北京地铁深基坑降水设计及施工方案

PAGEPAGE13目录TOC\o"1-4"\h\z\u第一部分基坑降水设计方案 21、设计依据 22、工程概况 23、工程地质条件及水文地质条件 34、工程特点和难点 55、基坑降水设计 55.1、地下水影响分析 55.2、降水方案 65.2.1、降水方案 65.2.2、辅助降水措施 65.2.3、降水井结构设计 75.2.4、降水井设计参数 75.2.5、降水对周边建筑的影响分析 76、设计图纸 7第二部分基坑降水施工组织方案 81、施工准备 82、施工流程 83、施工技术 84、保证施工质量的主要技术措施 85、质量保证措施 96、施工组织管理 97、工期进度计划 108、冬施组织措施 109、安全文明施工 11第一部分基坑降水设计方案1、设计依据1.1、国家现行有关规范序号规范、规程名称编号1建筑基坑支护技术规程DB11/489-20072建筑与市政降水工程技术规范JGJ/T111—981.2、相关图纸甲方提供的图件。（1）主体围护桩及第一道支撑平面布置图；（2）北侧桩纵剖面图；（3）南侧桩纵剖面图；（4）西侧桩纵剖面图：（5）东侧桩纵剖面图；（6）A-A剖面图1.3、xx航天勘察设计研究院提供的《xx地铁十号线二期02合同段角门东（西马场）站岩土工程勘察报告（详勘）》（2008年11月）。1.4、甲方对降水的要求：本次仅对主站体进行降水设计及降水施工。2、工程概况本工程包含xx地铁十号线二期06标角门东车站工程。Xx站工程位于石榴庄路与马家堡东路（太平街南延）交叉路口的西侧，沿石榴庄路东西向布置。角门东站有效站台中心里程为K34+517.869，主体总长度205.9m，标准段总宽度20.9m，基坑深度17.1m，覆土厚度3.7m。车站共设4个出入口，2组风亭，其中，1号出入口及2号风亭位于路口西南侧，2号出入口位于路口东南侧，3号出入口及1号风亭位于路口东北侧，4号出入口位于路口西北侧。车站主体及附属均采用明挖法施工。主体结构外侧设全包防水层，与钻孔桩一起组成复合墙体系。本工程业主：xx市轨道交通建设管理有限公司结构设计单位：xx集团有限公司勘察单位：xx航天勘察设计研究院结构底标高、埋深统计表东西向分段西端（长15.8m）中段（长169.8m）东端（长15.8m）标高19.790～19.821m21.760～22.040m20.179～19.579m埋深19.86～19.829m17.89～17.61m19.471～20.071m备注根据招标文件，地面高程暂按39.65m考虑。3、工程地质条件及水文地质条件3.1、工程地质条件本站施工范围内土层分布自上而下依次为人工堆积层、新近沉积层和第四纪晚更新世冲洪积层、第三纪基岩四大类，并按地层岩性及其物理力学性质进一步分为5个大层及若干亚层。从上至下分别如下：（1）人工填土层杂填土①层：杂色，松散，稍湿，含砖渣，灰渣，不连续；砂质粉土、粉质粘土素填土①1层：黄褐色，松散，稍湿，以及砂质粉土、粘质粉土为主，含少量砖渣，不连续；卵石素填土①2层：杂色，松散，稍湿，亚圆形，一般粒径2～4cm，细砂充填约55%，含砖块，局部分布。该层层底标高：角门东站为35.09～37.62m，（2）新近沉积层砂质粘土、粘质粉土②层：黄褐色，稍密～中密，稍湿～中湿，土质不均，夹薄层粘性土，不连续；粉细砂②1层：黄褐色，稍密～中密，湿，不连续；粉质粘土、重粉质粘土②2层：黄褐色，中密，湿，夹薄层粉土，透镜体分布；该层层底标高：角门东站为30.69～33.49m。卵石、圆砾③层：杂色，中密，湿，亚圆形为主，一般粒径2～5cm，最大粒径大于10cm，细砂充填约35～40%，连续分布；粉质粘土、重粉质粘土③1层：灰色，湿，含少量氧化铁，局部夹粉土、细砂，透镜体分布；细中砂③2层：黄褐色，中密，湿，局部夹粘性土薄层，透镜体分布；该层层底标高：角门东站为24.04～25.46m。（3）第四纪晚更新世冲洪积层卵石④层：杂色，密实，湿，亚圆形，级配连续，磨圆度中等，一般粒径2～6cm，最大粒径约13cm，细中砂充填30～40%，连续分布；粘质粉土、粉质粘土④1层：黄褐色，中密，湿，局部夹粘土，不连续；细中砂④2层：黄褐色，密实，湿，含少量卵石层，透镜体分布；该层层底标高：角门东站为10.35～12.39m。卵石⑤层：杂色，密实，湿～饱和，亚圆形，级配连续，磨圆度中等，一般粒径4～8cm，最大粒径大于15cm，细中砂充填约30%，连续分布；粘质粉土、粉质粘土⑤1层：黄褐色，密实，湿，局部夹粘土，透镜体分布；细中砂⑤2层：黄褐色，密实，饱和，含个别砾石，透镜体分布；本次钻孔未穿透此层。3.2、水文地质条件根据地勘报告，埋深40m范围内含两层地下水。地下水类型为潜水，该层水补给来源主要大气降水和侧向径流补给，以侧向径流和向下越流方式排泄。本次勘察未发现上层滞水。地下水特征如下表所示：角门东站地区地下水特征表地下水性质水位埋深（m）水位标高（m）含水层及其特征岩性特征渗透系数（m/d）影响半径（m）潜水（一）10.7028.59卵石、圆砾③层80潜水（二）22.10～22.8016.25～16.76卵石④层130～15092.02（10t/h）备注1、本次勘察的外业时间：2008.4.19～2008.6.26；2、表中渗透系数、影响半径根据xx地铁10号线二期02合同段工程水文地质试验报告（勘察报告：勘032007-DTSW）的试验结果并结合地区经验进行取值。该场区地下水的腐蚀性评价结果如下：潜水对混凝土结构无腐蚀性；在干湿交替环境下对钢筋混凝土中的钢筋具有弱腐蚀性，在长期浸水的环境下对钢筋混凝土中的钢筋无腐蚀性，地下水对钢结构具有弱腐蚀性。角门东站的抗浮设防水位38.0m（地面高程39.65m）。4、工程特点和难点（1）、本站位于石榴庄路与马家堡东路（太平街南延）交叉路口的西侧，沿石榴庄路东西向布置。周边建筑物较多，地下管线密布。对基坑降水设计、施工要求较高，基坑降水的有效性及控制降水引起的沉降是本工程的重点。（2）、本站体南侧另一工程正在进行施工，东段为基坑，深度约15m,与本站体相距约4m，西段地面施工临建密布。南侧场地现状对本站体在南侧降水井的正常布设造成极大影响。5、基坑降水设计5.1、地下水影响分析根据本站详勘报告，2008年4月~6月，在本场地勘察深度范围内实测2层地下水。第一层地下水为潜水，主要含水层为③层卵石圆砾，外业勘察时静止水位埋深为10.70m，静止水位标高为28.59m。主站体中段基底底标高为21.760～22.040m，东西两端最底标高为20.179m。显然，主站体处于第一层潜水之中；第二层地下水为潜水，外业勘察时静止水位埋深为22.10～22.80m，静止水位标高为16.25～16.76m，主要含水层为卵石④层，含水层厚度约10.0m左右，第二层潜水水面距中段结构底板最小距离为5.24m，距东西两端结构底板最小距离为3.419m。根据丰台区年内水位变化统计结果，区内年度水位升幅0.4～3.5m，且1～2m之间的变化概率很大。本次勘察外业期间正直一年中的枯水期，水位最低，9～11月份达到当年最高水位。根据丰台区近年来地下水位埋深动态变化曲线，水位埋深自1990年的约17m逐渐下降至2008年的约26m，且受年份降雨量增大和官厅水库向永定河放水的影响，致使1996年～1997年地下水位上升至近10年的最高水位，水位埋深约12m。本站主站体施工工期约1.5～2.0年，从造价及安全性方面，降水设计不宜按1996年～1997年地下水位特殊情况考虑，本次降水设计按年内地下水最高变幅考虑。综上所述，第一层潜水按年内最高水位考虑时，即，静止水位埋深为10.70m-3.5m=7.2m，静止水位标高为28.59m+3.5m=32.09m。含水层卵石圆砾③层底标高24.04～25.46m，平均值约24.82m，卵石圆砾③层的有效水体厚度为7.27m。主站体结构基底标高19.579m～22.040m。显然，主站体处于第一层地下潜水之中，含水层底标高高于主站体结构底板，需要对第一层潜水进行疏干。第二层地下潜水按年内最高水位考虑时，其水位标高为19.75～20.26m。主站体基底东西两端最低标高数值为20.179～19.579m，水位与基底标高数值基本相同，水位没有处于基底标高以下1m，显然，在主站体地下施工过程中需要严密监测第二层潜水水位，并须将其水位控制在主站体基底以下1m。5.2、降水方案5.2.1、降水方案根据本场地需降水的含水层地下水类型、场区水文地质条件及降水经验，我公司认为本工程采用抽渗结合的降水方案较经济、合理，以管井为主，南侧场地条件有限，采用小径密布引渗井的降水方案。管井与主站体围护桩净距按1.5～2.0m控制，相邻井中心距一般为8米，南侧的小径引渗井与主站体围护桩净距按1.5～2.0m控制，相邻井中心距一般为2米。基坑周围管井井数45眼（其中抽水管井23眼，引渗管井22眼），小径引渗井井数73眼。本工程必须疏干第一层地下潜水，在主站体地下结构施工过程中需要严密监测第二层潜水水位，并须将其水位控制在主站体基底以下1m。5.2.2、辅助降水措施场区内因管道漏水等原因，局部可能存在上层滞水；同时第一层地下潜水的层底隔水层在基坑底标高以上，由于隔水层层面起伏的原因，管井降水会存在层面残留水现象，需要采取措施处理层面残留水，保证干槽作业。具体措施如下：（1）在槽底四周设排水沟和集水井，槽底有明水时进行明排，排水沟宽度400mm，深度300mm，坡度1‰，集水井每30m一个，集水井深度1米，集水井内下入水泵排水。考虑雨季基底排水，需要配备15~20m3/h的潜水泵。（2）槽壁设导流管，导流管设在坡面含水层底部，导流管插入槽壁深度不小于50cm，导流管采用PVC塑料管，插入槽壁内的部分打成花管，花管外面包裹80目尼龙纱网，坡面的渗水导流到槽底排水沟内，然后明排处理。5.2.3、降水井结构设计管井：孔径600mm，井管为直径400mm的水泥砾石滤水管，井管外包裹80目尼龙纱网，井管外填入直径为2mm～4mm砾料(含泥量<3%)，井口地面以下2m之内的井管外采用粘性土封填。井管要高出地面0.5m。井深23.0m（主站体中段）～25.0m（主站体东西两端）。小径引渗井：孔径130mm，井管为直径50mm的PVC管，井管外包裹80目尼龙纱网，井管外回填水洗粗砂，井口地面以下0.5m之内的井管外采用粘性土封填。井管要高出地面0.2m。井深20.0m5.2.4、降水井设计参数降水井设计参数如下：位置井类型井径（mm）管径（mm）井管类型井深（m）井间距（m）滤料（mm）井数主站体抽水管井600400／50无砂水泥管中段23两端25约8回填2-4mm砾料；23引渗管井600400／50无砂水泥管约822小径引渗井1301φ50/3PVC管20约2回填水洗粗砂73注：①管径为：外径／壁厚；②抽水管井采用10m3/h潜水泵。5.2.5、降水排水设计方案设计排水管主管（集水管）采用Φ219×4mm钢管，支管采用Φ89mm钢管。排水采用明排。水从支管流经主管流入到雨水井（雨水篦）、污水井中。5.2.6、降水配电系统设计本站降水设计共布设抽水管井23眼。根据计算，采用QD10-45/3-3型潜水泵抽水，降水用电总功率为50KW。考虑到降水井较多且距离较远，总电源由站体两侧分别提供，引入后进入一级配电箱构成降水用电源的总控制系统，并均衡地分配给二级配电箱来对各降水井点进行控制。线路所经过的地段如遇到公路或路面施工场地需采取穿钢管暗埋敷设埋深不得小于750mm。所用两级配电箱均采用正规厂家生产并带有漏电保护装置，线路全部采用TN━C━S保护系统，电缆全部采用YC型铜芯橡胶护套绝缘电缆。配电箱需编号，加安全护栏，悬挂警示牌，并做防雨措施。明敷线路需架空。5.2.7、降水对周边建筑的影响分析本工程基坑降水主要是疏干第一层地下潜水，含水层岩性为卵石圆砾，中密，厚度有限，小于7.27m，因地下水疏干而引起的颗粒间再次固结很小，可以忽略不计。根据降水沉降监测经验，本工降水引起的沉降不会大于1mm，降水不会引起周围建筑破坏。6、设计图纸本工程设计文件共计2张图纸（图号：附图-01～附图-02）。（1）、角门东站主站体基坑降水平面布置图（附图-01）（2）、角门东站主站体基坑降水井井结构图（附图-02）（3）、角门东站降水配电系统图(附图-03)第二部分基坑降水施工组织方案1、施工准备1.1、平整场地，清理障碍物，定位放线。1.2、根据方案组织机械进场，备料入库。1.3、接通水、电源。1.4、组织施工人员进场，并做好施工前的各项技术交底工作和施工前检查。2、施工流程管井：成孔→清孔→下管→投料→洗井→下泵→抽水→管井运营小径引渗井：成孔→下管PVC花管→投水洗砂→上部填粘性土3、施工技术管井采用泵吸反循环钻机施工，小径引渗井采用SH-30钻机施工。3.1、成孔：采用反循环钻进成孔；反循环钻进过程中，孔内水位必须高于地下水静止水位，保证孔壁不坍塌。3.2、清孔：成孔后应反复清孔，保证孔底沉渣厚度小于300mm。3.3、下管：利用钻机副卷扬、采用托盘法下入无砂砼管至设计深度。3.4、投料：下入井管后，在井管外周均匀填入含泥量小于5%的滤料至地面下2.00m处，用粘性土填至孔口。3.5、洗井：成井后采用空压机和潜水泵联合抽水洗井，至水清砂净。3.6、下泵抽水：洗井后，下泵进行抽水试验，确定泵型及出水管组合方式。根据本场区的降水经验，水泵以10m3为主，接力方式排水并设沉淀池（箱）。3.7、现场管理：由专人负责作好水位观测、管井维护及现场排水工作。基槽开挖前每天观测水位一次，水位稳定后视情况延长观测周期，根据现场情况，排水管路的排水点设在基槽附近的污水井。4、保证施工质量的主要技术措施4.1、钻机安装应周正平稳，操作应严格按操作规程执行,保证钻孔垂直度误差小于1%，孔深误差小于1%。4.2、在提钻、下钻具时，要轻提慢放，避免产生抽吸作用而造成塌孔。4.3、清孔后应保证孔底沉渣厚度小于300mm，浆液含砂率小于4%。4.4、下管时砼管接头处要用竹片夹好绑牢，防止在下入过程中发生位移；下管时应轻提慢放，遇阻时应查明原因后再下，严禁强行墩放，以防损坏井管；下至设计位置后，要保证井管口高出地面300～500mm，并用盖板盖好，防止掉入杂物；井管要安放在钻孔中央位置，以保证滤料填入均匀。4.5、填入滤料时，要仔细检查滤料质量，控制其含泥量不超过5%；填入过程中要用铁锹沿井管四周均匀慢慢填入，防止投料不均或中途架桥；在抽水过程中，如滤料下沉，应及时补充。4.6、使用空压机洗井时，洗井管应下到预定位置，并随时检查水中砂量，直至水清砂净。5、质量保证措施5.1、建立一套完整的质量保证体系,健全质量管理网络。实行三级质量管理体制，即各工序班组自检，交接互检；现场质检员复检；项目部技术负责抽检，层层把关，责任到人。5.2、全体施工人员进行质量意识教育，定期开展质量活动。5.3、严格执行质量标准。每一工序开工前由技术人员做好技术交底，施工中进行督促、检查，并自觉接受各级质检部门的监督。5.4、施工中，做好各类原始资料的收集、整理工作，建立施工技术档案。5.5、各工序施工结束，均须经质检员检查，合格后方可转入下道工序施工，并做好施工记录和检查记录。6、施工组织管理为了保质保量顺利完成本工程施工任务，设置项目经理部，由项目经理统一指挥，明确岗位职责，实行全面质量管理。6.1、管理网络6.2、工程管理人员、劳动力及设备材料需求计划6.2.1、工程管理人员项目经理：1人主任工程师：1人施工员：1人质检员：1人安全员：1人材料员：1人6.2.2、劳动力需求计划降水施工30人。6.2.3、要施工设备序号设备名称设备型号数量单位备注1反循环钻机GJC-40HF4台管井施工2SH-30钻机SH-304台小径引渗降水井施工3潜水泵10m3/h26台降水4空压机W9/71台洗井5配电箱自制4个降水7、工期进度计划总施工工期为40天。具体施工进度见附后施工进度表。8、冬施组织措施8.1、进入冬季施工之前，要制定冬施措施，组织有关人员学习，并向作业班组进行交底；8.2、根据实物工作量提前组织冬施防冻和保温材料（如：草帘、荆芭等）进场；8.3、冬施期间应与气象部门保持密切联系，随时掌握天气预报和寒潮、大风警报，以便及时采取防护措施；9、安全文明施工9.1、施工前组织全体施工人员，认真学习有关安全规章制度及