基坑降排水施工方案-(2).doc

基坑降排水施工方案 (2)

郑州轨道交通3号线3标 基坑降排水施工方案

郑州轨道交通3号线3标
基坑降排施工方案

编制：
审核：
批准：

宏润建设集团股份有限公司
2016年6月15日

目 录
一、编制依据 3
二、工程概况 3
三、降水目的 7
四、水文条件情况 9
五、降水措施 9
六、降水管井施工方法 10
七、降水井运行 11
八、降水常见问题及预防措施与处理方法 12
九、降水井的后期处理 13
十、技术组织措施 14

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郑州轨道交通3号线3标基坑降排水施工方案
一、编制依据
1、《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJ/T111-98）
2、郑州轨道交通3号线工程设计图纸；
3、施工总平面布置图
4、施工现场考察资料及有关调查材料
5、我单位相关施工经验
二、工程概况
1.工程范围
本标段为郑州市轨道交通3号线项目土建工程ZZGD-3AGA-Z13003标段，博学路站，航海东路站，博学路站～航海东路站区间及博学路站～航海东路站区间风井，共计2站1区间1风井。

工程地理位置平面图
2 车站工程概况
2.1 博学路站
2.1.1车站站位描述
博学路站位于商都路与博学路交叉口，沿商都路跨路口布置，与远期9号线平行换乘。博学路站设计范围设计起点里程DK27+333.897至车站设计终点里程DK27+608.897。

博学路站站址示意图

博学路站址现状照片资料

2.1.2车站结构说明
博学路站采用地下两层两跨（局部三跨、四跨）箱型框架结构形式，车站主体长度235m，标准段宽21.1m，结构埋深约16.76m；盾构东端头井宽度25m，底板埋深约18.58米，西端头井宽度34.15m，底板埋深约18.10m；；接联络线段宽度21.85～29.63m，结构埋深约17.16m；顶板覆土厚度约3.1m。车站两侧共设置4个出入口及2组风亭。
2.1.3 车站周边环境及管线情况
商都路规划道路红线为100m，现状道路宽为60m，为城市主干道，现状交通流量较大；博学路道路规划红线宽60m，南北两端道路均为与规划道路贯通，车辆稀少。周边建筑物较少。
博学路站东北象限现状为华丰钢铁物流仓库，仓库为地上两层，距离基坑约95.0m；西南象限为郑州第六十二加油站，距离基坑约34m；东南及西北象限均为施工区。

博学路站现状周边环境
根据目前管线资料，沿博学路布置的管线主要有600×450埋深约2m的供电管、DN600埋深约3.9m的污水管、DN219埋深2～3m的燃气管。沿商都路布置的管线主要有1400×1000埋深约1.9m的雨水管、DN400埋深约3.3～4m的污水管、1200×450埋深2m的供电管、1000×1000埋深约1.7m的雨水管、DN377埋深约2m的燃气管。
2.2 航海东路站
2.2.1车站站位描述
航海东路站位于航海东路与经开十七大街交叉路口，沿经开十七大街南北向布置。

航海东路站址现状照片资料
航海东路站设计范围设计起点里程DK30+251.829至车站设计终点里程DK30+745.346。
2.1.2车站结构说明
航海东路站采用地下两层两跨（局部三跨、四跨）箱型框架结构形式，车站主体长度493.5m，标准段宽20.1m，结构底板埋深约16.79m；盾构北端头井宽度24.2m，底板埋深约18.01m，南端头井宽度40.42m，底板埋深约18.91m。车站两侧共设置4个出入口及4组风亭。
2.2.3车站周边环境及管线情况
航海东路规划红线宽60m，经开第十七大街规划红线宽70m。车站东南、西南象限为海马桥车集团郑州分公司，东北象限为110KV云杉变电站，西北象限为农田。
本站沿航海东路站有DN500给水管，需临时改迁；有5200×1300雨水涵，需迁改至车站主体预留的雨水箱涵内；DN800污水管，埋深5.5m，需永久迁改；航海东路中北23.5m处有现状1200×1100电力隧道，需临时破除，一期施工完后再加以恢复；航海东路中南21m有现状DN500中压天然气管道，需临时迁改；航海东路中南29.5m～33.0m有现状DN500蒸汽管道，需临时迁改。
3 区间工程概况
3.1 博学路站～航海东路站区间
3.1.1 区间工程要素
博学路站～航海东路站区间设计里程为左线DK27+608.097～DK30+284.929，长度2696.591m（长链19.759m），右线DK27+608.097～DK30+252.623，长度2644.526m；隧道最小平曲线半径R=355m，最大纵坡17.11‰，隧道埋深9.95～17.6m。
3.1.2 线路走向及周边环境
本区间沿商都路向东至明理路，由东西走向改走南北走向，随后沿明理路向南下穿陇海路高架桥和陇海铁路线，穿过中铁联集厂区后至经北四路南侧，最后到达航海东路站。
区间在商都路下方穿行，商都路为城市干道，车流量大，交通繁忙。

区间周边环境
3.1.3工程设计范围
区间风井位于安平路和绘画第十七大街交叉口的东南象限，铁路职工活动中心与正泰隆展柜厂房之间。设计范围设计起点里程DK28+678.250至车站设计终点里程DK28+699.750。

区间风井平面示意图
3.1.4区间风井周边环境及管线情况
区间风井位于道路红线外，该地块规划用地性质为绿地，无市政管线。区间风井南侧为陇海铁路，距离约70m；北侧为铁路职工活动中心二层别墅，距离约70m；东侧为铁路职工活动中心景观鱼塘；西侧为正泰隆展柜厂房。
三、降水目的
1、地铁隧道和深基坑施工常遇到地下水问题，地铁事故调查分析显示，因设计和施工原因导致的事故所比例分别为46%和41%，而这些施工70%是水引起的，因为地下水的存在导致土体的物理力学参数发生很大改变，增大了设计不确定因素，如施工中很好的解决水的问题，极易发生流砂、管涌、坑底隆起、边坡失稳、坑壁坍塌等事故。因此，做好降水工作对基坑施工尤为重要。基坑降水是疏干基坑开挖面土层层范围内的层间潜水或滞留水，且将承压水降至基坑底部标高1m以上。
2、降水原则
（1）降水井位置须避开各种地下管线；
（2）考虑支护结构对降水的潜在影响；
（3）考虑附近建筑物与降水井间的相互关系。
3、降水方案理论依据
（1）土的透水性在地下水位以上土体中存在毛细水。毛细水的存在,增加了土粒间的接触压力,这对土体的稳定是有利的。地下水位以下土体中的自由水称为地下水,它连续充满所有孔隙,对土粒产生浮力作用。
（2）降水对地层的加固作用
设原地层在自重应力作用下已完全固结,降水后,地下水位降低ΔH = H1-H2,使得下卧层承受相当于ΔH·γW 的垂直附加应力,下卧层的有效应力随着空隙水压力的消失而增长。对降水深度ΔH 范围内的土层,其含水量因降水而显著减小,其重度从浮重度γ′ 提高到饱和重度γsat ,这部分土层在增加的自重应力作用下逐渐固结,土体抗剪强度相应增加。
（3）降水对防止渗流破坏的作用 
在未降水的条件下,开挖位于地下水位以下的基坑,水压平衡被打破,产生水头差,出现流砂、流土现象。有时土体虽然暂时是稳定的,但细颗粒被水从粗颗粒之间带走,便会形成孔道,恶性循环,孔道不断扩大、加深,最终也会造成严重破坏。因此,作为防止渗流破坏的根本措施,应尽可能降水,减小水力坡度。
4、降水主要参数设置 
（1） 抽水泵的匹配 
根据经验针对此类含水层，下入流量为30 m3/h的潜水泵抽水，可使抽水强度适中,保持正常连续抽水，实际单井抽水量按360m3/d考虑。 
（2）降水井结构 
降水井井深平均25m，井径1000mm，全孔下入内径Φ600mm的钢管。井孔1～25m的滤水管外包三层60目尼龙网，降水井1m以下部分回填Φ3～5mm滤料。 
（3）抽水水泵 
抽水井采用流量为30m³/h,扬程不小于40m的潜水泵，下泵深度为不小于22m。 4、检查井及排水管路 
降水线路范围铺设Φ100mmPVC排水总管，该总管与外围市政雨污水井连接，抽水井
采用Φ50mmPVC管分别就近与方井或市政雨污水井（或雨水箅）相连。为防止基坑开挖施工对降水井造成破坏，降水井、集水井和集水池均应加盖混凝土重型井盖。 
（4）降水效果预测及水文动态观测 
井孔施工结束开始降水后，通过降水井之间的水位观测井进行水位动态观测，随时了解水位动态变化，及时调整降水参数，保证施工的进行。
四、 水文条件情况
(1)地下水类型及岩土富水性
本场地地下水类型为潜水。地下水主要赋存于约30m以上粉土、粉砂、细砂层中。静止稳定水位埋深为4.7～9.9m，静止稳定水位标高为78.8～87.1m。
(2)地下水的补给、径流及排泄特征
地下水补给主要有大气降水入渗、地表水下渗、地下水侧向径流等补给；地下水由西、西南向东及东北径流，水力坡度约1‰。地下水的排泄，主要有蒸发排泄和径流排泄等形式。根据区域地质资料，郑州市地下潜水流向与地形总体坡度一致，主流由西南向东北。
(3)地下水位埋深及抗浮水位
地下水主要为第四系孔隙潜水。本场地详勘阶段实测水位埋深约7.8～8.7m，水位标高77.82～78.11m，根据区域资料，本场地地下水位年变幅为2.0m。
(4) 地下水土的腐蚀性评价
根据地质看查资料，该场地地下水以上的土体对混凝土结构及钢筋混凝土中的钢筋具微腐蚀性。
（5）不良地质
据场地地质灾害评估报告及本次勘察成果，本段线路场地内及其附近未发现对工程安全有影响的诸如岩溶、滑坡、崩塌、塌陷、采空区、地裂等不良地质作用。在7度地震条件下，场内第②33层和第23A层黏质粉土个别点液化，液化等级轻微。
五、 降水措施
结合设计图纸说明，博学路站地下水位埋深7.8～8.7m，航海东路站地下水位埋深6.8～13.0m。因此本标段两个站点基坑开挖前均需采取坑内降排水等措施，避免涌水、涌砂、漏砂现象发生，确保开挖面稳定。降水井布置如下图所示。

降水井布置示意图
六、 降水管井施工方法
测量放线定位：根据设计降水平面布置图，测量定出每个管井准确位置，钻机按井点位置就位。
钻孔：采用旋挖钻机成孔，成孔垂直偏差控制在1%以内，成孔深度比设计深度深0.5m以上，孔口段1.5m深度范围埋设钢护筒，护筒顶高出地面0.3～0.4m。外围采用粘土封填堵塞。
下设井管：降水井管采用预制的无砂砼管，汽车吊辅助吊装就位，井管安放应力求垂直并位于井孔中间，管井顶面位于设计标高位置。
填砾料：井管放入井内后，及时在井管与孔壁间填充粒径为3～8mm，细砾石滤料。滤料必须符合级配要求，将设计砂砾规格上、下限以外的颗粒筛除，合格率要大于90%，杂质含量不大于3%，用铁锹下料，以防止分层不均匀和冲击井管，填滤料要一次连续完成，从底部填到井口下1m左右，上部采用不含砂石的粘土分层回填并夯压封口。
洗井：采用压力为0.7mPa，排气量为10m3/min空压机及潜水泵联合洗井，直至抽出清水为止。洗井在下完井管，填好滤料，封口后8小时内进行，一气呵成避免时间过长，护壁泥皮逐渐老化，难以破坏，影响渗水效果。
下放水泵：在安装前对潜水泵和控制系统作一次全面细致的检查。检验电动机的旋转方向，各部位的螺栓是否拧紧，润滑油是否加足，电缆接头封口有无松动，电缆线有无破坏折断等情况，然后在地面上转动3～5min，如无问题，则可放入井中使用，用缆索将潜水泵吊入滤水层部位，潜水泵电动机，电缆及接头应有可靠绝缘，每台潜水泵应配置一个控制开关，主电源线路沿深井排水管路设置，安装完毕应进行试抽水，满足要求后转入正常工作。
井管使用完毕，井管拆除后所留孔洞用砾砂填充、捣实，并预留注浆管。在基坑封底后，从注浆管内向孔洞压注水泥浆，确保降水管井不成为渗漏点。
七、 降水井运行
（1）降水井试运行
试运行之前，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应边施工边抽水，即完成一口投入试运行一口，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1～2m深。水位降到设计深度后，即暂停抽水，观测井内的恢复水位。
各降水井在试运行结束后，及时用铁板将各井井口封闭，并做好保护工作，以防在施工结构盖板时破坏井的结构，影响降水疏干的效果。
（2）降水井运行
根据基坑开挖的要求，每口井开挖出露后应投入降水运行，做到能及时降低基坑中的地下水位；
降水井抽水时，潜水泵的抽水间隔时间自短至长，每次抽水井内水抽干后，应立即停泵，对于出水量较大的井每天开泵的抽水的次数相应要增多。
降水运行过程中，做好各井的水位观测工作，尤其要加强对观测井的水位测定，及时掌握承压含水层水头的变化情况。
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、沙率。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。
降水运行过程中对降水运行的记录，应及时分析整理，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，对停抽的井应及时测量水位，每天1～2次；
（3）降水井运行的注意事项
做好基坑内的明排水准备工作，以便基坑开挖时及时将基坑内的积水排出；
降水运行阶段应经常检查泵的工作状态，一旦发现不正常应及时调泵并修复；
降水运行阶段应保证电源供给，如遇电网停电，有关单位须提前两个小时通知降水施工人员，以便及时采取措施，保证降水效果和施工安全。
（4）地表水处理
由于基坑虽开挖期间必定存在一定的地下水和地表降水，因而需要边开挖边设置汇水沟，通过汇水沟将水流流入集水坑。具体做法是沿基坑四周设置周边排水沟，使开挖面的雨水通过排水沟排入集水坑内，并由潜水泵抽至地面排水沟内。
1) 地面水沟设置
基坑顶部设置排水沟，用于承接基坑抽排水及地面雨水。排水沟经过沉淀池后，将水排入下水道在导墙边缘修筑宽和高为20cm的挡水缘，防止地表水倒灌入基坑内。
2) 地面积水坑的设置
对于从基坑内抽出的水，由于含有一定量的泥砂，为防止堵塞下水道和有利于环保，设置沉淀池1个，沉淀池有三个小池，每个小池为2.0m(宽)×1.5m(长)×2.0m(深)，三个小池分别为进水池、沉淀池、出水池，沉淀池应及时清理沉碴，防止将泥砂带入下水道，堵塞管道。沉淀后的水流入城市下水道井口，通过市政管网排出。
八、 降水常见问题及预防措施与处理方法
（一） 地下水位降不下去 
1、产生原因 
（1）洗井质量不良，砂滤层含泥量过高，孔壁泥皮在洗井过程中尚未被破坏掉，孔壁附近土层在钻孔时遗留下来的泥浆没有除净，使地下水向井内渗透的水道不畅，影响集水能力。 
（2）滤网和砂滤料规格选用不当。 
（3）水文地质资料与实际不符，井垂直度不符要求，井内沉淀物过多，井孔淤塞。 
2、预防措施及处理方法 
（1）在井点管四周灌砂滤料后立即洗井。一般在抽筒清理孔内泥浆后，用活塞洗井，或用泥浆泵冲清水与拉活塞相结合洗井，以破坏孔壁泥皮，并把附近土层内遗留的泥浆吸出，然后立即单井试抽，使附近土层内未吸净的泥浆依靠地下水不断向井内流动而清洗出来。 
（2）需要疏干的含水层均应设置滤管；滤网与砂滤料规格根据含水土层土质颗粒分析选定。 
（3）在土层复杂地段，做现场抽水实验。在钻孔过程中，对每一个井孔取样，核对原有地质资料。在下井管前，复测井孔实际深度，结合设计要求与实际水文地质情况配置井管与滤管。 
（4）在井孔内安装或调换水泵前，测量井孔的实际深度和井孔沉淀物的厚度。如果井深不足或沉淀物过厚，需对井孔进行冲洗，排除沉碴。 
（二）降深不足 
1、产生原因 
（1）基坑内局部地段的井点数过少。
 （2）井泵型号选用不当，井点排水能力太低。 
（3）单井排水能力未能充分发挥。 
（4）水文地质资料不确切，基坑内实际涌水量超过计算涌水量。 
2、预防措施及处理方法 
（1）按实际水文地质资料计算相关参数。复核井点过滤部分长度、井进出水量。 
（2）选择井泵时考虑到满足不同阶段的涌水量和降深要求。 
（3）改善和提高单井排水能力。根据含水层条件设置必要长度的滤水管，增大滤层厚度。 
（4）在降水深度不够的位置增设井点。 
（5）在单井最大集水能力的许可范围内，更换排水能力较大的井泵。 
（6）洗井不合格的重新洗井，以提高单井滤管的集水能力。 
（三）局部异常水处理 
为了有效预防这种异常水给工程带来损失,应采取如下处理措施: 
1、当竖井或通道开挖遇到突然出现的不明外来水时,应立即停止开挖,做引流回填,控制因出水带出地层颗粒形成地层扰动坍塌,然后查明外来水补给源,采取寻源断流措施; 
2、对出水范围的部位,必须采用特殊加固措施,比如小导管注浆、局部土钉补强等方法,稳定后再继续下步开挖。 
对局部加深部分的承压水,若设计的周边降水井能力已无法满足加深部分的降水要求时,可对加深的部位专门设计降水井,抽水结束后对降水井必须进行封堵处理。 
（四）残留水的处理 
通过施工降水，基坑内可达到基本无水施工。由于地质条件变化的不确定性，导致地层中不可避免地有残留水的存在。针对地层中存在的残留水，拟采取以下措施。 
1、对于管线渗漏水，应引起足够重视，开工前对管线进行详细调查，摸清管线渗漏情况及使用情况。在施工中随时观察开挖面情况，发现含水量变化异常时立即采取措施。 
2、采用堵水的方法，根据地质情况，选择适应注浆浆液，进行注浆堵水并加固地层。 
3、当上述措施效果达不到安全施工要求时，拟增设基坑内轻型井点真空降水措施。
九、降水井的后期处理
施工降水为结构工程施工的辅助工程，属临时工程范畴，因此降水工程结束（竣工）后，应予以拆除或采取适当处理措施。本工程施工围挡、临时建筑设施等，应在工程竣工或完成其使用目的后立即拆除，降水井和其它地下临时工程应按有关规定进行处理，恢复地面原貌。 
降水井的后期处理：降水井在完成其使用目的后，含水层段采用石屑填入成井管内，利用井孔内存水使之饱和，依靠自重压实，当井孔内存水不能使回填石屑饱和时，应边回填边注水。降水井处的隔水层段采用粘性土回填。降水井回填处理高度至井口2.0m，距井口2.0m以上应采用C15素混凝土回填，并人工捣实。近地表部分按原地貌恢复。混凝土应在回填石屑后间隔3天再回填。回填处理的有关技术可参照《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-91）及其它规范、规程进行。
十、 技术组织措施
（一）质量管理保证措施 
1、降水井施工技术保证措施 
降水井施工过程中，井径要符合设计要求，井孔必须保证圆正垂直，孔深不小于设计值。井管质量符合要求，安放要垂直，并保持在井孔中心。井管下入后立即填入滤料。滤料最大粒径不大于5cm，级配良好，无杂质泥土等，滤料填至井口下3m，井口3m范围用粘土封堵密实。采用下泵试抽洗井，直至水清砂净。 
2、排水工程质量保证措施 
工程所用材料质量必须是具有出厂合格证并经监理工程师认可，到场后由物资部门妥善保管，管口连接采用专用接头，并加强固定。出水口必须严格包封，防止水泥浆或混凝土进入管内堵塞导致泄水不畅。出水管、支管和主管用单向阀连接，防止停泵时水倒流，污水排放到污水井内以免造成环境污染。 
（二） 安全保证措施 
1、安全管理目标 
执行安全管理制度，确保安全施工，无事故发生。 
2、安全管理及保证措施 
建立以工区经理为首的有专职安全员及各专业工长、施工班组长等人员参加的安全领导小组，负责施工现场安全及文明生产的管理，监督和协调工作。贯彻“安全第一,预防为主”的方针。安全员负责检查安全生产规章制度执行落实的情况，定期召开安全生产会议，促使人人重视安全生产，对现场的安全生产负责。各施工组安全员具体负责该分项工程施工过程中的设备安全、人员安全等，对该分项工程的安全措施进行督促实行和检查，发现问题及时整改。 
1）人身安全 
(1)加强安全教育，严格执行安全生产的各项规章制度，现场设专职安全监督员，各作业班组有专人负责安全管理，把日常安全管理监督与定期检查结合起来，定期组织职工学习安全生产知识和各种规章制度、安全操作规程等。 
(2)凡进入施工现场人员必须戴安全帽。 
(3)机械所用电缆均要采取安全措施，避免车辆碾压，以防止人员触电。 
(4)设备装吊或钻机移位时，应按负荷选择索具。严禁吊钩吊人，起吊物体不准在吊物下站人，更不得在物体上站人；起重机的臂下严禁站人。 
⑸抬运重物时，必须统一口号，同起同落，以免碰人。挖好的探坑要盖好，防止人员掉入。
（三）雨季施工措施 
1、雨季施工措施 
（1）保持降水井场地排水流畅，防止雨水流入降水井。 
（2）基坑周边挡水坎高出地面1.8米，以避免降雨时地面雨水流入基坑内。
 （3）及时疏干降水区域内场地积水，减少积水渗入基坑的水量，造成降水井排水量增大。 
（4）加强排水系统管理，成立雨季排水应急小组，及时观测各排水管道的水流量，保证各排水管道水流畅通，排水及时。建立临时排水系统，作为应急需要。 
（5）用电箱、用电设备等搭建防水棚遮盖，防止雨水浸透漏电导致安全事故。 
（6）在雨季即将来临之前，由项目技术负责人根据工程进度和公司雨施总体方案制定详细的雨季施工措施，提出详细的材料、设备计划，劳动力需用计划，设专人督促落实。 
（7）由值班经理、技术负责人组织各施工队的安全人员对整个现场的排水设施，机械设备防雷措施等进行全面大检查，消除隐患。 
（8）安排专人掌握天气预报，及时根据气候调整施工安排，确保质量、安全。
 （9）焊接作业严禁在雨天进行。

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郑州轨道交通3号线3标项目部
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