出入段线基坑开挖降水施工方案.docx

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出入段线基坑开挖降水施工方案

出入段线基坑降水开挖方案

一、编制依据

1.1、编制依据

1.1.1太平桥出入段线第二册地下明挖与U型槽段维护结构设计图纸

1.1.2《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJ/T111-98）；

1.1.3《地下铁道施工及验收规范》（GB50299－19992003年版）；

1.1.4《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120－99）；

1.1.5《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》（GB50307-2003）；

1.1.6《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）

1.2、编制原则

1.2.1严格执行施工过程中涉及的相关规范、规程和设计标准；

1.2.2遵守、执行合同文件各条款的具体要求，确保实现业主要求的工期、质量、安全、环境保护、文明施工等各方面的目标；

1.2.3结合工程实际情况，应用新技术成果，使施工组织设计具有技术先进、方案可靠、经济合理的特点；

1.2.4充分研究现场施工环境，妥善处理施工组织和周边接口问题，使施工对周边环境的影响最小化；

1.2.5施工方案突出重点难点工程，力求做到多方论证优化施工方案。

二、工程概况

2.1设计情况

本工程包括太平桥车辆段出段线和入段线。

其中入段线包括两部分一部分为明挖区间，另一部分盾构区间分别于DRK0+425和DRK0+598处设置盾构工作井。

出段线盾构工作井为地下一层现浇钢筋砼箱型结构，结构内包尺寸为12.5mX8.8m，基坑最大开挖深度约13.1m，顶板覆土厚度约3.7m～4.1m，基坑采用600mm厚23.5m～25.5m深的地下连续墙作为围护结构（墙脚落于

粉质粘土层中），沿深度方向设置3道钢支撑+1道换撑作为支撑体系；出入段线明挖区间（暗埋段）为地下一层现浇钢筋砼箱型结构，基坑宽度约5.5m～14.8m，开挖深度约7.8m～14.7m，顶板覆土厚度约1.3m～5.5m，围护结构采用600mm厚地下连续墙沿基坑深度方向设置2道或4道钢支撑（局部位置加设1道换撑）作为支撑体系。

出入段线明挖区间（敞开段）为U形混凝土结构，基坑宽度约12.8m～19.2m，开挖深度约3.3m～8.2m。

设置1道或2道钢支撑作为支撑体系。

2.2工程地质及水文地质

2.2.1工程地质

①1杂填土：

杂色，松散，由粉质粘土、中粗砂混碎石和碎砖填积，层底埋深2.5～5.7m，平均层厚3.72m；

1粉质粘土：

黄褐色～灰褐色，软塑～流塑，中—高压缩性，切面稍有光滑，干强度、韧性中等。

层底埋深7.0～12.0m，平均层厚5.11m；

1T2淤泥质粉质粘土：

灰色～黑褐色，流塑，高压缩性，含有机质，有腥臭味，含少量粉细砂夹层。

层底埋深9m，平均层厚2m；

1T3粉质粘土：

黄褐色～灰褐色，可塑，中—高压缩性，切面稍有光滑，干强度、韧性中等。

层底埋深4.5～8m，平均层厚2.94m；

3中砂：

灰色，中密，饱和，颗粒成份为石英、长石及少量暗色矿物。

颗粒分选磨圆一般，含大量粗砂层及少量粘性土夹层。

层底埋深12.0～25.0m，平均层厚4.91m；

3T2粉砂：

灰色，中密，饱和，颗粒成份为石英、长石及少量暗色矿物。

颗粒分选磨圆一般，含少量细砂夹层及少量粘性土夹层。

层底埋深10.0～26.0m，平均层厚1.58m；

3T3粉砂：

灰色，稍密～中密，饱和，颗粒成份为石英、长石及少量暗色矿物。

颗粒分选磨圆一般，含少量细砂夹层及少量粘性土夹层。

层底埋深10.0～24.0m，平均层厚1.58m；

⑨粉质粘土：

灰色，可塑，中压缩性。

切面光滑，干强度、韧性中等。

层底埋深23.5～29.0m，平均层厚2.61m；

⑨T2粉砂：

灰色，中密，饱和，颗粒成份为石英、长石及少量暗色矿物。

颗粒分选磨圆一般，含少量细砂夹层及少量粘性土夹层。

层底埋深25.5～27.5m，平均层厚2m；

⑩1中砂：

灰色～灰绿色，中密-密实，饱和，颗粒成份为石英、长石及少量暗色矿物。

颗粒分选磨圆一般，含大量粗砂夹层及少量粘性土夹层。

层底埋深28.7～40.0m，平均层厚6.07m；

⑩1T1粉质粘土：

灰色，可塑，中压缩性。

切面稍有光滑，干强度、韧性中等。

层底埋深29.6～36.0m，平均层厚0.82m。

⑩3中砂：

灰色～灰绿色，密实，饱和，底部含有10-20cm卵砾石，卵砾石以石英质成份为主，大多呈亚圆形，粒径一般在1～8cm。

层底埋深40.0m，平均层厚1.50m，渗透系数k＝10000×10-6cm/s。

2.2.2水文地质

本车站拟建场地地下水可分为潜水和承压水，其中承压水有两层，分别为第一层孔隙微承压水和第二层承压水。

潜水含水层由

1层杂填土、

1粉质粘土、

1T3层粉质粘土构成。

勘察期间稳定水位埋深在地面下2.8~4.6m，高程为116.53~117.27m，水位起伏和地形起伏基本一致。

场地地下潜水主要接受大气降水、地下管线渗漏补给，亦和松花江、马家沟河水呈互补关系，以蒸发和侧向径流排泄为主，水位和水量随季节性变化，地下水位的年变化幅度在2.00m左右。

第一层孔隙微承压水由

3中砂、

3T3砾砂构成构成。

相对隔水底板为

层粉质粘土。

微承压含水层水头高度为4.9m。

承压含水层由

1中砂层。

相对隔水顶板为

层粉质粘土。

承压含水层水头高度为20m。

2.3施工现场环境

本工程位于规划红旗大街与北圆街交界处的西北侧，呈南北走向。

工程周边建筑物为东南侧的隆平小区8号楼（7层），基础形式为桩基础，距盾构工作井基坑最近约7.8m；隆平小区13号楼（7层），基础形式为桩基础，距出段线明挖区间基坑最近约35m。

工程范围内管线错综复杂，距盾构工作井正前方10米处有一2.6×3m混凝土排污方渠，6根高压管线（覆土厚度2m左右）斜穿围护结构。

入段线管线施工范围内管线众多，

基坑开挖工程数量

2.4工程特点

本工程地下潜水水位埋藏较浅，易发生坍塌变形和不均匀沉降，侧壁易坍塌失稳。

出入段线基坑采用明挖顺作法施工，采用地下连续墙作为围护结构，以地下连续墙加钢支撑作为基坑支护体系。

2.4.1工程重点、难点

在本工程施工中，基坑开挖与降水、钢支撑安装的协调配合是重点环节，本工程的难点是地下连续墙的接缝漏水、6.6万伏管线处的土方开挖、地下涌水涌砂的治理问题，拟采取如下施工对策：

2.4.2、保证降水井的施工质量，做好基坑降水工作，形成无水作业环境

1、保证无砂抽水。

在滤水管上裹无纺布，在管井和滤水管之间填充滤料，控制好涌水量Q和水头降深S，并随时检测井水中的含砂量。

2、加强基坑外的水位监测。

在基坑外打水位孔，监测基坑外的水位变化。

3、控制降水效果。

基坑开挖前15－20天开始抽水，分层降水，使基坑开挖时地下水位疏干至基坑底部1.0m以下。

三、施工总体安排

3.1、施工管理机构

3.2、施工进度计划

基坑开挖所必须具备的条件：

地连墙冠梁、墙趾注浆、场地硬化完成并达到设计强度。

根据目前工程实际情况，出入段线基坑降水及土方开挖的进度计划如下：

1、导墙施工：

2010年6月1日～2010年10月15日

2、地下连续墙施工：

2010年6月18日～2010年10月31日

3、降水井施工：

2010年8月20日～2010年8月25日（出段线）

降水井施工：

2011年3月20日～2011年3月30日（入段线）

4、土方开挖：

2010年8月15日～2010年9月31日（出段线）

2011年4月1日～2011年6月15日（入段线）

3.3、基坑开挖工程数量

主要工程数量

序号

名称

单位

数量

备注

1

基坑开挖

m3

13256

出段线

m3

39872

入段线

2

钢支撑

预埋钢板

t

3.512

φ609钢管

m

4987

3

钢围凛

Ⅰ50c工字钢

t

502

四、基坑降水施工

根据围护结构设计图纸，本标段工程所处位置地下水场地内潜水稳定水位埋藏较浅，在自然地面下2.8-4.6m。

承压含水层水头埋深在地面下8.7m，承压水头高度20m。

为确保基坑开挖在无水条件下作业，当地下连续墙施工完，具备工作面后，即可在该部分选取井位，测试水量等各项指标，在取得实测结果后根据设计图纸、基坑开挖施工经验和现场实际进行布井。

4.1、基坑降水计算

为保证基坑开挖在无水条件下作业，在基坑内实行深井井点降水，井点埋设深度为L＝h+5m（h-对应井点里程处的基坑深度）根据具体位置的地质情况作相应调整，避免井点管伸入承压水层。

设计围墙（地连墙）未穿透承压水层。

经验算，

承压水头高度20米压力ρgh=1000kg/m3×9.8N/kg×20=196KN

开挖至垫层底后剩余土体压力（承压水层至垫层底土体压力）

ρgh=1930kg/m3×9.8N/kg×16.7=315KN

ρ粉质粘土层比重

h承压水层至结构垫层底之间高差

承压水层至垫层底之间土体主要为粉质粘土层、粉砂层、中砂层，其中以粉质粘土层比重最小。

经过计算上层土压力大于承压水压力，基坑开挖不设置减压井。

4.2、出段线降水基本参数

出段线基坑开挖外包尺寸A=10.2×13.9+8.3×62.26+14.57×22.64=988.4㎡

地面标高取值120.000

一般部位结构底标高106.920

潜水含水层水位取值h1：

116.9m；

潜水含水层底板标高平均值：

hw1=114m；

微承压水水头标高平均值h2：

115.1m；

微承压含水层顶板标高平均值：

hw2=110.0m；

微承压含水层底板标高平均值：

h’w2=95m；

相对隔水层粉质粘土⑨层渗透系数k：

0.05m/d；

水力坡度：

i=1/15；

降水井半径rw=0.4m；

无砂管长度:

HS＝0.95m。

（1）潜水

围护结构范围内，

1层杂填土、

1粉质粘土、

1T3层粉质粘土构成的潜水需要疏干，储水量计算如下：

=471.387m3

式中：

Q1：

潜水含水层地下水储水量（m3）；

μ1：

含水层疏干时的给水度（本层μ1取0.04）；

S1：

开采初期原始地下水位与开采后最大静水位降之间的差值（m）；

A：

开采区面积（m2）。

（2）微承压水

围护结构范围内，空隙微承压水储存在

3中砂﹑

3T3层砾沙构成的空隙微承压水需要疏干，储水量计算如下：

1、弹性释水量

=157.914m3

式中：

Q2：

承压含水层弹性释水量（m3）；

S2：

开采初期原始地下水位与开采后最大静水位降之间的差值（m）；

μe：

承压含水层弹性释水系数，μe=mμe1；

m：

含水层厚度（m）；

μe1：

比弹性释水系数（本层μe1取0.002）。

2、含水层顶板至结构底板以下1.0m左右含水层内的储水量

=2356.938m3

式中：

Q3：

潜水含水层地下水储水量（m3）；

μ2：

含水层给水度（本层μ2取0.2）；

S3：

开采初期原始地下水位与开采后最大静水位降之间的差值（m）；

总计出水量：

Q1+Q2+Q3=2986.639

（3）疏干井井数、井深及配泵：

主站体结构一般深度部位疏干井内控制的水量包括：

Q1+Q2+Q3=2986.639m3

依公式q*n*a*k≥Q1+Q2+Q3

式中：

q：

泵量（m3/h）；

n：

疏干井数量；

a：

超前抽水天数（本处取10天）；

k：

折减系数（本处取0.7）。

出段线计划使用40m3/h水泵，则需要疏干井8口，井深设置为底板以下5米。

另外6.6万伏管线处（基坑外侧）各设置外侧降水井2口，基坑外侧设置观测井7口。

出段线降水设计参数表

位置

井型

井径

（mm）

管径

（mm）

井管类型

井深

（m）

井间距

（m）

滤料

（mm）

砂网

（目）

井数

出段线

疏干井

600

400/50

无砂水泥管

13-18

15

2～4

100

8

观测井

600

400/50

水泥管

13

-

2～4

100

4

4.3入段线降水基本参数

出段线基坑开挖外包尺寸A=852×5.9=5026.8㎡

地面标高取值120.000

一般部位结构底标高105.916

潜水含水层水位取值h1：

116.9m；

潜水含水层底板标高平均值：

hw1=114m；

微承压水水头标高平均值h2：

115.1m；

微承压含水层顶板标高平均值：

hw2=110.0m；

微承压含水层底板标高平均值：

h’w2=95m；

相对隔水层粉质粘土⑨层渗透系数k：

0.05m/d；

水力坡度：

i=1/15；

降水井半径rw=0.4m；

无砂管长度:

HS＝0.95m。

（1）潜水

围护结构范围内，

1层杂填土、

1粉质粘土、

1T3层粉质粘土构成的潜水需要疏干，储水量计算如下：

=2536.322m3

式中：

Q1：

潜水含水层地下水储水量（m3）；

μ1：

含水层疏干时的给水度（本层μ1取0.04）；

S1：

开采初期原始地下水位与开采后最大静水位降之间的差值（m）；

A：

开采区面积（m2）。

（2）微承压水

围护结构范围内，空隙微承压水储存在

3中砂﹑

3T3层砾沙构成的空隙微承压水需要疏干，储水量计算如下：

1、弹性释水量

=814.426m3

式中：

Q2：

承压含水层弹性释水量（m3）；

S2：

开采初期原始地下水位与开采后最大静水位降之间的差值（m）；

μe：

承压含水层弹性释水系数，μe=mμe1；

m：

含水层厚度（m）；

μe1：

比弹性释水系数（本层μe1取0.002）。

2、含水层顶板至结构底板以下1.0m左右含水层内的储水量

=12989.251m3

式中：

Q3：

潜水含水层地下水储水量（m3）；

μ2：

含水层给水度（本层μ2取0.2）；

S3：

开采初期原始地下水位与开采后最大静水位降之间的差值（m）；

总计出水量：

Q1+Q2+Q3=16339.573m3

（3）疏干井井数、井深及配泵：

主站体结构一般深度部位疏干井内控制的水量包括：

Q1+Q2+Q3=16339.573m3

依公式q*n*a*k≥Q1+Q2+Q3

式中：

q：

泵量（m3/h）；

n：

疏干井数量；

a：

超前抽水天数（本处取10天）；

k：

折减系数（本处取0.7）。

入段线计划使用40m3/h水泵，则需要疏干井36口，井深设置为底板以下5米。

另外6.6万伏管线处（基坑外侧）各设置外侧降水井2口。

入段线段降水设计参数表

位置

井型

井径

（mm）

管径

（mm）

井管类型

井深

（m）

井间距

（m）

滤料

（mm）

砂网

（目）

井数

入段线

疏干井

600

400/50

无砂水泥管

10-19

20

2～4

100

36

观测井

600

400/50

水泥管

13

-

2～4

100

10

4.4、出入段线降水布置见附图

4.5、降水井的施工工艺

1、施工流程

准备工作→钻机进场→定位安装→开孔→下护口管→钻进→终孔后冲孔换浆→下井管→稀释泥浆→填砾→止水封孔→洗井→合理安排排水管路及电缆电路→下泵试抽→试验→正式抽水→记录。

（1）针对本工程的特点，选择适合本工程施工及满足本次降水技术要求的洗井、降水的机械设备；

（2）施工前，对全体施工人员及管理人员做好施工技术交底工作，施工的关键节点做详细的交底，使全体施工人员掌握本工程的技术要点；

（3）电缆线配电箱的布设与安装要合理，不影响挖土机械正常作业；

（4）布设排水管道与集水坑；

（5）井管施工过程中，控制井径、井深、井管配制、砂石料填筑、洗井、试抽等工序质量。

（6）落实材料和人员，合理安排人、财、物，与业主及各相关单位保持密切协作。

（7）专人负责进料、核定，确保井壁管、滤水管（外包100-150g/m2无纺布，滤水管的直径与井壁管的直径相同）、围填砂、粘土等材料的质量。

（8）降水井的质量检验标准

降水井施工质量检验标准

序号

检查项目

允许值或允许偏差

测量方法

单位

数值

1

排水沟坡度

‰

1～2

水准仪测量：

坑内不积水，沟内排水通畅

2

井管（点）垂直度

﹪

1

插管时目测

3

井管（点）间距（与设计相比）

﹪

≤15

用钢尺量

4

井管（点）插入深度（与设计相比）

mm

≤200

测绳测量

5

过滤砾砂料填灌（与设计相比）

﹪

≤5

检验回填砾沙用量

6

粗砂含水层出水含砂量

中砂含水层出水含砂量

细砂含水层出水含砂量

≤1/5万

≤1/2万

≤1/1万

实验测定砂水重量比

（9）降水井施工的机械及人员配置

根据现场施工条件和总体进度安排，配备如下施工设备

降水施工设备表

序号

设备名称

规格型号

功率或吨位

单位

数量

1

反循环钻机

QZ-150

柴75

台

3

2

铲车

ZL-50

柴油动力

辆

1

3

路面切割机

HQS-500C

22kw

台

1

4

小龙门吊车

2

5

电焊机

BX-500

22kw

台

1

6

空压机

P600

17/7

台

1

7

泥浆清运车

-

6方

台

1

8

渣土运输车

CA-140

5t

辆

1

根据现场施工条件和总体进度安排，人员需求计划如下：

序号

分项工程名称

普工

钻工

电工

电焊工

司机

1

成孔

24

2

下管、填料、封井

10

3

洗井

5

4

下抽水泵

6

5

供电系统

2

1

6

排水系统

6

2

7

正常抽水、维护

3

1

1

8

后勤供应

5

9

管理技术人员

2

10

合计

34

24

2

3

5

4.6、基坑开挖后降水井的处理

在基坑开挖过程中，降水井管随着基坑分层开挖随时拆除开挖面井管，开挖至基坑底施工垫层前，沿基坑内纵向设置盲沟配合降水，在井点管位置设置垫层泄水孔。

施工底板时，在井点管位置设置底板泄水孔，然后拆除井点管，待车站顶板覆土及内部铺装层施工后方可封孔。

封堵采用碎石填实降水井孔，再浇筑微膨胀砼封堵

4.7、降水排水系统

4.7.1主排水管尺寸和类型应满足顺畅排水和抗压要求，排水管线铺设的纵向坡度应不小于千分之五。

4.7.2拟排入的市政管线（网）的尺寸应满足现状城市排水和计划施工排水量要求，目前管线状态完好，无重大破损现象。

4.7.3对交通及结构施工有影响的排水管线应暗埋于地下，其它位置的排水管线可采取在地面明铺的方式。

4.8、降水监测

1、监测的项目与目的

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。

2、建立地下动态监测网

由于降水工期较长，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，应建立地下水位动态监测网，监测点的布设应掌握以下原则：

（1）在抽水影响半径内呈放射状布设观测孔；

（2）抽水影响半径以内的高大建筑物，古建筑物，危改类建筑与抽水系统之间设观测孔；

（3）地下水动态监测网提供的资料为：

地下水位日监测数据、排水含砂量及监测数据。

3、建立沉降监测网

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内的典型建筑（高大建筑、古建筑等）布设沉降观测点，在抽水期间要进行连续沉降监测，监测资料应及时上报监理单位采取必要的措施。

4、地下水位动态监测

1地下水位监测通过暗埋降水井口观测了解水位下降情况，以确保土方开挖和各降水井调节泵量，减少盲目抽水强度，有效节约地下资源和抽水用电量；

2对安装的排水支管、集水管要进行防渗、防冻监测；

3对排水接头井，排水市政地下管线、汇水口等要进行巡视监测；

4对降水排水在进入市政地下管线之前要进行含砂量分析，要求达到设计排水含砂量要求。

5维护组人员全部24小时待命，手机24小时开机，更换水泵必须通知全部维护人员，如待遇特殊情况需要同时更换多台水泵，大的线路、水管须项目部派人配合，确保施工安全进度。

4.8.8建立沉降监测网

1利用排水表或孔口流量计对区间排水量进行监测，抽水初期每天一次，稳定后每5天一次，当抽水量有变化时加密监测次数；

2对安装的排水支管、集水管要进行防渗、防冻监测；

3对排水接头井，排水市政地下管线、汇水口等要进行巡视监测；

4对降水排水在进入市政地下管线之前要进行含砂量分析，要求达到设计排水含砂量要求。

5维护组人员全部24小时待命，手机24小时开机，更换水泵必须通知全部维护人员，如遇特殊情况需要同时换多台水泵，大的线路、水管须项目部派人配合，确保施工安全进度。

五、基坑开挖施工

5.1、开挖原则

（1）基坑开挖施工以保证施工和周围环境安全及节点工期为原则。

土方开挖的顺序方法必须与设计工况相一致，并遵循“竖向分层、水平分段、对称、平衡、快速开挖、快速支撑、开槽支撑、先撑后挖、先探后挖、严禁超挖、确保工程安全质量前提下快速施工”的原则，充分利用“时空效应”，减小变形量。

先中间后两侧，确保两侧预留土堤护壁，减少围护墙的悬臂时间和悬臂长度。

每步开挖所暴露的部分地下墙体宽度宜控制在3～6米。

（2）墙顶混凝土用风镐破除到冠梁底标高，清理干净后绑扎钢筋，立设并加固模板结束后，浇筑混凝土。

浇筑同时要保证预埋钢板位置无位移，且与冠梁表面平顺。

（3）基坑开挖前15-20天开始降水,基坑开挖必须在地连墙、墙顶冠梁达到设计强度后方可进行。

（4）基坑开挖时，每步开挖所暴露的部分地下墙体宽度宜控制在3-6米，每层开挖深度控制在2-3米，严禁在一个工况条件下，一次开挖到底。

弃土堆放应远离基坑顶边线20米以外。

（5）纵向分台阶开挖时，应在每个台阶设置截水沟或挡水土堤，防止地表水冲刷坡面和基坑外排水再回流渗入坑内。

（6）基坑开挖后，应及时设置坑内排水沟和集水井，防止坑底积水，在雨季施工，严格执行雨季施工方案。

（7）每一工况挖土及钢支撑的安装时间不得超过16-20小时，对各道支撑必须采取可靠的支托和连接，并用钢丝绳每个单独悬吊于冠梁外，防止因围护结构变形和施工撞击而发生支撑脱落。

（8）机械挖土时，坑底应保留200-300mm厚土层用人工挖除整平，防止坑底土扰动。

（9）挖土机械和车辆不得直接在支撑上行走操作，严禁挖土机械碰撞支撑、井点管、围护墙，钢支撑顶面严禁堆放杂物。

5.2、车站基坑土方开挖

5.2.1施工组织

车站总体施工顺序：

施工分段→井点降水作业→分段开挖→分段支护→分段施作主体结构→分段恢复路面。

出段线基坑土方开挖总量13256m³³入段线基坑土方开挖总量39872m³。

车站采取分段进行施工，每段控制在6-8m范围内。

按出入段线施工总部署，在出段线距小里程端95米处设地下连续墙堵头，对堵头西侧部分进行单独施工。

首先进行基坑降水。

降水井纵向按单排布置，由于基坑宽度较窄需要避开墙及腋角，以免对后续主体结构施工造成影响。

降水井安排专人看管，确保