幸福公园站回灌方案

1、上海长凯岩土工程有限公司 天津地铁5号线幸福公园站回灌方案天津地铁5号线幸福公园站基坑回灌方案上海长凯岩土工程有限公司2014年12月目 录一、工程概况3二、工程地质与水文地质情况42.1工程地质情况42.2水文地质条件7三、 设计依据9四、 前期基坑降水试验成果及结论104.1南基坑降水试验104.2北基坑降水试验114.3中区基坑降水试验12五、地下水回灌目的13六、地下水人工回灌136.1、回灌系统136.2、 回灌井作用原理146.3、回灌地层156.4、回灌方案16七、回灌运行管理197.1、回灌注意事项197.2、回灌监测与管理19八、回灌运行20九、施工要求25十、附图28一、工

2、程概况幸福公园站位于河北区靖江路与幸福道交口处，沿靖江路方向延伸，地面交通繁忙，图1-1为车站总平面图。图1-1幸福公园站总平面图幸福公园站为地下两层侧式站台车站，车站全长320.800m，车站结构标准段总宽度33.46m，渡线段总宽度19.00m。站台中心里程处覆土厚度约4.0m，车站共设置2座风道，4个出入口。本车站主体结构基坑长320.8m，标准段宽度33.46m，开挖深度17.6618.01m，局部达18.37m；渡线段基坑宽度19.0m深度达18.5719.09m。盾构井基坑宽度21.0m开挖深度19.20919.851m,基坑面积8800m2。图1-2 基坑分区示意图拟建场地自然地

3、坪大沽高程+1.48m，本车站工程安全等级为一级。基坑围护结构采用地下连续墙,地连墙厚度为800mm，除规划11号线区间下穿本站地段采用锁口管接头外，其余幅段采用工字钢接头方式。基坑中部设置两道分仓墙，通过分仓墙将基坑分为三个独立的区域（南区、中区、北区），北区地连墙长度为35.5m墙底标高为-34.02m；中区地连墙长度为34m，墙底标高为-33.52m（其中规划中的12号线对应位置地连墙深度为35.5m墙底标高为-34.02m）；南区地连墙长度为标准段围护结构深度为42m标高为-40.52m。天津地铁6号线幸福公园站周边两侧多为多层民用建筑，建成时间均超过20年，基坑施工期间距离主体基坑较

4、近的建筑主要有：1、廉江里“L”形6层砖混结构，建成年代为1990年，条形基础，楼房拐角处设有变形缝，距离主体基坑约12.15m；2、镇江里38-42号，6层砖混结构，建成年代为1989年，筏板基础，距离车站主体基坑约12.24m。其余建筑物距离主体基坑距离均大于0.7H（H为基坑深度）。二、工程地质与水文地质情况2.1工程地质情况根据天津市地下铁道5号线工程幸福公园站岩土工程勘察报告(详细勘察阶段A版)，该场地埋深60.00m深度范围内，地基土按成因年代可分为以下12层，按力学性质可进一步划分为22个亚层。现自上而下分述之：1层杂填土场地范围内土体表层广泛分布，含灰渣，砖块石等建筑垃圾，土体

5、松散稍密，工程性质较差。2层素填土场地范围杂填土层下广泛分布，以黏性土为主夹碎砖石块等建筑垃圾，含植物根系，可塑状态，填垫年限超过20年，工程性质一般。1层粉质粘土本亚层夹粘土透镜体，土体呈硬塑可塑状态，土质均匀，本亚层层位稳定，工程性质较好。2层粉土土体呈稍密状态、中密状态，土质均匀，本亚层分布不连续，与5ZCD31孔处揭示为淤泥质粉质粘土，工程性质一般。1层粉质粘土：土体粉粒含量高，偏粉土，呈流塑、软塑状态，本亚层仅在站台中心里程以南揭示，层厚相对较薄，工程性质较差。2层粉土本亚层层位较稳定，局部夹粉砂，土体呈稍密、中密状态，上层潜水多赋含于本层，在深基坑开挖时易产生流砂，可作为复合地基竖

6、向增强体或短桩基础的持力层，土体工程性质较差。4层粉质粘土 本亚层分布连续、稳定，土体粉粒含量高，偏粉土，呈软塑、流塑状态，夹粉土、粉砂，工程性质较差层粉质粘土本层分布连续、稳定，呈可塑状态，可作为第一承压水的隔水顶板，工程性质一般。2层粉砂本亚层分布连续、稳定，有粉质粘土、粘土组成，局部夹粉土透镜体，呈可塑状态，为第一承压水，渗透性较好。1层粉质粘土本亚层分布连续，呈可塑、硬塑状态，含姜石，工程性质较好。所夹粉土、粉砂含水层分布不连续。1层粉质粘土分布不连续，呈可塑、硬塑状态，工程性质好。2层粉砂成为分布不连续，呈密实状态，工程性质好。属第二承压含水层。1层粉质粘土呈可塑、硬塑状态，分布不连

7、续，夹粉土、粉砂透镜体，其粉土、砂类土含水层属第二承压含水层，工程性质一般。2层粉土本亚层分布不连续，土体呈密实状态，可作为桩端持力层使用，局部夹姜石层，对灌注桩成孔造成一定影响，工程性质好。属第二承压含水层。3粉质粘土本亚层分布连续、稳定，呈硬塑状态，工程性质好。4层粉砂本亚层分布不连续，土体呈密实状态，可作为桩端持力层使用，工程性质好。5粉质粘土本亚层分布连续，呈硬塑状态，局部含较多姜石，工程性质好。1层粉质粘土主要有粉质粘土、粘土组成，土体呈硬塑坚硬状态，工程性质好。2层粉砂土体呈密实状态，工作性质好。地质剖面图见图1-3、1-4。图1-3 右线地质工程剖面图图1-4 左线地质工程剖面图

8、2.2水文地质条件根据天津市地下铁道5号线工程幸福花园站岩土工程勘察报告(详细勘察阶段A版)，受基底构造、地层岩性和地形、地貌、气象以及海进、海退等综合因素影响，天津地区水文地质条件复杂。地下水类型可分为以下几类：松散岩类孔隙水赋存于第四系、第三系松散堆积层中；基岩裂隙水赋存于碳酸盐岩溶裂隙中。根据地下水埋藏条件，可以将地下水划分为浅层地下水和深层承压水，一般将埋藏较浅、由潜水及与潜水有水力联系的微承压水组成的地下水称为浅层地下水，而将埋藏相对较深（一般70m以下），与浅层地下水没有直接联系的地下水称为深层承压水。在自然条件下，天津地区总的地下水补、径、排特点是：在水平方向上，浅层水和深层水由

9、北向南形成补给，在垂直方向上，下卧含水岩组接受上覆含水岩组的渗透补给。浅层地下水有下列补、径、排特点：补给：地下水接受大气降水入渗和地表水入渗补给，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。径流：由于含水介质颗粒较细，水力坡度小，地下水径流十分缓慢。排泄：排泄方式主要有蒸发、向深层承压水渗透和人工开采。本场地内表层地下水类型为第四系孔隙潜水，赋存于第陆相层中及其以下粉砂及粉土层中的地下水具有承压性。地下水的温度，埋深在5m范围内随气温变化，5m以下随深度略有递增，一般为14-16°C。表层地下水类型为第四系孔隙潜水，地下水埋藏较浅，本次勘察期间潜水水位埋深1.0

10、0-1.60m（高程0.03-0.66m）。本场地范围内的孔隙潜水主要赋存于第陆相层2层粉土、第海相层3层的粉土、34层的粉砂及43层粉土中。含水层水平、垂直向渗透性差异较大，当局部地段夹有粉砂薄层时，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，多年变化平均值约0.8m。主要含水介质颗粒较细，水力坡度小，地下水径流缓慢。排泄方式主要有蒸发、人工开采和下渗补给下部承压水。场地内第陆相层及其以下的粉土、粉砂层为承压水含水层，常被粘性土分隔为多层含水层。2粉砂为第一承压含水层，以粉质黏土层和1粉质粘土为主要隔水层顶板；13粉

11、土、14粉砂、2粉砂、23粉土、2粉土、24粉砂、25细砂层因局部连通或隔水层较薄，同视为第二承压含水层，以1粉质粘土层为主要隔水顶板；4粉砂为第三承压含水层，以3粉质粘土层为主要隔水顶板。三个承压含水层主要接受上层潜水的渗透补给，与上层潜水水力联系较紧密，以地下径流方式排泄，同时以渗透方式越流补给下部含水层水。承压水水位受季节影响较小，第二承压含水层稳定水位埋深为3.60m，高程为-2.04m。基坑范围内各土层渗透性及渗透系数如表1-1所示。 各层土的渗透系数及渗透性表 表1-1 地层编号岩性室内试验现场抽水试验 K（m/d）渗透性建议值 (m/d) KV(cm/s)KH(cm/s)1粉质粘

12、土7.00E-061.80E-07弱透水11粘土7.00E-076.00E-08弱透水2粉土8.00E-053.00E-05弱透水1粉质粘土1.50E-053.00E-06弱透水3粉土8.80E-053.50E-05弱透水4粉质粘土9.55E-068.10E-07微透水43粉土3.50E-051.00E-05微透水粉质粘土2.00E-061.30E-06不透水1粉质粘土1.60E-079.50E-07微透水2粉砂6.70E-058.90E-05中等透水23粉土3.00E-052.00E-05弱透水22粉质粘土8.00E-065.00E-06弱透水1粉质粘土8.00E-072.10E-07弱透水

13、11粘土3.00E-081.00E-08弱透水13粉土9.00E-088.35E-05弱透水1.833.0214粉砂1.40E-049.00E-05中等透水1粉质粘土5.00E-074.00E-07弱透水2粉砂5.00E-044.00E-05中等透水23粉土4.20E-062.50E-06弱透水1粉质粘土4.00E-072.00E-07弱透水2粉土5.00E-062.00E-06中等透水3粉质粘土2.00E-068.00E-07弱透水4粉砂3.00E-052.00E-06中等透水5粉质粘土5.00E-064.00E-06弱透水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0.5第一

14、微承压含水层-1.5（实测值）第二微承压含水层-2.04 3、 设计依据1、供水水文地质勘察规范（GB50027-2001）2、城市地下水动态观测规程（CJJ76-2012）3、建筑与市政降水工程技术规范（JGJ/T111-98）4、建筑地基基础设计规范（GB50007-2012）5、建筑工程施工质量验收统一标准（GB50300-2001）6、天津市工程建设标准岩土工程技术规范（DB29-20-2000）7、天津市轨道交通地下工程质量安全风险控制指导书8、建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012）9、建筑基坑工程技术规程（DB29-202-2010）10、天津地铁5号线工程详细勘察幸福公园

15、站岩土工程勘察报告11、天津地铁5号线幸福公园站基坑降水设计方案12、基坑相关围护结构设计资料4、 前期基坑降水试验成果4.1南基坑降水试验 南基坑降水试验共进行11天，9口疏干井抽水，1口疏干井观测。 南区基坑降水井平面布置图南区降水试验期间坑外各含水层水位平均下降量列表含水层水位平均下降量浅层水0.95m第一承压水1.32m9-13层、9-14层承压水1.36m10-2层、11-2层承压水2.58m4.2北基坑降水试验北区降水试验共持续8天，13口疏干井抽水，1口疏干井坑内水位观测。 北区基坑降水井平面布置图北区降水试验期间坑外各含水层水位平均下降量列表含水层水位平均下降量浅层水0.18m

16、第一承压水0.37m9-13层、9-14层承压水0.4m10-2层、11-2层承压水0.59m4.3中区基坑降水试验中区降水试验共持续10天，14口疏干井抽水，2口疏干井坑内水位观测。 含水层中区水位平均下降量北区水位平均下降量南区水位平均下降量浅层水0.28m0.2m0.36m第一承压水0.93m0.62m0.89m9-13层、9-14层承压水1.15m0.77m0.87m10-2层、11-2层承压水2.73m0.7m1.27m结合以上三个区域降水试验结果分析，基坑内抽期间坑外各含水层水位呈现如下变化规律：1、深层水水位下降大，逐层向上，各含水层水位下降量依次减小。 2、同一含水层观测井水位

17、下降趋势一致，水位下降幅度接近。 结合基坑范围地层情况，以及针对各个区域降水试验专家意见分析，造成上述水位变化规律的原因主要是：各含水层之间存在明显的水力联系，各含水层之间竖向越流补给较强。坑内抽水过程中坑外深层承压水通过墙底绕流至坑内，导致深层水先流失水位较大幅度下降，进而上部各含水层垂直逐层向下越流补给。最终导致坑外各含水层水位均有下降，含水层越深水位下降越大。基于以上基坑抽水期间坑外水位变化情况，在后期基坑降水期间对坑外各含水层水头进行一定补偿是十分有必要的。 五、地下水回灌目的进一步分析不同含水层水位下降对基坑周边环境影响后果：1、 深层承压水水位下降：影响范围广，沉降均匀，建筑物整体

18、变化。2、 浅层水水位下降：影响范围小，产生不均匀沉降，建筑物产生差异沉降。 结合基坑周边环境以及距离基坑较近建筑物基础形式（全部为浅基础）分析，基坑抽水期间坑外浅层水水位下降对周边建筑物造成危害较大。基于此提出基坑回灌目的如下： 1、通过对地下水的回灌，优先确保浅层地下水稳定。 2、通过对地下水的回灌，对深层承压水进行一定的补水。 针对上述回灌目的分析，得出如下回灌思路： 1、优先确保浅层地下水位稳定，直接对浅层地下水回灌存在较大难度。 2、第一承压水厚度较大，且连续。针对第一承压水进行回灌，确保第一承压水水位不下降，同时充分利用含水层之间的竖向越流补给，对上部浅层水和下部第二承压水进行补给

19、，最终确保浅层地下水位保持稳定。减小基坑周边建筑物的差异沉降。 六、地下水人工回灌6.1、回灌系统结合本工程特点，本工程地下水人工回灌的目的层为第2层第一承压含水层，选用常水头自动回灌控制装置。6.2、 回灌井作用原理把水位注入回灌井里，井周围的地下水位Hc就会不断地上升，上升后的水位称之为回灌水位hc，由于回灌井中的回灌水位与地下水位的静水位(承压的和外承压的之间形一个水头差，注入回灌井里的水才有可能向含水层里渗流。当渗流量与注入量保持平衡时则回灌水位就不再继续上升而稳定下来，此时在回灌井周围形成一个水位的上升锥，其形状与抽水的下降漏斗十分相似，只是方向正好相反。在回灌井的回灌水位最高，向四

20、周回灌水位逐渐降低，直至与静水位相重合，由重合点到回灌井中心轴线的距离称为回灌影响半径Rc。回灌水位hc与静水位H之差，称为水位升幅Sc，如下图所示。回灌井的回灌量与含水层的渗透性有密切关系，在不同渗透性能的含水层中，井的回灌量差别很大。为了保持一定的回灌量，渗透性好的含水层，井中的回灌水位较小；反之渗透性愈差，井中所需的回灌水位就愈高。图1 回灌井作用机理示意图图2 回灌井双层滤管图 实管实物图 滤管实物图6.3、回灌地层 地下水人工回灌的工作原理决定了它只能适用于渗透性较好的填土、粉性土、砂性土、碎石土等地基土层。本工程地下水人工回灌主要目的层为第一承压含水层，通过向第一承压含水层进行人工

21、回灌，保持坑外第一承压含水层水位下降幅度，并通过地层之间竖向越流补给一定程度的补偿潜水水头，最终确保基坑抽水期间坑外浅层水水位稳定不下降。回灌目的层图1-3 右线地质工程剖面图回灌目的层6.4、回灌方案 1)回灌井数量结合基坑降水试验影响，基坑回灌系统分南北两个区域单独考虑。回灌井设置以针对层第一承压水回灌，结合前期回灌试验成果，2层回灌井间距3040mm。此外考虑回灌井需要定期进行回扬抽水，在距离建筑物较近位置进行回扬时，需要中断回灌并进行集中抽水，这会对建筑产生不利影响，基于此方面考虑，在距离建筑物较近位置回灌井需成对设置即2口回灌井为1组，同1组中2口回灌井间距5m交替使用，1口进行回扬

22、的同时必须同时对另外一口进行回灌，这样才能避免回扬抽水时建筑物附近水位下降较大，对建筑物产生不利影响。结合施工现场场地条件，回灌井设置在靠近工地围墙位置，尽量保证距离地连墙一定距离。回灌井平面布置见附图。第一承压水回灌井结构剖面图南基坑回灌井布置图北基坑回灌井布置图25回灌井数量深度滤水管位置材质南区第一承压水回灌井HN-1HN-99口21m16m-20m钢管/双层过滤器北区第一承压水回灌井HB-1HB-9口21m16m-20m钢管/双层过滤器七、回灌运行管理7.1、回灌注意事项此次回灌采用抽灌一体化的整体回灌理念。同灌同抽原则降水。回灌水源：回灌水源主要以基坑内抽水井的地下水作为回灌水，地下

23、水必须经过过滤处理后方可进行回灌使用。回灌量确定：回灌量初定为11.5m3/h。回灌采用常水头自动回灌装置，不考虑加压回灌。回灌采用专业设备自动控制。人工辅助巡视，发现问题及时反馈，并进行调整。回灌过程中由于水源中细小颗粒容易堵塞回灌井的滤水管，因此需要针对回灌井进行定期的回扬处理，回扬时间一般为每3天一次，一次回扬时间不宜过长，一般控制在1小时以内。回扬时应详细记录和测定静水位、动水位、灌水值、出砂量等；7.2、回灌监测与管理回灌水量应根据实际水位的变化及时调节，保持抽、灌平衡。既要防治回灌导致坑外水位大幅抬升，以至超过初始水位。也要防止回灌水量过大从而渗入基坑内，对基坑降水造成不利影响，又

24、要防止回灌量过小使地下水位失控影响回灌效果。回灌过程需要每天观测回灌井周边水位观测井变化情况，同时要准确及时记录回灌水量，基坑抽水量的变化情况，每天对记录数据进行分析整理，及时掌握回灌运行情况，并根据需要做出适当调整。此外回灌期间施工单位应加强回灌区域地表沉降监测，并加强对建筑物及周边管线的沉降监测，监测数据应及时反馈降水部门，降水单位必须结合基坑周边环境变化情况，针对不利情况的出现调整基坑降水和地下水回灌。八、回灌运行基坑回灌采用常回头自动控制回灌装置，即确保回灌井内水头始终处于初始水位位置，一旦地下水位下降，自动回灌装置便立刻启动，对其进行回灌补水，确保水头稳定。 常水头自动回灌控制装置基

25、坑回灌井需要进行定期回扬，回扬间隔不宜过长，也不易过频繁，一般控制在3天一次，每次持续不超过1小时。由以往回灌经验表明，回灌井进行回扬过长，需要大量抽水，此过程会导致回灌井附近水位快速下降，从而导致建筑物产生沉降。为了确保回灌质量回灌井有需要定期回扬，基坑开挖持续时间较长，因此反复多次回扬会对周边建筑物产生波动性沉降，这对建筑物极为不利。因此为了避免建筑物周边回灌井回扬过长中对建筑物造成不必要的损害，在建筑物附近设置回灌井应成对设置，即在设置回灌井的同时需要在回灌井附近一般不超过5m范围设置一个同一层位的备用回灌井。其作用就是在回灌井进行回扬时同时或预先启动此备用井进行回灌，确保回灌井回扬时回

26、灌井附近水位能够得到补偿，避免建筑物下沉。设置的回扬备用回灌井结构与回灌井相同，回灌过程中为了确保回灌的连续性，回灌井和回灌备用回灌井可以交替使用。确保回灌效果。正式回灌运行需要做好以下几方面的工作：1、回灌前所有回灌井自动回灌控制系统应进行联调联试，确保无异常后方可进行正式回灌，回灌过程中工作人员应对回灌系统进行巡视维护。2、回灌需要24小时派人值班，并做好回灌记录，记录内容包括回灌井灌水量Q和观测井水头抬升s，以掌握回灌动态，指导回灌运行达到最优。3、回灌施工过程中应针对每口井做好流量计量，采用安装流量计的方法，需要观测记录人员准确详细的记录。4、回灌工作应与基坑正式开挖降水同时进行，做到

27、同抽同灌抽灌一体化，确保疏干质量。5、备用设备在回灌运行过程中，如果发现某一个或几个回灌井不能保持运行，现场管理人员立即组织人员进行回灌系统检查，现场需要配备备用回灌系统，确保第一时间回灌回复正常，单个回灌井中断回灌时间不得超过1小时，多个回灌系统终端回灌时间不得超过30分钟。6、双水源保证回灌成功与否直接关系到整个工程的安全，回灌过程中必须保持灌水的连续性，基坑开挖降水过程回灌不能中断，特别是后期开挖至基底，基坑降水量减小，不能保证回灌水源充足的情况下，需要引入备用自来水进行水量补充，确保回灌连续性。九、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

28、封孔洗井安装回灌装置合理安排排水管路及电缆电路试回灌正式回灌。2、设备选型本工程钻井设备选用KQ-1250型水文地质钻机，回灌水井孔径为800mm，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）准备工作进场后首先组建项目经理部，落实材料和人员，进行相关技术交底、安全交底，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

29、进料，工程师核定，确保井管、过滤管、填料、粘土、混凝土等材料的质量。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。钻孔前首先要对钻头尺寸进行确认，确保钻头尺寸满足成孔直径的要求。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1.11.2。整个钻进过程中要求大钩吊

30、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，人工稍转动落到位，不可强力压下，以免损坏过滤结构。下井管非常重要的一个环节就是焊接质量，一定要保证所有接头焊接严密，不得存在漏焊或是沙眼存在。4.填料在本工程中回灌井宜采用粒径0.2-0.3cm的干净石硝，不含粉末特别是双层过滤器内层填料需要过筛。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，应在井口位置放置一污水泵，坑外填料到位后，启动井内污水泵抽水，并伴随着坑外注清水，这样在井内外水流的带动下，砂料中粉细颗粒会被水流带走，能降低泥浆浓