上海轨道交通10号线航中路站基坑降水工程设计方案

上海轨道交通10号线航中路站基坑降水工程设计方案核工业华南花都建设工程公司2008.4.17目录§1工程概况...21.1工程地理概况...21.2工程简介...21.3周边环境...2§2工程地质与水文地质条件...32.1工程地质条件...32.2水文地质条件...3§3方案设计依据...53.1参考标准及规范...53.2勘察报告与图纸...5§4降水目的及指导思路...64.1降水目的...64.2指导思路...6§5降水方案设计...75.1抽水试验分析...75.2混合井设计布置思路...85.3降压井设计布置思路...9§6降水对环境影响的分析与预防...126.1降水对环境影响的分析与控制...126.2地下管线和建筑物保护措施...13§7成井施工工艺...137.1前期准备工作...137.2成孔施工...147.3洗井...15§8深井构造与设计要求...168.1深井构造...168.2设计要求...168.3降水井质量验收标准...16§9降水运行...179.1降水试运行...179.2正式降水运行...179.3坑内降水井井管保护技术措施...17§10应急预案...1810.1用电应急预案...1810.2降水井应急预案...19§11封井方案...19§12施工现场管理...2012.1施工组织计划...2012.2现场安全管理措施...22§13施工机械配备...24§14附图...24§1工程概况1.1工程地理概况深圳市轨道交通10号线（M1线）是《深圳市城市轨道交通系统规划方案》中规划的市区级轨道线网中的地铁类线路之一。一期工程由主线及支线组成，其中支线全长约4.5km，共包含3个车站、3个区间，均采用地下线方案。农园路站属支线部分，地处新镇路～农园路一带的吴中路南侧。1.2工程简介根据线路平面图，农园路站长约344m、宽约20～24m，站台中心里程为ZCK0+117。根据线路纵断面图，农园路站为地下2层车站，底板埋深约15m，采用明挖顺作法的施工工艺及地下连续墙的支护结构。各部位开挖深度及围护设计情况详见表1-1：表1-1基坑特性表开挖部位基坑开挖深度(m)基坑底板标高(m)围护深度(m)围护底部标高(m)西端头井1～2轴17.524-12.82428，局部31-23.30，局部-26.30标准段2～41轴15.590-10.89028-23.30东端头径41～44轴16.835-12.13530-26.30本工程地面现状标高取围护设计标高，为绝对标高+4.70m。本次降水方案所提及的深度非特殊说明，均以此标高为准。1.3周边环境本场区内周边环境复杂，具体描述如表，表中距离起点为到基坑北部地墙。表1-2周边环境表名称上水Φ150上水Φ1000上水Φ300燃气Φ500路灯雨水Φ600污水Φ400路灯厂房距离1825.926.029.229.636.040.046.546.5埋深m0.62.00.62.40.21.23.30.26.5§2工程地质与水文地质条件2.1工程地质条件经本次勘察揭露，本区间地基土在70m深度范围内均为第四纪松散沉积物，地质时代为第四纪全新世Q43～上更新世Q31，属第四系滨海平原地基土沉积层，主要由饱和粘性土、粉性土以及砂土组成，一般具有成层分布特点。根据土性和成因类型可分8个层次，其中第①层、第②层和第⑤层各分若干个亚层。各土层性质和分布情况详见表2-1。2.2水文地质条件1)潜水场区浅部地下水属潜水类型，补给来源主要为大气降水与地表径流，水位动态为气象型。本次详细勘察期间测得静止地下水埋深为0.3～1.4m、标高为3.11～4.22m。2)微承压水场区内揭示的微承压水分布于④2砂质粉土层、⑤2-1粘质粉土夹粉质粘土层及⑤2-2粉砂层中。④2层揭示的顶板埋深为13.0～14.3m、顶板标高为-8.32～-9.48m，⑤2层揭示的顶板埋深为16.5～19.4m、顶板标高为-12.00～-14.72m，场区内⑤2层微承压含水层又与第一承压含水层相连通。根据前期抽水试验，该微承压水的水头值为5.00m表2-1：场地土层特性表层号土层名称层底标高（m）层底埋深（m）层厚（m）土层描述①1人工填土3.57～1.881.00～2.801.00～2.80均有分布，以杂填土为主，含碎石、垃圾等，局部下部为素填土，以粘性土为主。①2浜底淤泥1.203.300.00～1.80仅在ZD1G1孔中揭示，呈灰黑色，含有机质、腐植质等，土质软弱。褐黄～1.683.000.70ZD1G1孔缺失，可塑，含铁锰质结核②1灰黄色粘土～0.86～4.10～2.40及氧化铁锈斑，由上而下土质变软，局部为粉质粘土，中压缩性。②3灰色砂质粉土-0.92～-1.545.50～6.301.90～2.80均有分布，湿，稍密～中密，尚均匀，含云母，夹少量薄层粘性土，局部为粉砂及粘质粉土，中压缩性。灰色-1.986.601.00均有分布，流塑，尚均匀，夹有薄③淤泥质～～～层、团状粉性土，高压缩性。粉质粘土-3.027.801.50④1灰色淤泥质粘土-8.32～-9.4813.00～14.305.80～7.10均有分布，流塑，尚均匀，夹薄层、团状粉性土，局部见零星贝壳碎屑，部分为淤泥质粉质粘土，高压缩性。④2灰色砂质粉土-9.32～-11.8214.00～16.800.80～2.50均有分布，很湿～湿，稍密，欠均匀，含云母及贝壳碎屑，夹薄层粘性土，局部为粉砂及粘质粉土，中压缩性。⑤1灰色粉质粘土-12.00～-14.7216.50～19.401.50～5.00均有分布，流塑，欠均匀，夹薄层及团状粉性土，局部较多，层上部多呈淤泥质，高～中压缩性。⑤2-1灰色粘质粉土夹粉-17.17～21.70～3.50～均有分布，很湿，稍密，欠均匀，含云母，夹有较多粘性土，多呈粘质粉质粘土-25.8530.6013.60土与粉质粘土互层状，中压缩性。⑤2-2灰色粉砂-41.91～-44.3446.50～49.0016.90～26.00均有分布，饱和，中密～密实，尚均匀，含云母，夹少量粘性土，局部为粉性土，中压缩性。⑦灰色粉细砂-44.29～-50.3448.80～55.002.30～6.00均有分布，饱和，密实，均匀，含云母，夹少量粘粒、粉粒，中偏低压缩性。⑧灰色粉质粘土未穿未穿未穿部分孔揭示，软塑，尚均匀，含有机质，夹薄层粉性土，中压缩性。§3方案设计依据3.1参考标准及规范1、GB50027-2001《供水水文地质勘察规范》2、DGJ08-37-2002《岩土工程勘察规范》3、JGJ120-99《建筑基坑支护技术规程》4、JGJ/T111-98《建筑与市政降水工程技术规范》5、GB50296-99《供水管井技术规范》6、GJ120-99《建筑基坑支护技术规程》7、GB50300-2001《建筑工程施工质量验收统一标准》8、《供水水文地质手册》3.2勘察报告与图纸1、《深圳市轨道交通2号线(M1线)一期工程——农园路站工程岩土工程勘察报告》2、深圳市轨道交通2号线农园路站总平面图3、深圳市轨道交通2号线农园路站桩基平面图4、深圳市轨道交通2号线农园路站地基加固图5、深圳市轨道交通2号线农园路站钢支撑围护平面图6、深圳市轨道交通2号线农园路站围护结构纵剖面图7、深圳市轨道交通2号线农园路站地基加固图8、深圳市轨道交通2号线农园路站钢支撑围护平面图9、深圳市轨道交通2号线农园路站围护结构纵剖面图§4降水目的及指导思路4.1降水目的根据本工程的基坑开挖及基础底板结构施工的要求，本方案设计降水的目的为：(1)疏干开挖范围内土体中的地下水，方便挖掘机和工人在坑内施工作业。(2)降低坑内土体含水量，提高坑内土体强度，减少坑底隆起和围护结构的变形量，防止坑外地表过量沉降。(3)提高边坡稳定性，防止土层纵向滑坡。(4)及时降低下部承压含水层的承压水水头高度，防止基坑底部突涌的发生，确保施工时基坑底板的稳定性。4.2指导思路根据工程需求，本降水方案指导思路为：(1)针对中等液化及轻微液化地层，及时消除液化，保证基坑开挖顺利进(2)严格控制承压水降压，减少不均匀沉降，防止围护墙水平位移过大，造成变形。(3)针对承压含水层渗透性差的特点，采取多布、密布、合理布的原则，使降压结果达到预定效果。§5降水方案设计5.1抽水试验分析（1）抽水试验目的本次抽水试验分两个阶段，第一阶段的主要目的是：确定微承压含水层（⑤2-1层）的单井出水量，和静止水位。第二阶段的主要目的是：（i）确定承压含水层（⑤2-2层）的水位和单井出水量；（ii）确定承压含水层（⑤2-2层）的水文参数；（iii）确定承压含水层⑤2-1层与⑤2-2层之间的水力联系的强弱关系；（iv）检验降水效果，评估优化设计方案；（v）结合原位监测数据分析降水诱发的沉降问题。（2）抽水试验设计抽水试验在坑外进行，以获取该地区的原位试验数据。（i）阶段一：以27m(S1)及23m(S3)两口井各进行一次单井试验，获得单井出水量、静止水位和单井降深影响范围。表5-3第一阶段抽水试验设计试验阶段试验方式试验井号观测井号试验目的试验周期第一阶段单井试验S1S3单位出水量、静止水位、单井影响范围3d抽观结合单井试验S3S1单位出水量、静止水位、单井影响范围2d抽观结合（ii）阶段二：通过现场单井、两井抽水试验，获取出水量及水位变化值等参数，为建模计算提供一手资料，并对原承压水降水方案进行验证。各井点位置参见图17、18，各井点结构及过滤器的安装部位参见附图。表5-4第二阶段抽水试验设计试验阶段试验方式试验井号观测井号试验目的试验周期第二阶段单井试验S2S1、S3、S4判断⑤2-1层与⑤2-2层之间的水力联系2d抽水第三阶段两井试验S2、S3S1、S4判别两井降深效果2d抽水（3）抽水试验分析1、根据现场抽水试验实测结果：⑤2-1层和⑤2-2层的承压水初始水位埋深分别为5.00m和5.64m，换算为标高分别为-0.30mm和-0.94m；⑤2-1层和⑤2-2层的平均单井涌水量分别为0.33m3/h和4.34m3/h，相差12倍之多；2、抽取⑤2-1层的降压井，⑤2-1层的水位降幅在0.163～1.027之间，⑤2-2层的水位基本上保持不变。可知，⑤2-1层和⑤2-2层之间存在较弱的水力联系；3、抽取⑤2-2层的降压井，⑤2-2层水位降幅3.31m，⑤2-1层的水位降幅在0.47～0.85m之间，说明在⑤2-2层抽取承压水时，短期内对⑤2-2层的水位影响十分明显，⑤2-1层也有一定的影响；4、分别选取⑤2-1层和⑤2-2层的一口降压井进行两井抽水时，⑤2-1层和⑤2-2层的水位下降都十分明显。通过反演分析的三维数值计算，获取的参数参见表5-5。表5-5抽水试验反演参数表土层模型反演渗透系数（cm/s）KxKyKz⑤2-24.3×10-44.3×10-41.66×10-55.2混合井设计布置思路采用围护明挖顺作法施工时，需要及时疏干开挖范围内土层中的地下水，降低围护范围内基坑中的地下水位，保证基坑的干开挖施工的顺利进行。因此，开挖基坑前，需要布设若干数量的疏干井，对基坑开挖范围内土层含水进行疏干。同时考虑到本场区存在④2微承压含水层，被地墙完全隔断，且基坑开挖面也已揭穿其顶板甚至在该层以下。因此，这里采用混合井疏干浅部潜水，降④2层微承压水。5.2.1井数计算参照深圳市标准《基坑工程设计规程》(DBJ08-61-97)，“在坑内降水时，间距常用15m。土层的渗透系数小，间距宜小些，渗透系数大间距可大些”；结合本公司多年降水工程实践，该基坑混合井单井有效抽水面积a井取200m2。坑内降水井数量计算公式：n=A/a井式中：n—基坑内降水井数量(口)；A—基坑面积(m2)；a井—单井有效降水面积(m2)；参考施工设计图，利用CAD面积查询功能，我们计算得出基坑需要布设的混合井数量如下：1～17轴（西端头井～部分标准段）n=A/a井=2472.6/200≈12口，取12口。17～34轴（部分标准段）n=A/a井