降水设计与施工方案.docx
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降水设计与施工方案
目录
第一章概述2
1、工程概况2
2、设计范围2
3、编制依据2
第二章降水工程设计4
1、主要设计原则4
2、主要技术要求4
3、场区地层情况4
4、降水设计计算5
5、降水排水设计10
6、降水配电系统设计10
第三章降水工程施工12
1、降水施工工艺流程12
2、降水施工技术要求12
3、降水施工验收要求13
第四章降水工程的辅助措施和补救措施14
1、建立地下水动态检测网14
2、建立沉降观测网14
3、局部异常水处理措施15
4、潜水残留水处理15
5、备用电源措施15
第五章降水工程的环境保护和处理措施16
1、地面沉降防治措施16
2、地下水资源保护16
3、地下水污染防治16
4、降水设施的后期处理16
第一章概述
1、工程概况
拟建北京市轨道交通亦庄线是北京市城市轨道交通线网规划中连接北京市中心城和亦庄新城的轻轨线路。
线路基本沿北京市东南复合交通走廊布设，途径丰台、朝阳、大兴三个辖区和亦庄开发区。
线路起点位于亦庄经济技术开发区荣京街，沿宏达路、康定街等规划轻轨预留位置向东，跨越京津塘高速公路至安定营向东北，在通惠河灌渠以西转入地下，以地下线方式到达亦庄规划区东边界的亦庄火车站。
工程建设单位为北京市轨道交通建设管理公司，设计单位为北京市市政工程设计研究总院，勘察单位为北京城建勘测设计研究院有限责任公司。
2、设计范围
我方承接的是K18+820至K19+871线路范围内的基坑降水工程的设计与施工工作，线路总长约1051m。
降水工程施工完成后地下水位须满足后续工程的设计施工需要，且降水井的位置不应妨碍下一步工序的正常进行。
3、编制依据
（1）北京城建勘测设计研究院有限责任公司提供的《北京市轨道交通亦庄线工程勘察02合同段经海路站～次渠南站路基段、地下段岩土工程勘察报告》（详勘）
（2）北京市市政研究总院提供的《经海路站～次渠南站区间结构基坑维护结构横剖面图、平面布置图》2008.12.
（3）《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJ/T111-98）
（4）《城市地下水动态观测规程》（CJJ/T76-98）
（3）《建筑基坑支护技术规程》（DB11/489—2007）
（5）《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）
（6）《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999）
（7）《地下铁道设计规范》（GB50157-2003）
（8）《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》（GB50307-1999）
（9）《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》（GB50308-1999）
（10）《工程测量规范》（GB50026-93）
（11）《建筑变形测量规范》（JGJ/T8-97）
（12）《建设工程项目管理规范》（GB/T5032-2001）
（13）《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300-2001）
（14）《建筑工程施工技术管理规程》（DBJ01-80-2003）
第二章降水工程设计
1、主要设计原则
地铁建设工程降水复杂程度远远大于一般基坑降水工程，因此，除满足一般降水规范要求外，还必须遵循以下原则：
（1）降水井的布置尽量减少对周边环境的影响；
（2）降水井的布置要避开地下管线、地下构筑物、空中电缆，控制与桥梁、建筑物基础的安全距离；
（3）有效控制降水引起的建筑物沉降以及对地下水环境的影响；
（4）降水结束后，对降水设施的处理必须符合市政管理的有关规定；
（5）尽量降低降水的成本；
（6）考虑方案实施的可行性及完成设计的可靠性；
（7）考虑对地下水资源的保护；
2、主要技术要求
2.1降深控制要求
潜水：
潜水水位要求降至槽底1.0m以下；
承压水：
承压水水头高度按照H·γ/γw·Hw≥Ks控制，其中，H为承压含水层顶板至开挖槽底的土层的厚度，γ为土的容重，Hw为压力水头的高度，γw为水的重度，Ks为安全系数，取1.2，且须满足承压水水位低于槽底1.0m的要求。
2.2附加沉降要求
对在降水影响范围内高层建筑、高耸建筑、古建筑、危险建筑、重要工程等设施进行降水引起附加应力而产生沉降、倾斜的计算。
由降水引起的附加沉降不能对周边建筑产生危害。
3、场区地层情况
拟建工程位于永定河冲洪积扇的中下部，古金钩河与古漯水河的河间地块，属于第四纪冲洪积平原地貌，沿线地形基本平坦，无明显起伏现象，全线地势西高东低，孔口地面标高为27.33m—25.05m。
本次勘察揭露地层最大深度42m，土层划分为人工填土层、第四纪全新世冲洪积层、第四纪晚更新世冲洪积层四大层。
沿线按地层岩性及其物理力学性质进一步分为7个大层。
本段地下水类型主要为第四纪松散岩类孔隙水。
上层滞水：
补给方式和补给量悬殊较大，形成上层滞水分布不均匀，水位不连续，水位变化很大。
含水层主要为人工填土层和浅部粉土砂土层。
潜水：
各层含水层都有本层的水位，形成本水文地质单元具有多个含水层、多层潜水水位的特点。
本段潜水含水层主要为粉细砂3-3层、粉细砂4-3层及中粗砂5-1层。
地下水流向自西向东偏北。
4、降水设计计算
本工程设计范围为K18+820至K19+871线路范围内的基坑降水工程，线路较长，故按照线形基坑进行降水的分析计算。
根据北京市市政研究总院提供的《经海路站～次渠南站区间结构基坑维护结构横剖面图、平面布置图》，设计范围内K18+820至K19+075段基坑支护采用锚喷放坡的方式，K19+075至K19+245段基坑支护采用土钉墙支护的方式，K19+245至K19+575段基坑支护采用上部锚喷放坡下部桩对撑支护的方式，K18+820至K19+075段基坑支护采用上部土钉墙下部桩对撑支护的方式。
降水设计计算根据支护方式的不同进行分段，分别计算。
4.1K18+820至K19+075段降水设计
本段为U形槽结构，支护方式为锚喷放坡。
结构最低点绝对标高约为19.5m，而本段地下最高水位是潜水
（二）层，绝对标高约为17.05m，地下水标高低于结构标高，故本段不需要进行降水，仅需要设置排水沟及集水井进行明排即可。
4.2K19+075至K19+245段降水设计
本段为U形槽+明挖，降水深度范围内主要含水层有关参数概略如下表：
序号
土性
厚度（m）
渗透系数k（m/d）
1
粉土③层
1.6
0.5
2
粉细砂③3层
4.0
5.0
3
中粗砂③4层
1.9
20
降水深度范围内主要含水层等效渗透系数计算如下式
（1）：
（1）
经计算，k=7.84（m/d）
再按照下式计算降水影响半径：
R=
（2）
式中：
R—降水影响半径（m）
S—基坑水位降深（取4.67m）
k—含水层的渗透系数（取7.84m/d）
H—含水层厚度（m）（H=10.8m）
计算得：
R=86m
再按照下式计算涌水量：
（3）
h—基坑动水位与含水层底板的深度（m）（h=2.0m）
L—管线长度（m）（L=10.0m）（以10m计算为例）
式中其他参数的意义同前。
经计算，Q＝102.6（m3/d）
设计井深16.0m，井间距取6.0m，沿基坑两侧对称布置。
4.3K19+245至K19+575段降水设计
本段为明挖，降水深度范围内主要含水层有关参数概略如下表：
序号
土性
厚度（m）
渗透系数k（m/d）
1
粉质粘土③1层
0.9
0.05
2
粉细砂③3层
5
5
3
中粗砂③4层
3.6
20
降水深度范围内主要含水层等效渗透系数计算如下式
（1）：
（1）
经计算，k=10.2（m/d）
再按照下式计算降水影响半径：
R=
（2）
式中：
R—降水影响半径（m）
S—基坑水位降深（取5.29m）
k—含水层的渗透系数（取10.2m/d）
H—含水层厚度（m）（H=11.5m）
计算得：
R=114m
再按照下式计算涌水量：
（3）
h—基坑动水位与含水层底板的深度（m）（h=2.0m）
L—管线长度（m）（L=10.0m）（以10m计算为例）
式中其他参数的意义同前。
经计算，Q＝114.7（m3/d）
设计井深18.0m，井间距取6.0m，沿基坑两侧对称布置。
4.4K19+575至K19+871段降水设计
本段为U形槽+明挖，降水深度范围内主要含水层有关参数概略如下表：
序号
土性
厚度（m）
渗透系数k（m/d）
1
粉质粘土③1层
1.6
0.5
2
粉细砂③3层
4
5
3
中粗砂③4层
1.9
20
4
粉土④2层
0.9
0.5
5
粉细砂④3层
1.1
5
降水深度范围内主要含水层等效渗透系数计算如下式
（1）：
（1）
经计算，k=8.41（m/d）
再按照下式计算降水影响半径：
R=
（2）
式中：
R—降水影响半径（m）
S—基坑水位降深（取7.24m）
k—含水层的渗透系数（取8.41m/d）
H—含水层厚度（m）（H=14.6m）
计算得：
R=160m
再按照下式计算涌水量：
（3）
h—基坑动水位与含水层底板的深度（m）（h=2.0m）
L—管线长度（m）（L=10.0m）（以10m计算为例）
式中其他参数的意义同前。
经计算，Q＝110.0（m3/d）
设计井深21.0m，井间距取6.0m，沿基坑两侧对称布置。
4.4降水井设计参数
降水井计算参数如下：
降水部位
含水层
类型
水位降深
（m）
渗透系数
（m/d）
影响半径（m）
10m基坑涌水量（m3/d）
K19+075至K19+245段
潜水
（二）
4.17
7.84
86
102.6
K19+245至K19+575段
潜水
（二）
5.29
10.2
114
114.7
K18+820至K19+075段
潜水
（二）承压水（三）
7.24
8.41
160
110.0
降水井设计参数如下：
部位
降水井
类型
井径
（mm）
管径
（mm）
井管
类型
管井
深度
（m）
标准
井距
（m）
滤料
（mm）
井数
（口）
K19+075至K19+245段
管井
600
400/50
无砂
水泥管
16
6
2-4
60
K19+245至K19+575段
管井
600
400/50
无砂
水泥管
18
6
2-4
112
K18+820至K19+075段
管井
600
400/50
无砂
水泥管
21
6
2-4
102
水位观测孔
水位观测孔
127
50/2
PVC管
21
100
2-4
15
注：
1.K18+820至K19+075段只设置排水沟和集水井，排水沟沿边坡坡脚布设，每隔50m设置一个集水井。
排水沟截面面积为0.3×0.3m，集水井深度为1.0m；
2.管井对称布置于基坑两侧，管井中心距基坑开挖上口线2.0m；
3.水位观测孔布置于基坑中心线上，间距100m。
随着基坑开挖逐渐挖掉，并最后按要求进行掩埋。
4.管井内安装潜水泵，采用QX6-25-1.1潜水泵作为降水用泵。
施工中应根据水位观测孔内实际水位情况及时调整泵量，以满足降水需求。
5、降水排水设计
设计排水管主管采用φ219mm钢管，集水支管采用φ50mm塑料管。
全部采用明排，明排管线应做防锈及冬季防锈处理。
为防止停泵时放声水流倒灌，泵管、支管与集水总管之间采用单向阀连接，或采取其它防止倒灌的措施。
6、降水配电系统设计
本降水方案共布设降水井274口。
根据计算，采用QX6-25-1.1潜水泵作为降水用泵。
降水井抽水用电总功率约为302KW。
总电源引入后进入一级配电箱构成电源的总控制系统，然后均衡的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，则埋深不得小于750mm。
所用的两级配电箱均采用正规厂家生产的产品并带有漏电保护装置，线路全部采用TN—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，加安全栅栏，悬挂警示牌，并做放雨措施。
明敷线路需架空。
第三章降水工程施工
1、降水施工工艺流程
管井施工主要工艺流程为：
放点→埋设护筒、挖泥浆池→成孔→换浆→下管→填料→洗井→水泵安装→抽降。
2、降水施工技术要求
各工序技术要求如下：
（1）放点：
考虑边坡支护工作面，按照设计要求的井位和井距施放井点，监理验线合格后方可施工，井点位应设有明显标志。
（2）埋设护筒、挖泥浆池
为保证钻进过程中水流循环及保存钻孔出渣，根据场地条件在距降水井3m周围挖单井体积1.5倍的泥浆池，每1～3眼井共用一个泥浆池。
为避免钻进过程中循环水流将孔口回填土冲塌，根据地层情况钻孔前埋设护筒。
在护筒上口设进水口，并用粘土将护筒外侧填实。
护筒须安放平整，护筒中心即为降水井中心点。
（3）成孔：
用循环钻机成孔，采用原土造浆护壁钻进。
成孔深度满足设计要求，井径600mm；
（4）换浆：
成孔深度满足设计要求后，停钻进行泥浆循环或用抽筒抽渣，将孔内泥浆稀释。
更换泥浆标准，一般要求孔口返上泥浆与送入孔内泥浆性能接近一致。
（5）下管：
下管前要检查井管的质量和数量，井管为外径φ400mm水泥砾石滤水管，底部1m作为沉淀用。
在预制混凝土底托上嵌置井管，四周栓10号铁丝，缓缓下放，当管口与井口相差200mm时，接上节井管，接头处用玻璃丝布密封，以免挤入混砂淤塞井管，竖向用3条30mm宽竹条固定井管。
吊放井管要垂直，并保持在井孔中心。
下管时要慢慢上下提升，严禁强行下管。
在下管的过程中随时检查井管能否自由转动、有无阻力，发现有阻力要及时查明原因并进行处理。
管下到设计深度后要将井管固定在孔的中间，不能偏斜，以保证填料厚度均一。
为防止雨水泥砂或异物流入井中，井管口要高出地面0.3-0.5m，井口应装有保护盖；
（6）填料：
填料前应检查滤料的质量是否符合设计要求，严禁不合格滤料向井内填充。
井管下入后立即填入滤料。
滤料为直径2～7mm的水洗混合料、粗砂或岩屑，含泥量<5%。
滤料沿井孔四周均匀填入，宜保持连续，将泥浆挤出井孔。
填滤料时，应随填随测滤料填入高度，当填入量与理论计算量不一致时，及时查找原因，不得用装载机直接填料，以防不均匀或冲击井壁。
填料至井口下1.5-2.0m；
（7）洗井：
管井成井后要及时洗井，采用风量为6m3及以上的空压机或气泵洗井，自静水位起，由上而下分段憋洗,不要急于出水,待充分破坏泥皮后再往下进行直到井底,应洗至水清砂净。
（8）水泵安装：
安装水泵前要测量实际井深并记录在记录表内。
并提前试泵，保证潜水泵运转正常。
本工程使用QX6-25-1.1潜水泵。
水泵下到预定深度后，应将绳索吊住或用夹板固定在孔口上，吊装绳索必须有足够的抗拉强度，并与泵体联结牢固可靠。
下、拔泵时不得使电缆受力，应将电缆拴在出水管或吊索上，电缆不得与孔壁接触或摩擦；严格按照设计要求下泵，泵底部距实际井深不得少于1.00m。
根据施工组织，尽快将所有已组装好的潜水泵、集水箱、排水系统联系起来，得到指令后开始抽水；
（9）抽降：
用潜水泵抽水，抽水过程中应经常观测动水位、出水量的变化，适时调整泵的深度，不得使泵体露出水面及陷入泥砂中。
出现异常应立即停泵，检修处理。
3、降水施工验收要求
（1）孔深不得小于设计孔深；
（2）孔径偏差不得超过设计孔径的－20mm；
（3）井管长度偏差不得小于设计井管长度；
（4）封井深度不得超过设计封井深度的±500mm；
（5）降水效果满足基坑开挖后不影响基础施工；
（6）对孔深、孔径、井管长度、封井深度进行抽样检查，抽检数量为井数的10%，但不能少于5个。
第四章降水工程的辅助措施和补救措施
1、建立地下水动态检测网
由于降水期较长，降水使场区地下水均衡关系发生较大变化，必然对周边环境产生影响。
为了较准确地掌握场区地下水动态变化，及时采取必要的处理措施，在降水工程实施的同时，应建立地下水动态监测网。
本站降水主要涉及到潜水
（二），因此在站体及风亭位置布置水位观测孔，及时的掌握降水过程中潜水
（二）的水位变化。
地下水动态检测网提供的资料为：
地下水位检测数据、地下水质监测数据、车站的排水量数据、排水含砂量数据等。
2、建立沉降观测网
在降水工程实施之前，要根据降水设计中计算的抽水影响范围结合工程实际情况对一定范围内的典型建筑（高大建筑、重要建筑等）布设沉降监测点，在抽水期间要进行连续沉降监测，若累计沉降量接近预警值（根据不同类型建筑确定的不同预警值）时，及时上报有关单位采取必要措施。
2.1、基本埋设原则
基点应选定在地基坚实稳定、安全僻静，并利于标石长期保存与观测的地点。
水准基点、工作基点的数量、位置以满足沉降监测的精度要求，按照相关规范和场地条件确定。
基点应尽可能选在路线附近机关、学校、公园内，距线路不得小于100米。
详见“垡渠路站沉降监测水准基点大样图”及“垡渠路站沉降监测工作基点大样图”。
2.2、沉降监测等级
依据规范，本次水基准点与工作基点的联测定为一级，构筑物变形点监测定为二级。
2.3、监测周期
（1）变形观测周期应以能系统反映所测变形的变化过程，且不遗漏其变化时刻为原则，根据单位时间内变形量的大小及外界因素影响确定。
（2）水基准点与工作基点的联测采用一等水准观测，每三个月一次，以判定工作基点的稳定性，并把工作基点沉降情况记录备案。
（3）在降水施工开始前，利用全线水准基点对全线工作基点进行联测，然后再利用全线工作基点对所布设的沉降监测点进行两次观测，每座工作基点与所对应的高大建筑物及地面沉降监测点组成一个闭合水准路线，确定初始数值。
降水开始后每七天监测一次，连续观测三次，如日沉降量<0.04mm则延长为十五天一次，若日沉降量≥±0.04mm则继续维持七天一次的观测频率。
2.4、资料的提交
监测成果每测量三次上报监理一次，若累计沉降量接近预警值时，则必须及时想业主汇报情况，并会同相关单位共同分析原因，以便及时采取补救措施。
3、局部异常水处理措施
由于大气降水和管线渗漏问题，垡渠路站降水区域内可能存在上层滞水，这些水体没有稳定补给源，但由于水量大小不明，往往造成基坑壁失稳，基础底地层扰动，给工程带来巨大损失。
为了有效预防这种局部异常水给工程带来损失，应采取如下处理措施：
当基坑开挖时，遇到上层滞水残留水，应及时停止开挖，在基坑槽边开挖盲沟，将坑底积水汇集到盲沟内明排抽走。
4、潜水残留水处理
根据降水设计，将垡渠路站开挖范围内含水层粉细砂③层中的潜水
（二）疏干，但由于受含水层底板凹凸不平的影响，在含水层底部会产生残留水，影响基槽开挖和基础施工。
出现这种情况时，为了防止坑壁塌方，应放慢挖槽速度，及时在坑壁做盲管疏流，并在槽边挖盲沟集水，再将集水排走。
导流盲管一般采用长0.5m的ф25mm塑料管，做成花管并缠80目尼龙纱网。
盲沟一般贴坑壁挖，宽300mm，深300mm。
为了防止水流将基坑底细颗粒物质带走造成基底土扰动，应在盲沟中填ф4-6mm砾石。
针对结构侧壁出现的渗水点可进行注浆阻水处理。
5、备用电源措施
为了保证降水期间抽水持续作业，防止长时间停电造成水位回升，影响地下结构施工，须考虑备用电源问题。
建议采取如下措施：
5.1、在原有供电系统上，还应布置作为第二路供电系统的应急备用电源，并配有自动切换装置。
5.2、如因现场无法实施第二路供电系统，则必须配备发电机作为应急备用电源，并配有自动切换装置。
第五章降水工程的环境保护和处理措施
1、地面沉降防治措施
当通过沉降监测发现建筑物沉降已达到预警标准时，应及时查明引起沉降的具体原因，当确认降水形成的区域水位下降是造成建筑沉降的主因时，应立即采取回灌等相应措施。
在沉降区域施工地下水回灌井，回灌井与降水井之间的距离必须>5.0m，回灌方案的具体设计应根据建筑物沉降的情况来定。
如果确认降水井质量问题时引起沉降的主因时，应首先通知土建单位采取基坑保护措施，然后采取对问题井进行停泵处理等相应措施。
2、地下水资源保护
本站主要抽取的时潜水，由于含水层颗粒较细，因此抽水排水量也不大。
为了节约水资源，避免造成水资源浪费，可采取以下方法：
（1）根据基坑施工顺序，合理安排分区段，分时段抽水；
（2）根据降水期间地下水动态水位变化情况，随时调整泵量，避免造成水位太大降深（超过设计要求）浪费水资源。
3、地下水污染防治
本站采用降水主要涉及到细中砂层的潜水
（二）及细粉砂层的承压水（三），降水设计以“抽—排”方式为主，即将潜水
（二）和承压水（三）通过降水井从地下抽出，然后排入指定排水口，因此不会造成或加剧场区地下水的污染。
4、降水设施的后期处理
施工降水为结构工程施工的辅助工程，属于临时工程范畴，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。
本工程排水管线、临时供电线路、临时建筑设施等，应在工程竣工后或完成其使用目的后立即拆除，降水井和其他地下临时工程应按有关规定进行处理，恢复地面原貌。
管井的后期处理：
降水管井在完成其使用目的后，首先切断供抽水用电源，拆除井下水泵、电缆、泵管。
为防止潜水对下层承压水的污染，采用粘性土至井口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。
俺埋排水管线、电缆的后期处理：
当降水工程结束后，应按市政管理的有关规定，将暗埋的排水管、电缆等挖出之后，分层回填级配砂石，并分层夯实到规定的高度后，填300mm厚的无机料，然后铺柏油。
回填处理的有关技术要求可参照《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）及其它规范、规程进行。
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