在基坑开挖过程中可能出现的明水，在基坑开挖至此层土时，适当采取一定的明排措施配合坑内管井降水。
3.3、基坑降水井工作量
会展中心站主体基坑根据计算，主体基坑内共布置27口疏干井,1口减压井；
另外整个主体基坑共布置浅层观测井12口，第一承压含水层观测井8口，第二承压含水层备用兼观测井6口。
降水井工作量如下表：
井类型
井类型编号
数量（口）
孔径（mm）
井径（mm）
井深（m）
材质
疏
干
井
S1~S2
S26~S27
4
650
273
24
钢管
S3~S14
12
22
S15~S25
11
700
400
无砂水泥管
减压井
J1
1
33
坑外潜水观测井
SG1~SG12
17
坑外第一承压水观测井
QG1~QG8
8
坑外第二承压水备用兼观测井
BG1~BG6
6
3.3.1、疏干井结构
基坑疏干井分钢管和无砂水泥管两种，，钢管井采用直径273mm的钢管，孔径650mm，无砂水泥管疏干井采用直径400mm的无砂水泥管，孔径700mm。
疏干井自井底至离地面2m位置回填优质滤料，滤料顶置自然地面选用粘土封孔。
主体基坑疏干井深度为24m、22m两种，材质分钢管和无砂水泥管两种，除端头井外钢管井和无砂水泥管井间隔布置。
图4-2疏干井结构图
3.3.2、减压井及坑外减压备用观测井结构
减压备用井选用直径为273mm的钢管，孔径为650mm，减压备用井滤水管为4m和5m，对应基坑范围内的承压含水层。
填料选用中粗砂，填料与滤水管位置相对应，填料顶上5m范围内选用优质粘土进行封孔止水，优质粘土顶面至自然地面选用一般粘土进行封孔，不管是优质粘土还是一般粘土都要确保回填密实。
减压井及坑外减压备用兼观测井深度为33m。
图4-3减压井结构图
3.3.3、观测井结构
观测井分浅层观测井和第一承压水观测井。
浅层观测井井深17m，材质为直径400mm的无砂水泥管，孔径700mm，自井底至自然地面以下2m填滤料，滤料顶至自然地面回填土封孔。
第一承压水观测井8口，井深22m，选用直径273mm的钢管，滤管位置对应第一承压含水层，滤管对应位置回填滤料，滤料顶面以上5m范围内回填优质粘土封孔止水，优质粘土以上至自然地面回填一般粘土。
图4-4坑外观测井结构图
3.3.4、集、排水措施及要求
1、基坑集水、排水系统
为了配合降水运行，总包单位应设置坑外沿基坑周边的排水沟，经排水沟汇入沉淀池，在沉淀池经过三级沉淀后才可以排入市政污水管道。
但考虑排水沟防水措施要求较高，一旦防水措施处理不好，导致大量水渗流到基坑内，或是沿基坑周边下渗，对基坑安全造成很到的隐患。
排水沟最大流量不得小于100m3/h，且三级沉淀池容积不得小于50m3。
如果总包单位不能提供排水沟，我单位可以根据我们在天津地区的特有经验，采用集水箱集水，然后将水从集水箱集中排入三级沉淀池内，根据基坑长度和总的涌水量，沿基坑周边共布置3个集水箱（如分段开挖可以根据具体开挖范围调整集水箱数量），每个集水箱容积15m3，降水井与大集水箱之间可以根据需要另行设置一定数量的小集水容积1m3左右。
每个集大水箱放置一个流量20~30m3/h的污水泵，污水泵通过水位控制自动开关，通过污水泵，将水集中排入三级沉淀池。
2、明排措施
上部潜水含水层
。
此外围护结构渗漏也会导致基坑内出现积水，影响基坑施工。
因此在常规的管井降水同时需要在基坑开挖面上布置一定的集水明排措施（集水沟结合集水坑），其作用包括以下几个方面：
收集外排坑底、坑壁渗出的地下水；
收集外排降雨形成的基坑内外地表水；
收集外排降水井抽出的地下水。
因此，在基坑开挖过程中，在基坑临时开挖面上人工或使用机械施做明排沟，做临时明排处理。
此外，在基坑开挖至基底时设置盲沟，在盲沟内铺设碎石，既保证基坑范围内干燥，又能将明水聚集在一起，集中排出。
盲沟常在基坑内纵横向布置，盲沟艰巨一般取25m左右，盲沟内宜采用级配碎石填充，并在碎石铺设两成土工布反滤层。
此外盲沟常结合集水井一同使用，集水井采用钢筋笼外填碎石滤料，井径一般在700mm左右，深度不小于1.2m。
针对
1层为淤泥质粘土，选用基坑管井降水附带一定的名排措施，可以有效的解决这一问题。
4、基坑封井方案
4.1、封井要求
封井分为底板浇筑前封井（即混凝土垫层浇筑时封井）、结构后封井、设计确认抗浮及后浇带满足要求后封井三个主要阶段。
第一阶段：
底板施工前基坑开挖至基底，在施工底板垫层时，部分不参加运行井（备用兼观测井）出水量较小的疏干井可以先进行封井。
封井前利用基坑内的其他工作的疏干井继续运行，控制潜水水位始终位于基底以下1.0~2.0m。
第二阶段：
底板浇筑完成并完全达到设计强度后，留部分井做应急井、结构抗浮井及后浇带用井，其余的疏干井实施封井。
第三阶段：
设计确认抗浮及后浇带满足要求后，坑内减压井和所有预留疏干井可以实施封井。
以上各个阶段可以进行封井处理的井的具体数量，可根据现场实际降水井运行情况、水位控制情况而定。
封井工作实施需取得总包单位的同意。
4.2、封井方法
第一阶段作一般封井，在基坑开挖至基底时，将基底以上井管割除，在井内回填优质粘土（或素水泥）至井管口下2m处，待水量明显减小后，用素混凝土回填剩余的2m井管至井管口，井管口用1cm钢板焊接封牢，结合基底混凝土垫层施工期间一并将井管位置浇筑混凝土，如图5-1所示。
图5-1第一阶段封井示意图
第二阶段和第三的阶段的疏干井，由于需要穿过底板，待结构底板混凝土浇筑完成后进行封井，因此在底板施工前需要对疏干井井管进行处理。
由于疏干井井管为桥式过滤器井管，井管穿过底板时为了保证底板与降水井管之间连接密实，不会发生渗漏，需要将原先的滤水管自基底以上更换成平管，并在平管对应底板中部的位置焊接一道刚性止水钢环（宽度不小于15cm），确保地下水不会沿基坑底板与降水井管交界面发生渗漏。
具体操作如图5-2所示。
图5-2减压井即钢管疏干井井管穿底板操作方法
第二、三阶段封井是在底板施工完成后封井，具体操作方法如下：
1、结构底板对应井管穿过结构底板位置预留0.6m见方，深度30cm的孔洞，孔洞位置面层钢筋暂不绑扎。
同时将井管四周泥土清理干净，并用砂纸将井管外侧铁锈清除，确保后期后期底板混凝土浇筑时，井管与混凝土接触面密实。
（如下图所示）
2、待底板达到设计强度，满足封井条件后，向井管内回填优质粘土（或素水泥）至基底以下2m。
剩余部分至底板顶面以下20cm的井管采用微膨胀凝土回填（如下图所示）。
3、回填混凝土达到设计强度后，清除井管内剩余积水，割除剩余未回填井管，在井口焊接1cm厚钢板封口（详见下图所示）。
4、封井结束后，将底板上预留洞口面层钢筋接好，并采用比结构底板高一标号混凝土将井管回填至与顶板顶面齐平（详见下图所示）。
第三阶段对于个别出水量较大，水头较高的减压井封井采用压密注浆工艺进行封井处理。
5、施工要求
5.1、成井施工要求
1、工艺流程
准备工作→钻机进场→定位安装→开孔→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→合理安排排水管路及电缆电路→试抽水→正式抽水。
2、设备选型
本工程钻井设备选用KQ-1250型水文地质钻机，降水井孔径为φ650mm，成孔采用正循环自然泥浆造浆（如果自然造浆存在困难，或是出现局部杂填、砂层塌孔现象时可以采用粘土辅助造浆的办法），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，为确保工程质量奠定基础。
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，与总包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，确保井管、过滤管、填料、粘土等材料的质量。
材料不到位不能开钻。
3）进场、定位、埋设护孔管
由总包方提供“三通一平”，具备条件后，我方钻机进场。
钻机应安放稳固、水平、孔口中心、磨盘中心、大钩应成一垂线。
井管、砂料到位后才能开钻，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。
3）钻进清孔
钻进中尽量采用地层自然造浆，如果地面自然造浆难以实现可以适当的在泥浆池中加入优质粘土辅助造浆。
钻进过程中泥浆比重应控制在1.05左右，如果遇到砂层容易产生塌孔，泥浆比重可适当调高至1.1～1.2。
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后提钻。
4）下井管
铁井管：
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。
井管外包两层层60目滤网。
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。
减压井下井管非常重要的一个环节就是焊接质量，一定要保证承压水水头以下所有接头焊接严密，不得存在漏焊或是沙眼存在。
无砂管：
无砂管下井管前，准备一根钢丝绳（约Φ5mm），将钢丝绳的一端固定，将一节无砂管井管和一个木质井底捆扎在一起，并将钢丝绳穿过井底中央的凹槽，然后缓缓放入孔中，井管与井管间采用竹片及铁丝固定，慢慢释放钢丝绳，直至下井管完成。
4.填料
在本工程中疏干井和坑外观测井宜采用粒径0.2-0.3cm的干净石硝，不含粉末。
减压备用井由于对应土层含有粉细砂颗粒较细，常规直径的石硝不能起到滤水挡砂的作用，因此减压井滤料选用中粗砂（含泥率≤2%，不均匀系数Cu取1.6~2.0）。
填料具体操作要求如下：
应沿井口边，固定按单一方向旋转连续逐步均匀投放，投放速度宜不大于0.1m3/min；
宜采用铁锹或类似容积大小的物体投放，严禁用推车向井内倾倒，投料过程中严禁晃动井管；
应及时测量井内滤料顶面标高，至少沿井口周长均匀分布测量点不少于4点，以最低点标高为准；
滤料顶面标高达到设计要求时，实际投入滤料的方量应不少于理论方量的95%。
此外，为了确保填料到位，应在井中放置一污水泵，坑外填料的同时井内污水泵抽水，并伴随着坑外注清水，这样在井内外水流的带动下，砂料会达到预定位置，同时能降低泥浆浓度，不会造成泥皮包裹，确保降水井的出水效果。
待上述操作完成后，再次测量填料高度，确认填料是否到位。
5.止水
为了防止上部土层中的水沿砾料进入抽水井内，同时防止回填不密实下部承压水沿井管壁向上冒水，严重情况会导致基坑沿井管壁发生涌水。
设置在基坑内部的减压井或是减压备用井，在井管外侧填砾顶部填回填优质粘土至基底位置进行止水；
设置在基坑外侧的减压井、减压备用井和承压水观测井应在填料顶部5m范围内回填优质粘土进行止水。
以上优质粘土回填范围为要求的最低值。
优质粘土应选用塑性指数不小于20的黏土，压制成球，晒干后球直径不大于50mm。
黏土球使用前应按每立方不少于三组，每组不少于0.2kg的数量随机抽样，样品应送交具有土工试验资质的实验室进行检验。
优质粘土在沉底后会发散膨胀，从而保证充填密实，从而保证了止水效果。
具体操作要求如下：
应沿井口边，固定按单一方向旋转连续逐步均匀投放，投放速度应不大于0.1m3/min；
应采用手工或铁锹投放，严禁用推车向井内倾倒，投料过程中严禁晃动井管；
应及时测量井内黏土球顶面标高，至少沿井口周长均匀分布测量点不少于4点，以最低点标高为准；
顶面标高达到设计要求时，实际投入方量应不少于理论方量的150%。
回填优质粘土以上再用粘土填实，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。
不管是优质粘土还是普通粘土一定要保证回填密实。
优质粘土回填止水必须严格控制，不能少填，确保止水效果。
6.洗井
首先利用空压机洗井，最后再用水泵洗井并清除井底存砂。
洗井工作应在填料完成后及时进行，避免由于洗井不及时导致泥浆沉淀，井壁形成较厚泥皮并硬化，严重影响滤水效果和出水量。
因此洗井应确保试抽水期间不断流。
空压机洗井有一套完整的洗井设备，通过特制的洗井枪头向井底充气，通过充气将井内泥浆和井底沉渣搅动，充气的同时在井口形成负压，通过大气压力将混合的泥浆和沉渣吹出。
持续一定时间，由于外界水源不断的向井内补给，泥浆沉渣不断的被带走，最后至水清砂净。
洗井的质量应符合下列要求：
出水量宜接近设计要求，且相隔30min连续两次实测出水流量，相差应不大于10%；
井口出水的泥砂含量应小于0.3‰（体积比）；
观测井应洗至水位变化反应灵敏。
6、降水运行要求
6.1抽水试验
在所有降水井施工完成后，应针对每口井进行试抽水，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，最终确定水泵型号。
此外在所有降水井
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