基坑降水施工方案【建筑工程监理】

基坑降水施工方案

1工程概况

1.1工程位置及内容

武汉市轨道交通四号线一期工程武昌火车站站位于武昌火车站

西广场北侧，车站中心里程为CK14+356,为地下二层结构。车站基坑

宽度为20.8~27米，总长度233.7米，占地面积为11440平方米。设

计划分为A、B、C三个施工区段:A区段位于中山路西侧;B区段位于中

山路高架车道下方，穿越中山路;C区段位于现邮电宾馆下方。基坑开挖

深度为15.5〜17米，车站主体标准段围护结构采用钻孔灌注桩，桩径

1000mm,桩心间距1200mm,基坑内设三道钢管（锚索）支撑，钻孔桩

间设单排高压旋喷止水帷幕，桩径600mm,桩底进入基坑下不小于2米;

车站出入口及通道距主体结构较近，底板最大埋深约9米，围护结构采

用土钉墙。

本工程基坑的安全等级为一级。车站主体结构的基坑变形保护等级

为一级。

1.2地质条件

1.2.1工程地质

地铁武昌站站所在地区属于长江三级阶地区，地面标高24.5-27.2

米。车站开挖范围内各各土层由上而下依次为：

1-1杂填土：上部多为沥青水泥路面，下部由碎石、灰渣和一般粘

性土等混合构成，厚度0.5〜2.3米。

卜2素填土：灰褐〜黄褐色为主，稍湿-饱和、较松散，主要由粉质

粘土组成，分布于场区部分地段，厚度1.0〜4.9米。

2粉质粘土：黄褐〜灰褐色，含氧化铁，夹灰色条纹，呈饱和、可

塑状态，厚度3.3〜〜5.2米，层顶埋深1.0〜5.7米。

3粘土：棕黄〜黄褐色，局部为棕红色，饱和、硬塑〜坚硬，含铁

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锦氧化物、高岭土，分布较均匀，厚度4.5〜12.6米。

4粉质粘土：褐黄〜黄色，可塑状态为主，饱和，含氧化铁及高岭

土，砂性较重，分布于场地大部分地段。厚度1.0〜21.4米。

5T粘质粉砂：黄色、饱和、稍密〜中密，含氧化铁及少量高岭土、

云母片，厚度0.7〜10.2米。

5-2粘质中砂：黄色、饱和、中密，含氧化铁及及云母片，厚度3.5〜

16.0米。

6-1角砾夹中粗砂：黄色、饱和、中密〜密实，角砾或砾石粒径一

般为0.3〜3cm,局部夹少量卵石，厚度1.0〜7.0米。

7粘土：黄褐〜灰褐色为主，呈饱和、可〜硬塑状态，局部夹碎石

及未完全风化之岩块，该层主要分布于K12〜13及B5〜K7地段，厚度

4.7〜15.0米，层顶埋深3.5〜36.0米。

8灰岩：灰色，为较完整灰岩，主要分布于场区K13号孔地段。隐

晶质结构，块状构造，层顶埋深14.5米。

1.2.2水文地质

工程范围内的地下水主要表现为上层滞水、孔隙承压水和基岩裂隙

水。上层滞水主要存于人工填土中，水位不连续，无统一的自由水面，

主要接受地表水与大气降水补给，水量一般较小。

弱承压水存于粘质粉砂、粘质中砂、含角砾中砂屋等砂层等砂类土

及碎石类土层中，与长江有水力联系，水量可观。

基岩裂隙水主要存于强风化泥岩，石英砂岩中，除石英砂岩中基岩

裂隙水具一定水量外，水量一般很少。

2降水目的

根据本站基坑开挖及基础底板结构施工的设计要求，降水的目的

为：

(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

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结，以提高土层的水平抗力，防止开挖面的土体隆起，改善土体开挖运

输性能。

(2)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

的开挖施工的顺利进行。

(3)及时降低下部承压含水层的承压水水头，防止基坑底部发生涌

水翻砂，以确保施工时基坑底板的稳定性。

3降水设计

3.1各土层的物理力学性质指标

见表4.2.2-1o

表4.2.2-1各土层物理力学指标(取自岩土工程勘察报告)

YWGseIpIIHl-2Es6cKf

土层名称k

kN/m3%MPa1MPa(°)kPam/dkPa

素填土(粘土)18.519.22.670.7418.10.600.404.52430

粉质粘土19.725.32.720.71211.60.500.238.720.739

粘土20.122.22.740.65417.30.090.1016.821.867.811.5

粉砂19.127.72.690.7647.01.260.266.914.5

中砂19.922.72.690.6276.80.910.189.218.8

2降水深度要求

根据设计图及地质资料情况，地下水埋深11.2m,施工时水位降低

值达到7.636m,降水深度达到18.836m；孔隙承压水主要赋存于Q3al+pl

层砂类土中，渗透系数达到lL5m/d〜18.8m/d。根据这两个特征，决定

在基坑四周采用深井井点均匀降水的方法将施工中的水位降低至基底

下2m。

3.4降水设计

基坑的隔水帷幕采用旋喷桩，用该工法施工桩垂直度好，桩与桩之

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间搭接好，桩的深度达23米，已进入底板以下4米左右。降水采用降

水管井，根据地区的经验，采用均匀布井。水的涌水量与场地水文地质

条件、基坑的形状大小及补给水边界条件等有关。根据地勘资料本降水

井可按承压非完全井计算，同时本车站A区、B区、C区三段分开施工,

所以对三段进行分开计算。

1、基坑排水量可依据下式进行计算：

_________Z73KMs_________

"一1八R、M-L.“M、

lg(l+-)+——lg(l+0.2—)

%Lr0

l)渗透系数的确定

K=£Kihi/£hi

兄、hi----各土层的渗透系数(m/d)与厚度(m)

根据设计可求得K=l6m/d。

2)承压水层厚度M值确定

M取值：M=l8.9m,由地勘资料得。

3)井点系统的影响半径R。

Ro=R+r()

R——由经验公式确定的影响半径，

r0——环形降水范围的假想半径

(I)影响半径R

无观测孔，由经验公式R=lOXsk"2=305m；s=7.64m

确定环形降水范围的假想半径r0

(2)因为基坑为长方形，且l/b>2.5;

r0=n(l+b)/4

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式中n-系数(m，查表得A、B区：l=L15；C区：n=1.12

1-基坑长度(m)

b-基坑宽度(m)

得：A、B区：r°=22.7m；

C区:r0=43.Im；

(4)基坑涌水量

_________Z73KMs_________

[八R、AZ—L[八c\

lg(l+—)+lg(l+0.2—)

%Lr0

3

得：A、B|X：QA=QB-4478m/d;

C区:Qc=6399m7d;

2、降水井数计算

q

q为单井管涌水量，计算每根井点最大出水量

q=l20rLkl/3=302m7d,本工程取300nl7d

得：A、B区：好血=16个；C区：nc=24个；考虑到开挖顺序，在施工B

区时可与A、C区共用8个井，故本工程共需降水井48个。

3、井点管长度

L=D-h+s+ro/lO=24.4m,其中滤管长4m□

5、校核水位的实际降低数值

井点数量确定后，根据根据下式确定所采用的布置方式是否能将地

下水位降低到规定的标高，

丸=J"?一dgRTg%)=29.2m

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实际可降水位s=H-h=39.1-29.2=9.9m,超出需要降低水位数值

7.64m,满足降深要求，故布置可行。

5主要机具设备

a井管

井管由滤水管、吸水管、沉砂管三部分组成，共长24.5m,为直径

e500mm无缝钢管。

滤水管：长4m,在钢管上分三段开孔，在开孔的管壁上焊66nlm垫

筋，要求顺直，与管壁点焊牢固，外包41孔/cm2镀薪钢丝网各两层或

尼龙网，上下管之间用对焊连接。

吸水管：采用与滤水管同直径钢管制成。

沉砂管：采用与滤水管同直径钢管，下端用钢板封底

b、水泵

根据单井涌水量、管井长度选定抽水机具为潜水泵，型号：QY-25,

流量：15m3/h,扬程25m,电机功率2.2kW。

c、排水管

用巾500nlm混凝土管，并设0.3%的坡度，与附近下水道接通。

d、成孔设备

山600井点管孔采用Z0300型反循环钻机成孔，泥浆护壁。

5、施工工艺及技术措施

5.1工艺流程

准备工作一钻机进场一定位一开孔一下护口管一钻进一终孔一冲

孔换浆一下井管一冲孔换浆（泥浆比重换到1.05）一填砾一止水封孔一

洗井一活塞洗井，空压机洗井一下泵试抽一合理安排排水管路及电缆电

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路f抽水试验一正式抽水一记录。

5.2技术措施

5.2.1准备工作，项目经理部组建后，即开始施工部署，落实材料

和人员，合理安排人财物，与业主及工地上各单位保持密切协作。

5.2.2专人负责进料，工程师核定，确保井壁管、过滤管（外包尼

龙网）、围填砂、粘土等材料的质量。

5.2.3进出场、定位、埋设护孔管，由甲方提供“三通一平”，钻

机进场。钻井井位双方按设计方案校核井位，保证钻机移到位，基础牢

固平稳，磨盘水平“三点一线”，（孔位、磨盘、大钩成一垂线），各项

准备工作就绪，井管、砂料到位，埋设护孔管要求垂直，护孔管尽可能

进入原状土层内20—50cm,外围用粘土填实，保证泥浆返出孔外，孔斜

误差不超过I%-

5.2.4钻进清孔，钻进前测量好钻具总长，精确计算机上余尺，控

制钻进深度，钻进中保持泥浆比重在L15—1.25,钻进中对地层要分层

描述，确定降水含水层的确切层位和岩性。终孔深度达到后，即可清孔,

调浆宜慢，清孔后泥浆比重1.10左右，孔底岩粉WIOcm。

5.2.5下井管，按设计井深事先将井管排列、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、

焊接垂直，完整无隙，确保焊接强度，以免脱落，为了保证井管不靠在

井壁上和井管外有一定的填砾厚度，在滤水管上下各加两组扶正器，保

证环状填砾间隙厚度大于150mm,过滤器应刷洗干净，缝隙清楚，桥式

过滤器缝隙均匀。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，下好井管后，把井管居中固定。

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5.2.6填砾冲孔，下入钻杆至离沉淀管底50cm,井口加上补心进行

换浆，逐步调稀泥浆到比重1.08左右时边填边测，一边填一边开小泵

量泥浆循环。填砾达到要求深度后停止。

5.2.7止水封孔，为了防止上部泥浆及降水直接渗入砾料内影响成

井质量，等填砾结束20分钟后，上部填粘土。

5.2.8洗井

洗井要求采用活塞和空压机联合洗井方法，缺一不可。要求洗井台

班至少2个台班，确保洗井质量，直至井内出清水，基本不含砂，出水

量大，井底沉砂不大于20cm。

5.2.9下泵试抽

洗井结束后，待水位恢复可按设计下泵，下入深度宜在滤水管下半

部分即16-18m深的位置，以保证足够的降深。排水管道及电源线路一

定要先连接好，试抽3个小时，测定井内水位及观测孔水位变化，安装

水表测流量，预估降水试验运行途径，等水位恢复后，积极配合抽水试

验。

5.2.10合理安排排水及电缆电路

原则上各井排水管和电缆一齐铺设，排水要畅通无阻，就近往南边

随塘河排放，连接合理，电缆应绝缘有一定抗拉、抗压强度。

5.2.11抽水试验

为了确定该场地水文地质参数，根据设计要求，抽水试验必须在井

群正式施工前进行，试验选用井位图上降水井作为抽水井，另一降水井

暂作为观测井，采用深井潜水泵，井打好后，先各抽1—2天或更长时

间，以确保抽水时流量稳定，待水位恢复，抽水开始前应测定孔内和潮

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水水位变化情况，则抽水试验应选择井内水位波动相对平稳的时段。开

始进行抽水试验，观测前，测量2口井的初始水位，观测水位时间间隔，

抽水开始0—10分钟，每分钟观测1次共10次；10—30分钟，每2分

钟观测1次；，30—100分钟每5分钟观测1次；100分钟以后每50分

钟观测一次。如48小时仍无法大致完整绘出S-lgt和lgs-lgt曲线，

时间还可能继续延长，根据抽水试验得到参数分析，第④2、⑤层土与

第④1T、④「2、⑥层土可能存在的水力联系情况，选用合适公式确定

相关水文地质参数，根据测得的水文地质参数，再重新进行井群计算，

优化降水方案，选配适当流量的抽水泵，制定相应的降水运行方案。

5.2.12抽水需要每天24小时派人现场值班，并做好抽水记录，每

天报水位、流量。记录内容包括降水井涌水量Q和水位降深S,并在现

场绘制S-T,Q-T,S〜Q曲线与基坑开挖深度附近监测资料绘于同一图

上，了解其相关关系，以掌握抽水动态，指导降水运行达到最优。选择

有代表性的井及时抽干井内的水观测恢复水位，以准备掌握水位降深，

又不过大影响降水正常运行。抽水运行期间还必须注意观测沉井进展情

况，记录沉井标高，注意收集沉井监测资料变化情况。

5.2.14、在基坑开挖前20天开始进行预降水，降水深度为底板下

2m。主体结构施工完成后停止抽水。

4.2.2.3降水工作量

4.2.2.4降水井施工

成孔采用Z0300型循环钻机，反循环回旋钻进泥浆护壁，随后进行

下井壁管、滤水管，围填砾料、粘性土、封孔等成井工艺。造井作业程

序如下：

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测放井位：根据设计降水井井位布置，当布设的井点受地面障碍物

或施工条件影响时，现场可作适当调整。设计井点间距为11m左右，共

设井点48孔。

埋设护口管：护口管底部要插入原状土中，管外用粘性土封严，防

止施工时管外返浆，护口管上部高出地面0.10m〜0.30m。

安装钻机：机台安装稳固水平，大钩对准孔中心，大钩、转盘与孔

的中心三点成一线。

钻进成孔：降水井孔径为e600nlm。钻进开孔时吊紧大钩钢丝绳，

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〜L15,当提升钻具或停工时，孔内必须

压满泥浆，以防止孔壁坍塌。

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1.10,

孔底沉淤小于30cm,返出的泥浆内不含泥块为止。

下井管：管子进场后，检查过滤器的缝隙是否符合设计要求。下管

前必须测量孔深，孔深符合设计要求后，开始下井管。下管时在滤水管

上下两端各设一套直径小于孔径5cm的扶正器（找正器），以保证滤水

管能居中，井管焊接要牢固、垂直，下到设计深度后，井口固定居中。

填砾料（绿豆砂或瓜子片）：填砾料前在井管内下入钻杆至孔底

0.30m〜0.50m,井管上口要加闷头密封后，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

设计要求填入砾料，并随填随测填砾料的高度，直至砾料下入预定位置

为止。

填粘性土：在降水井内围填粘性土时，要将块状的粘性土碾碎后填

入，填充速度不宜太快。

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井口封闭：为防止泥浆及地表污水从管外流入井内，在地表以下围

填4.00m厚优质粘性土或采用水泥浆封孔。

洗井：在提出钻杆前利用井管内的钻杆接上高压风管先进行高压风

洗井，待井能出水后提出钻杆再利用活塞洗井，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，此时要向井内边注水边拉活塞。当活塞拉出的水

基本不含泥砂后，可换用高压风洗井，吹出管底沉淤，直至水清不含砂

为止。

安泵试抽：成井施工结束后，在降水井内及时下入潜水泵、接真空

管、排设排水管道及电缆、地面真空泵安装等，电缆与管道系统在设置

时要注意避免在抽水过程中不被挖掘机、吊车等碾压、碰撞损坏。因此，

现场要在这些设备上进行标识。抽水与排水系统安装完毕后试抽水，先

采用真空泵与潜水泵交替抽水，真空抽水时管路系统内的真空度不宜小

于一0.06MPa,以确保真空抽水的效果。

排水：洗井及降水运行时要用管道将水排至场地四周的明渠内，通

过排水渠将水排入场外市政管道中。如水质良好，考虑用于清洗机械或

环境洒水，以节约成本和资源。

4.2.2.4降水的运行

(1)试运行:首先准确测定各井口和地面标高、静止水位，然后开始

试运行，以检查抽水设备、抽水与排水系统能否满足降水要求。

在降水井的成井施工阶段要边施工边抽水，即完成一口投入运行一

口，力争在基坑开挖前，将基坑内地下水降到基坑底开挖面以下LOOm

深。水位降到设计深度后，即暂停抽水，观测井内的水位恢复情况。

(2)降水运行

降水井在基坑开挖前二十天进行，以便提前疏干地层滞水，降低地

下水位，提高土层自稳能力，顺利进行无水作业。

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降水井抽水时，潜水泵的抽水间隔时间自短至长，降水井内的每次

抽水后，应立即停泵，对于出水量较大的井每天开泵抽水的次数应适当

增多。

降水运行过程中，做好各井的水位观测工作，及时掌握承压含水层

水头的变化情况。

降水运行期间，现场实行24小时值班制，值班人员要认真做好各

项质量记录，做到准确齐全。

降水运行过程中对降水运行的记录，及时分析整理，绘制各种必要

图表，以合理指导降水工作，提高降水运行的效果。降水运行记录每天

提交一份，对停抽的井及时测量水位，每天1〜2次。

(3)降水运行的注意事项

做好基坑内的排水准备工作，保证基坑内雨水及其它渗漏积水能及

时抽干。

降水运行阶段要经常检查泵的工作状态，一旦发现不正常及时调换

或修复。

降水运行阶段保证电源供给，如遇电网停电，及时起动备用发电机,

保证降水效果。

4.2.2.5封井方案

工程结束后停止抽水，2、基坑降水

(1)基坑抽水量的确定原则

基坑的出水量主要包括地下水的储存量、地下水的垂直补给量与降

雨量，本站底板已进入承压水层，施工期间进行井点降水，对基坑的抽

水量确定、井数设计与抽水泵的选择只考虑地下水的储存量与垂直补给

量，对于降雨量的排出，采用明排水的施工措施来解决。

(2)主要的降水措施

根据设计图及地质资料情况，地下水埋深11.2m,施工时水位降低

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值达到7.636m,降水深度达到18.836m；孔隙承压水主要赋存于Q3al+pl

层砂类土中，渗透系数达到H.5m/d。根据这两个特征，决定采用深井

井点降水的方法将施工中的水位降低至基底下2m。

(3)基坑内降水井数量与布置

通过计算，在施工A、B、C三区时，需要降低的总涌水量分别达到

1800、1838、2400立方米/天，涌水量较大。A、B区采用相同数量规格

的井管，即井管长23m,滤管长3m,共布置8根；C区每根井管长24m,

滤管长3m,共布置15根。具体布置见图：

(4)主要机具设备

a、井管

由滤水管、吸水管和沉砂管三部分组成，采用焊接钢管制成，管径

250mm。

滤水管：长3m,采用在钢管上分三段轴条(或开孔)，在轴条(或

开孔)后的管壁上焊巾6nlm垫筋，要求顺直，与管壁点焊固定，外包10

孔/cm2和40孔/cm2镀锌铁丝网各两层或尼龙网。上下管之间用对焊连

接。

吸水管：采用与滤水管同直径钢管制成。

沉砂管：采用与滤水管同直径钢管，下端用钢板封底。

b、水泵

用8JQ50-17IFW潜水泵。每井一台，带吸水铸铁管，并配上一个控

制井内水位的自动开关，在井口安装阀门，以便调节流量的大小，阀门

用夹板固定，每个基坑井点群备有2台备用泵。

c、排水管