降水施工方案

南京地铁二号线 中和村站主体基坑开挖

降 水 施 工 方 案

上海信德工程建设有限公司

二ОО六年四月四日

目 录

一、工程概况 ......................................... 2 二、本方案的编制依据.................................. 2 三、降水设计有关参数.................................. 3 四、地质条件 ......................................... 3 五、降水目的 ......................................... 5 六、降水方案设计思路.................................. 5 七、降水方案 ......................................... 6 八、施工技术措施 .................................... 18 九、施工质量保证措施................................. 18 十、投入主要机械设备................................. 19 十一、施工进度计划 .................................. 19 十二、附图表： ...................................... 19

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一、工程概况

拟建之中和村站位于油棉路南，雨润路高桥村二组，建筑物主要由地铁行车道及人行通道组成，车站段地铁行车道主体全长约170m，主体宽约20m。

车站结构型式为地下一层端部、二层侧式，底板埋深为17.00m，支护形式为SMW工法，基坑挖土施工采用明挖法。

由于车站主体和出入口及风道是分二期进行施工的，先行施工车站主体，待主体结构施工完毕后再施工出入口及风道，中间有很长的时间间隔，对降水井的实际井损情况无法估计，所以本次的降水设计主要是针对车站主体；出入口及风道等附属结构降水施工方案视车站主体部分近出入口及风道等附属结构部位的降水井井损的实际情况另行设计。

二、本方案的编制依据

本方案编制依据：

1、《建筑与市政降水工程技术规范》JGJ/T111－98 2、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202－2002 3、中和村站基坑设计平面图 4、中和村站基坑设计剖面图 5、中和村站岩土工程勘察报告

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三、降水设计有关参数

（一）基坑开挖深度

（1）、南端头井开挖深度：17.174m，相应的绝对标高：-10.558m。 （2）、标准段开挖深度：15.679m，相应的绝对标高：-9.063m。 (3)、北端头井开挖深度：16.835m，相应的绝对标高：-10.219m。 （二）基坑平面尺寸：

中和村站基坑南端头井平面尺寸约为：13.80m×23.50 m；北端头井平面尺寸约为：13.80m×31.30 m ；标准段平面尺寸约为：19.30m×143.90 m。整个基坑面积约为：3880m2。

（三）基坑围护情况：

中和村站基坑围护结构采用SMW工法桩加钢支撑围护，SMW工法桩两端头井桩深为33.00m，相应的绝对标高：-26.384m；标准段桩深为31.00m, 相应的绝对标高：-24.384m。

（四）本方案根据地面绝对标高+6.616m，方案中所涉及的深度均以此为

准。

四、地质条件

（一）地层情况

依据中国化学工程南京岩土工程公司提供的中和村站岩土工程勘察报告，拟建场地的地层概况分为如下：

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层 序 ①1 ①2b ②1b2-3 ②2b4 ②2c3 ②3b3-4 ②3c2-3 ②3d2-3 ②4b3-4 ②4d2-1 ②5d2-1 ②6d2-1 ②7d1 ④4b1 地层名称 杂填土 素填土 粉质粘土 淤泥质粉质粘土 粉土 淤泥质粉质粘土 粉土 粉细砂 淤泥质粉质粘土 粉细砂 细砂 中细砂 粗砾砂 粉质粘土 层顶埋深 （m） / 0.19 0.96 2.16 2.16 12.10 15.98 17.60 30.75 26.99 40.00 54.70 57.50 60.40 层厚 （m） 1.02 1.18 1.22 8.96 2.26 4.67 1.89 9.86 / 13.00 14.70 2.80 2.90 0.80 渗透系数 重度 （cm/sec） （KN/m3） / / / / / / / 1.2E-03 / 1.7E-02 / / / / / / 18.30 17.40 18.20 17.50 17.70 / / / / / / / （二）水文地质条件

根据上述地层情况，按其水文地质特性，场地开挖范围内土层中的地下水属潜水类型，主要补给来源为大气降水、地表径流。勘察期间实测地下水静止水位埋深在0.5m～1.20m之间，考虑不利状态时高水位埋深采用0.5m。

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拟建场地勘察深度范围内第②3d2-3、②4d2-1、②5d2-1、②6d2-1、②7d1层中的地下水为承压水，其上下贯通并同长江及外秦淮河均有一定的水力联系。根据本次勘察期间实测之地下水水位观测资料，其承压水水位埋深在地面以下2.94m，相应标高约为4.00m。根据勘察报告对该工程基坑开挖产生突涌及渗水的可能性估算，承压水对坑底存在顶突及突涌作用，基坑开挖前应降低承压水水位至地面以下不少于18.00m。下部承压含水层为影响基坑开挖安全的主要含水层，故在降水设计时应重点对该层承压水的影响给予考虑。

五、降水目的

根据地质条件、工程的基坑开挖及基础底板结构施工的要求，本次降水的目的是：

1、通过降水及时降低基坑开挖范围内土层的含水量，防止流砂等不良现象的发生，满足基坑干开挖施工的要求。

2、通过降压井抽水及时降低下部承压含水层的水头高度，防止基坑底板突涌等不良现象的发生，确保基坑开挖后基坑底的稳定，以保证基坑开挖的安全性。

六、降水方案设计思路

1、本方案设计的降水井分为两种，一种主要是抽汲上部潜水层中的地下水（称疏干井），另一种主要是抽汲下部承压含水层中的地下水（称降压井）。

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2、由于上部潜水层的渗透性很差，在抽水过程中靠地下水的高差（重力作用）要在短期内将地下水抽汲出比较困难，因此在疏干井内抽水时，辅以真空泵抽气以形成井内负压，加快地下水的径流速度，以提高土层的疏干效果。

3、根据勘察报告对该工程基坑开挖产生突涌及渗水的可能性估算，为了确保基坑底板的稳定性，需在坑内外布置降压井以降低下伏承压含水层的水头高度。

4、本方案不设计观测井，但观测水位可利用停抽的降水井进行观测。

七、降水方案

（一）基坑底板稳定性分析

1、基坑底板稳定性验算

(1)基坑底板的稳定条件：基坑底板至承压含水层顶板间的土压力应大于承压水的顶托力，即：

H·γs ≥Fs·γw·h

式 中： H — 基坑底至承压含水层顶板间距离（m），承压含水层的顶

板埋深按平均深度计算为17.60m；

γs — 基坑底至承压含水层顶板间的土的加权平均重度经计算

取17.70KN/m3；

h — 承压水头高度至承压含水层顶板的距离（m），承压水头

高度为地表以下2.94m；

h = 17.60 – 2.94 = 14.66m

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γw — 水的重度（KN/m3），取10KN/m3； Fs — 安全系数，取1.1； (2)承压水的顶托力：

Fs·γw·h = 1.1×10×14.66 = 161.26KPa； (3)稳定性验算： a、南端头井：

H·γs＝(17.60-17.174)*17.70=7.54kPa

H·γs－ Fs·γw·h＝7.54-161.26＝-153.72kPa b、北端头井：

H·γs＝(17.60-16.835)*17.70=13.54kPa

H·γs－ Fs·γw·h＝13.54-161.26＝-147.72kPa c、标准段：

H·γs＝(17.60-15.679)*17.70=34.00kPa

H·γs－ Fs·γw·h＝34.00-161.26＝-127.25kPa

2、计算承压水头降低值h

h南端头井= 153.72/γw =153.72/10 = 15.37m

h北端头井= 147.72/γw = 147.72/10 = 14.77m

h标准段= 127.25/γw = 127.25/10 =12.73m 3、基坑底板稳定性分析

根据上述验算结果分析：当本工程基坑开挖到底时，下部承压水的顶托力大于基坑底至承压含水层顶板间的土压力，即承压水对坑底存在顶突及突涌作用。考滤到承压含水层的水位还会随上游水位的变化而变化（如

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潮汐的变化），夏季的水位比冬季高等一系列的因素，再加上承压含水层顶板局部埋深只有15.60m，已被基坑揭穿，结合勘察报告对该工程基坑开挖产生突涌及渗水的可能性估算，为了确保基坑坑底的稳定性，承压水的安全水位必须降至基坑开挖面以下不少于1.00m，以保证基坑坑底的稳定。因此在基坑开挖至一定深度时要逐步将承压含水层的水头降低约15.50m。

（二）降压井布置原则及工作量

1、井数的布置：

(1)井点设计过程流程图：

增 加降 水井 的数 量 井点初步布设 布设特征预测点 减少降水井的数量 统计预测点至各抽水井的距离 代入程序（公式）进行干扰抽水水位下降预测 水位降深小于 设计降深值 水位降深刚好满足设计降深值 水位降深大于设计降深值 完成布井设计 8

(2)按上述过程进行估算，布设结果如下：整个基坑内外共设计布置29口降压井（井的编号为：Y1～Y29）。

2、降压井井位平面布置及井结构：详见“降水井平面布置示意图”，“降水井结构示意图”。

3、干扰水位下降计算 (1)估算公式：

综合考虑各方面因素，采用下列计算公式进行估算：

??r2M21n?Ln?d?W(U?,)????sin()?sin(?2?M?2B?M?(L?d)?(L1?d1)n?1n??Q?22????4?KhM???r?Kv?n?r???n?L1n?d1?)?sin()??W?U??????????sin(MM?Kh??Br?M??????????)?????? ????s式 中：

Kv、Kh — 分别为含水层垂直向和水平向渗透系数（m/d）； Q — 抽水井出水量（m3/d）； S — 干扰抽水水位降（m）；

M — 含水层厚度（m）； Br—越流因子（无量纲）

T – 导水系数 m2/d， T = Kr· M； r — 观测孔至抽水井距离（m）；

L、L1 — 分别为抽水井及观测井的过滤器底部至含水层顶板距离（m）； d、d1 — 分别为抽水井及观测井的过滤器顶部至含水层顶板距离（m）； W（Ur）— 井函数；

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Ur — 井函数自变量，Ur =r2/4at； a — 含水层导压系数（m2/d）；

t — 抽水延续时间（d）； (2)计算参数的选定

由于本场地的承压含水层无水文地质参数，参照先前施工的一号线中胜路站，取值如下：

a. 单井出水量Q为600m3/d b. 水平渗透系数Kh取8.15 m/d c. 垂直渗透系数KV取4.075 m/d d. 导水系数T取 326 m2/d e. 压力传导系数a取59800m2/d f. 各向异性系数Kh/Kv取0.5 g. 越流因子Br取600 h. 含水层厚度M取40m

其它参数根据降压井结构图所示意的来取值。

(3)各抽水井对预测点的距离 单位：m

抽水井号 预测点 预测点A 预测点B 预测点C 预测点D 预测点E Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y8 177.43 152.14 127.38 93.60 83.42 68.15 53.66 42.74 168.26 142.67 127.38 104.23 71.85 55.54 39.66 26.97 87.47 62.12 37.64 17.34 17.48 31.15 46.64 60.75 17.20 21.06 43.65 67.07 88.97 105.73 122.27 136.75 3.69 23.07 48.47 72.64 94.87 111.80 128.53 143.09

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抽水井号 预测点 预测点A 预测点B 预测点C 预测点D 预测点E Y9 Y10 Y11 Y12 8.94 Y13 4.09 Y14 Y15 Y16 36.19 32.19 19.76 10.77 25.96 58.66 19.20 19.09 10.53 12.01 21.02 18.68 26.10 52.09 77.43 91.58 90.76 91.30 93.40 80.57 65.76 32.22 153.46 167.91 167.50 167.71 168.87 155.76 140.45 107.10

抽水井号 预测点 预测点A 预测点B 预测点C 预测点D 预测点E Y17 Y18 Y19 Y20 Y21 Y22 Y23 Y24 75.04 90.52 107.73 124.79 146.65 174.47 169.98 164.06 68.45 83.87 101.04 118.05 139.86 167.76 162.00 154.72 18.44 13.16 23.54 38.92 59.95 87.58 80.97 74.25 90.78 75.44 58.52 42.01 22.08 16.84 4.25 9.15 99.85 84.89 68.58 52.96 34.93 25.63 12.05 10.35

抽水井号 预测点 预测点A 预测点B 预测点C 预测点D 预测点E Y25 Y26 Y27 Y28 Y29 161.54 152.86 41.15 34.33 19.61 154.35 144.76 35.61 22.38 74.9 73.87 63.73 49.25 58.75 74.03 9.29 12.99 124.61 135.46 150.56 22.85 23.13 133.29 142.96 158.40 (4)估算结果

群井抽水（抽水量为17400m3/d）时，预测点的水位在不同时间的下降值如下：

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时间（天） 预测点 A B C D E 4、计算结果分析:

0.5 1 3 5 7 13.999 15.486 15.963 16.142 16.194 14.212 15.798 16.298 16.448 16.491 14.123 15.623 16.128 16.326 16.388 14.013 15.535 16.043 16.203 16.275 13.871 15.389 15.998 16.115 16.189 以上计算结果说明，当群井抽水时，总抽水量为17400m3/d时，抽水3天后水位的下降值分别为：A点降深15.963m；B点降深16.298m；C点降深16.123m；D点降深16.046m；E点降深15.998m，已能满足本次需降低承压水含水层的水头15.50m的要求。说明上述布置的承压井的数量与井位布置是合理的。

注:由于上述计算采用的水文地质参数取值为南京地铁一号线中胜路站的参数值,为了使本工程降压井的布置能符合本工程的要求,在降压井成井施工结束后,现场需做一组非稳定流的抽水试验,以获得本工程实际的水文地质参数，来验证本次布井的合理性，必要时需调整井的数量。

（三）疏干井布置原则及工作量

1、坑内降水井数量的布置 n = A / a井 式 中：n — 井数(口)； A — 基坑降水面积 (m2)；

a井— 单井有效抽水面积 (m2)；根据我们的降水施工经验在以粘性土为主的潜水含水层的特性单井有效抽水面积a井一般为200m2；

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即：n = A / a井

= 3880/ 200

≈ 19.40 则拟定20口疏干井。

2、疏干井井位平面布置及井结构：

在基坑内两侧布置两排疏干井，井的编号为J1～J20；由于承压含水层顶板的平均埋深在17.60m，致使疏干井的设计深度受到了限制，为了避免疏干井在成井施工时钻进该层，本次降水疏干井的最大设计深度为17.00m ,并且在疏干井成孔施工时严禁超钻。井位及井结构详见“降水井平面布置示意图”及“降水井井结构示意图”。

（四）降水井结构

井结构详见“降水井结构示意图”。

1、井口：井口应高于地面以上0.30m，以防止地表污水渗入井内。 2、井壁管：井壁管均采用焊接钢管，井壁管的直径为φ273mm（外径）。 3、过滤器（滤水管）：滤水管采用圆孔式滤水管，滤水管外包两层40目的尼龙网，滤水管的直径与井壁管的直径相同。

4、沉砂管：沉砂管主要起到过滤器不致因井内沉砂堵塞而影响进水的作用，沉淀管焊接在滤水管底部，直径与滤水管相同，长度为1.00m，沉淀管底口用铁板封死。

5、填砾料（粗砂）：疏干井地面以下2.0m围填粗砂做为过滤层，填入部位详见“降水井井结构示意图”；降压井地面20.0m以下围填粗砂做为过滤层，填入部位详见“降水井结构示意图”。

6、填粘性土封孔：疏干井为了防止地面污水的渗入及确保真空密封，降

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压井为了防止因抽潜水引起地面沉降，各降水井在砾料的围填面以上必须采用优质粘土围填至地表并夯实，并做好井口管外的封闭工作，其封闭深度详见“降水井井结构示意图”。

7、各井结构及过滤器的安装部位详见“降水井井结构示意图”。

（五）降水井成井施工

成孔施工机械设备选用GPS－10型工程钻机及其配套设备。采用正循环

回转钻进泥浆护壁的成孔工艺及下井壁管、滤水管、围填填砾、粘性土等成井工艺。其工艺流程如下：

1、测放井位：根据“降水井平面布置示意图”测放井位，如果现场施工过程中遇到障碍或受到施工条件的影响现场可做适当调整。

2、埋设护口管：护口管底口应插入原状土层中，管外应用粘性土填实封严，防止施工时管外返浆，护口管上部应高出地面0.10m～0.30m。 3、安装钻机：机台应安装稳固水平，大钩对准孔中心，大钩、转盘与孔的中心三点成一垂线。

4、钻进成孔：开孔孔径为φ550mm，一径到底，钻孔施工达到设计深度时，宜多钻0.3～0.5m，但是此处疏干井施工时严禁超钻。做好钻探施工描述记录，在钻进过程中，如发现实际地质情况与勘察时提供的资料不一致时需及时通知设计人员，并对井的结构进行及时调整，确保滤水管的安放位置能够有效的进水。钻进开孔时应吊紧大钩钢丝绳，轻压慢转，钻进过程中要确保钻机的水平，以保证钻孔的垂直度，成孔施工采用孔内自然造浆，钻进过程中泥浆密度控制在1.10～1.15，当提升钻具或停工时，孔内必须压满泥浆，以防止孔壁坍塌。

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