降水井施工方案.docx
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降水井施工方案
东莞市城市快速轨道交通R2线工程
【2303B标】土建工程施工项目
降水井施工方案
编制：
审核：
审批：
中铁二局股份有限公司
东莞市城市快速轨道交通R2线2303B标项目经理部
2012年4月20日
1.工程概况
1.1工程概况
下桥站为R2线工程的第4座车站，位于莞龙路与银珠街、银岭街交叉的十字路口，沿莞龙路设置。
车站及配线区间总长498.578m，（其中车站长235.5m，明挖区间段263.078m）标准宽度19.1m，站台为10.4m岛式站台。
车站及配线段均为明挖双层单侧两跨钢筋混凝土结构形式，车站配线段小里程端设盾构始发井。
车站主体建筑面积为10549.31㎡，出入口、风道及紧急出入口建筑面积为3169.46㎡，车站明挖区间面积为8647.35㎡，水果街及下桥路还建过街通道面积636.76㎡，总建筑面积22684.73㎡。
1.2工程地质情况
下桥站范围上覆土层主要为第四系全新系人工填筑土（Q4ml），全新系冲洪积（Q4al+pl）粉质粘土、砂土，第四系残积（Qel）砂质粘性土，下伏基岩为震旦系大绀山组（Zd）混合片麻岩。
各岩土层的地层岩性分述如下：
<1-1>素填土（Q4ml）
褐灰、褐红色，可塑至硬塑状态，成份由粉质粘土组成，其中0.0~0.70m为水泥路面，层厚0.5～6.5m，广泛分布于场地范围内。
根据室内试验：
天然密度ρ=1.88g/cm3，天然含水率w=15.1～27.3%，天然孔隙比e0=0.775～0.788，液性指数IL=0.06～0.88，压缩系数a0.1-0.2=0.44～0.55MPa-1，压缩模量Es0.1-0.2=3.0～4.0MPa，天然直剪指标：
凝聚力c=15.1～31.0kPa，内摩擦角Φ=5.9～11.6°。
<3-2>可塑状粉质粘土（Q4al+pl）
褐黄、灰黄色，可塑状态，切面稍光滑，干强度一般，韧性一般，无摇振反应，局部夹少量细砂和淤泥质粘土。
层厚0.6～6.5m，埋深0.5～6.5m，广泛分布于<1-1>之下。
标贯实测击数平均值N=10击/30cm。
根据室内试验：
天然密度ρ=1.74～2.04g/cm3，天然含水率w=19.6～42.9%，天然孔隙比e0=0.580～1.165，液性指数IL=0.23～0.67，压缩系数a0.1-0.2=0.14～0.53MPa-1，压缩模量Es0.1-0.2=4.1～10.6MPa，天然直剪指标：
凝聚力c=18.4～30.2kPa，内摩擦角Φ=6.7～15.2°，自由膨胀率Fs=38～74%。
<3-10>中砂（Q4al+pl）
褐灰、褐黄色，饱和，松散状态，主要矿物成分为石英、长石为主。
颗粒级配一般，分选性一般，局部夹少量有机质。
层厚0.4～5.0m，埋深3.0～6.8m，场地范围内共有4孔揭示该层，呈透镜状分布。
标贯实测击数平均值N=12击/30cm。
该层夹细砂及粗砂，局部过渡为粗砂层。
<3-11>粗砂（Q4al+pl）
灰黄、褐黄色，饱和，中密状态，主要矿物成分为石英、长石为主。
颗粒级配一般，分选性一般，局部含少量卵石。
层厚0.8～3.7m，埋深4.0～9.45m，场地范围内共有23孔揭示该层，分布不连续。
标贯实测击数平均值N=14击/30cm。
该层夹中砂及砾砂，局部过渡为中砂层。
<6-5>可塑状砂质粘性土（Qel）
褐黄、灰黄色，可塑状态，原岩结构全部被破坏，矿物成份除石英外已风化成粘性土，岩心呈砂土状，合金可钻进。
层厚1.5～9.5m，埋深1.5～8.9m，场地范围内共有20孔揭示该层，分布不连续。
标贯修正击数平均值N=13.4击/30cm。
根据室内试验：
天然密度ρ=1.74～1.92g/cm3，天然含水率w=22.8～33.4%，天然孔隙比e0=0.689～1.023，液性指数IL=0.27～0.71，压缩系数a0.1-0.2=0.28～0.64MPa-1，压缩模量Es0.1-0.2=2.9～5.9MPa，天然直剪指标：
凝聚力c=21.0～41.5kPa，内摩擦角Φ=12.6～21.1°，自由膨胀率Fs=2～36%。
<6-6>硬塑状砂质粘性土（Qel）
褐灰、灰黄色，硬塑状态，原岩结构全部被破坏，矿物成份除石英外已风化成粘性土，岩心呈砂土状，合金可钻进。
场地范围内部分钻孔揭示该层，层厚0.4～3.8m，埋深4.5～9.2m，场地范围内共有44孔揭示该层，连续分布。
标贯修正击数平均值N=20.7击/30cm。
根据室内试验：
天然密度ρ=1.82～2.04g/cm3，天然含水率w=18.2～28.6%，天然孔隙比e0=0.530～0.908，液性指数IL=0.08～0.25，压缩系数a0.1-0.2=0.32～0.60MPa-1，压缩模量Es0.1-0.2=3.0～5.5MPa，天然直剪指标：
凝聚力c=15.6～37.3kPa，内摩擦角Φ=16.7～27.2°，自由膨胀率Fs=17～60%。
<10-1>全风化混合片麻岩（Zd）
褐黄、灰黄色，原岩结构基本破坏，但尚可辨认，矿物除石英外已风化成粘性土，岩芯呈坚硬土柱状或密实砂土状，泡水易软化、崩解，合金钻进容易。
场地范围内部分钻孔揭示该层，厚度变化大。
层厚0.6～9.0m，埋深7.7～17.7m，场地范围内共有34孔揭示该层，分布不连续，厚度变化大。
标贯修正击数平均值N=35.9击/30cm。
根据室内试验：
天然密度ρ=1.84～1.98g/cm3，天然含水率w=16.0～24.6%，天然孔隙比e0=0.541～0.849，液性指数IL=0.02～0.75，压缩系数a0.1-0.2=0.28～0.49MPa-1，压缩模量Es0.1-0.2=3.4～6.0MPa，天然直剪指标：
凝聚力c=27.6～56.0kPa，内摩擦角Φ=10.0～20.7°，自由膨胀率Fs=14～38%。
<10-2>土状强风化混合片麻岩（Zd）
褐灰、灰黄色，原岩结构大部分破坏，矿物成份变化显著，夹少量碎块，硬块手可折断，岩芯呈坚硬土柱状，遇水易软化、崩解。
场址大部份钻孔揭示该层，层厚0.5～13.07m，埋深6.9~24.9m，场地范围内共有45孔揭示该层，分布较为连续，厚度变化较大。
标贯修正击数平均值N=71.1击/30cm。
根据室内试验：
天然密度ρ=1.78～1.98g/cm3，天然含水率w=15.6～23.0%，天然孔隙比e0=0.617～0.770，液性指数IL=-0.56～0.46，压缩系数a0.1-0.2=0.23～0.50MPa-1，压缩模量Es0.1-0.2=3.4～7.1MPa，天然直剪指标：
凝聚力c=20.1～37.6kPa，内摩擦角Φ=14.0～28.8°，自由膨胀率Fs=7～25%。
<10-2-1>碎块状强风化混合片麻岩（Zd）
褐色，中粒变晶结构，变余构造，裂隙很发育，岩芯呈块状、碎块状，主要矿物成分为石英、长石，岩质软，锤击易碎。
揭示层厚0.8～1.4m，埋深15.3~24.4m，场地范围内仅有M2-Z3-TLD-139、M2-Z3-TLD-154钻孔揭示该层。
据R2线相近工点取岩块作点荷载试验：
饱和极限抗压强度一般为fr=4.3～5.6MPa。
<10-3>中等风化混合片麻岩（Zd）
褐黄、灰白色，中粒变晶结构，变余构造，节理裂隙发育，裂隙面铁锰质渲染，岩体破碎。
岩芯多呈碎块状、块状，少量呈短柱状，合金钻进困难。
岩石致密、坚硬，锤击声脆，岩面起伏大。
层厚0.5～6.15m，埋深7.4～29.7m，场地范围内共有37孔揭示该层，部分钻孔未揭穿该层。
根据室内试验：
天然密度ρ=2.32～2.68g/cm3，天然极限抗压强度一般为fc=15.0～50.1MPa，极大值为102MPa，饱和极限抗压强度一般为fr=14.6～44.9MPa，极大值为84.3MPa。
<10-4>微风化混合片麻岩（Zd）
褐黄、灰白色，中粒变晶结构，变余构造。
岩石致密、坚硬，锤击声脆，合金钻进极困难。
岩芯较完整，多呈长柱状、短柱状，部份呈块状，柱状节长一般10~50cm，最大节长70cm。
埋深7.0～29.2m，场地范围内共有32孔揭示该层，钻孔均未揭穿该层。
根据室内试验：
天然密度ρ=2.51～2.72g/cm3，天然极限抗压强度一般为fc=31.3～115MPa，极大值为144MPa，饱和极限抗压强度一般为fr=22.7～96.8MPa，极大值为132MPa。
各岩土层详见车站地质纵剖面图。
根据地质情况以及下桥站连续墙平面,剖面图显示：
围护结构左线2-20～3-18轴线间均存在<10-3>中风化混合片麻岩、<10-4>微风化混合片麻岩，其中3-4～3-17处分布最为广泛；围护结构右线1-1～2-11，3-10～3-15轴线间<10-3>、<10-4>岩层分布最为广泛。
此范围内施工难度较大。
1.3水文地质条件
车站范围内无地表水系。
地下水主要有第四系孔隙水、基岩裂隙水。
第四系孔隙水主要赋存于冲洪积砂层及残积砂质粘性土层中，以孔隙潜水为主。
砂层在场址范围内分布范围较大，总厚度大体在0.4～5.0m，多呈透镜状分布，成层性较差，不属于大的含水层，且粘粒含量较大，富水性及透水性一般，含水量一般。
砂质粘性土透水性和富水性均较弱。
人工填土层中存在上层滞水，水量小。
基岩裂隙水主要赋存于岩石强、中等风化带中。
基岩的含水性、透水性受岩体的结构、构造、裂隙发育程度等的控制，由于岩体的各向异性，加之局部岩体破碎、节理裂隙发育，导致岩体富水程度与渗透性也不尽相同。
岩体的节理、裂隙发育地带，地下水相对富集，透水性也相对较好，反之较差。
总体上，基岩裂隙水发育具非均一性。
由于场地内粉质粘土等粘性土透水性弱，为相对隔水层，局部地下水具有承压性，承压水头一般1～3m。
场址第四系孔隙水主要受大气降水补给。
基岩裂隙水主要有大气降水及孔隙水补给。
因地下水的补给主要受大气降水控制，丰水期补给条件相对较好，枯水期补给条件相对较差。
地下水的径流形式主要为孔隙及基岩裂隙间渗流。
砂层、土状强风化层孔隙大，碎块状强风化层、中等风化层岩体裂隙发育，连通性好，因此，地下水途径相对较好。
地下水渗流方向为水头相对较高处流向水头相对较低处，站址地形平坦，地下水位线较平缓。
主要以蒸发及人工开采的方式排泄。
场址地下水位埋深0.8～4.8m，水位随季节性变化不太大，地表水以地表径流为主，部分垂直下渗。
2.降水施工方案
为确保车站主体基坑开挖的安全，在基坑内采用大口径井点降水工法施工，降水井在车站中间沿纵向梅花形布设，间距为15m，当坑底为中、微风化时井深位于基底下1.5～2.5m、其余为7米，且不超过连续墙底，沿基坑中央布置两排。
施工前应先进行降水试验，通过降水效果确定井点布置数目。
基坑开挖前半个月必须进行场地降水，创造基坑无水开挖的施工条件，车站主体结构施工期间应连续不断地进行基坑内降水和排水。
应将基坑内地下水位降至基坑开挖面以下1.0m，并持续到车站主体回填完毕。
在每层开挖的基坑周边布置排水明沟，并每隔30m设一集水井，以便将基坑内的集水排除。
在基坑顶面根据地势做好截水、排水系统，避免地表水流入坑内。
其降水断面见下图
3降水井施工
3.1工艺流程
准备工作→钻机进场→安装定位→开孔→下护口管→钻进→终孔后冲孔换浆→下井管→稀释泥浆→填砂→止水封孔→洗井→下泵试抽→合理安排排水管路及电缆线路→试验→正式抽水→记录
3.2降水施工方法
1、井点设备及布置
①管井井点构造
管井降水井点系统由潜水泵和管井组成，根据计算本工程选用的潜水泵扬程为h>30m，流量为Q=6m3/h。
管井构造如下图所示，井点井孔直径采用Ф1000mm，井管直径采用600mm，壁厚5mm的钢管，钢管在地面1米以下部分全部开孔，外包3层60目尼龙布，管底采用6mm厚钢板封底。
管井构造见下图：
降水井管构造图
2、管井施工方法
①成孔
根据我单位现有的施工设备以及成功的经验，确定管井成孔采用钻孔法，孔径为1000mm，泥浆护壁。
泥浆的浓度严格控制，既保证在钻孔过程泥浆护壁作用，又能满足清孔过程中的浓度要求。
钻孔过程中要控制孔的垂直度及施工深度应比设计深度至少深1.0m。
②沉放井管
在沉放井管前要进行清孔，下放时要保护好滤网和保证井管钢筋骨架连接牢固，不能出现松扣现象，在下放过程中要保证井管的垂直度。
下放到位后，及时用粒径3～15mm圆形和亚圆形砂卵石滤料在滤网和井管周围进行回填，井口1000mm深范围用粘土回填夯实。
③洗井
洗井是成井工艺中重要的一道工序。
一口井能否发挥作用，取决于洗井的质量。
在滤管四周填碎石后立即进行洗井，清除停留在孔内和透水层中的泥浆与孔壁的泥浆。
疏通透水层，并在井周围形成良好反滤层。
采用泥浆泵冲清水与小空压机相结合的办法洗井，以便破坏孔壁泥皮，并把附近土层内遗留下来的泥浆吸出。
洗井前后两次抽水涌水量相差应小于15%，且洗井后井内沉渣不上升或基本不上升。
④安装潜水泵及试抽
在安装水泵前应量测井深和井底沉淀物厚度，以及洗井等符合要求后用缆绳将潜水泵吊入井管预定深度。
潜水电机、电缆和接头应有可靠绝缘，并配置保护开关控制。
安装完毕后应进行单井试验性抽水，以确定单井出水量和降水深度，并检查降水设备是否正常，满足要求后转入正常工作。
⑤降水井施工质量及技术要求
严格按照有关规范及设计图纸进行施工，钻机安装要调正水平，保持钻孔垂直，以保证井管钢筋笼能顺利下入预定深度。
下入井管钢筋笼时不能转动或上下串动，防止滤网破损，导致泥沙涌入降水井。
井管钢筋笼外填滤料采用3～15mm的碎石，施工时要均匀下入，要充填密实。
洗井要充分及时。
下入水泵时应用钢绳或铁丝拴牢，水管口应扎稳，水泵安装好后井口须安设盖板，防止异物掉入井内，抽水时做好抽水记录。
在进行降水之前，要全面检查水管、水泵以及电缆质量，发现问题要及时进行更换和修整。
在更换新水泵前应先清洗滤井，冲除沉渣。
检查各设备合乎要求后，才能进行抽水。
3、降水控制措施
基坑开挖前需做降水试验，并提前15天进行场地降水。
基坑开挖过程中将地下水位降至基坑开挖面以下1m，开挖至坡底或基坑底时，也必须保证地下水位降至坡底或基坑底以下1m。
降水过程应伴随主体结构施工过程的始终，待顶板覆土后封闭降水井点管，灌注微膨胀混凝土，并加焊钢板封闭。
为保证围护结构和周围的环境安全，在进行降水时，根据设计要求及以往同类工程施工的经验，在基坑内外及地下管线上设一定数量且具有代表性的监控点。
用来观测降水时对周围的环境和基坑的影响，并指导基坑开挖施工和降水。
基坑分段分层开挖时，按照按需限量的原则进行降水，要保证基坑内降水井中的水位处于基坑开挖底面标高1.0m以下。
降水的方向同基坑开挖的方向。
在每段基坑开挖前15天，开始对该段基坑进行降水。
降水时要控制降水速度，避免由于降水过快引起桩孔内涌水。
随基坑土方开挖的进行，基坑内降水井分段拆除。
在抽水过程中，每天分三班，每班对每口井的流量、水位测量三次，以便及时反馈数据，进行动态管理。
3.3施工技术要求
1、准备工作：
责任落实到人，合理安排人财力。
2、材料到位：
对进场材料严格检验，不合格材料坚决不收，材料不合格，人员不到位不开钻。
3、钻机进出场、定位及埋设护口管：
钻孔要避开结构柱、梁、临时立柱及地基加固的范围。
钻机安放牢固，定位准确。
护管埋设要垂直并打入原状土20cm左右，外围用粘土填密实，钻孔斜度不超过1%，成孔孔壁垂直，圆润光滑。
4、钻进清孔：
采用旋挖钻机钻进泥浆护壁成孔。
钻进中保证泥浆比重在1.2左右，尽量原有地层自然造浆，整个钻进过程中要求吊钩绷紧，徐徐跟进，避免钻具弯曲，尤其注意在开孔口不能让钻机和水接头管产生大幅摆动。
每钻进一根钻杆应复扫一次，清除孔内掉落的泥块后再街钻杆，终孔后彻底清孔。
5、下设井管：
井管采用采用600mm、壁厚5mm的钢管，外包3层60目尼龙布，管底采用6mm厚钢板封底。
将制作好的钢筋笼井管，用汽车吊吊放入井内，井管安放应力求垂直并位于井孔中间，管顶部比地面高出500mm，并有加固措施。
6、填砾料：
井管放入井内后，及时在井管与孔壁间填充粒径为3～15mm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，合格率要大十90％，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。
7、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。
8、下放水泵：
潜水泵在安装前应对水泵本身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。
9、井管使用完毕，用汽车吊将井口管口套紧，徐徐拔除，井管拔除洗净后用，拔除所留的孔洞沙砾填充、捣实。
10、排水：
洗井及降水运行时的水应及时排至基坑四周的明沟（渠）内，通过排水沟（渠）将水排放到指定的位置且水中的泥砂必须要经沉淀后方可排放。
场地四周的排水沟（渠）应定期清理，确保排水畅通。
4管井降水技术措施
1、降水试运行：
管井降水施工前，根据设计参数进行试验管井施工，并进一步验证渗水量和地质情况，以调整管井布置及施工参数。
2、降水正式运行：
管井降水与基坑开挖相互配合，开挖前提前降水，并派专人值班，负责抽水，并作抽水记录。
降水采用分级降水，一次降低水位控制在5m以内，稳定24小时后再进行下次降水，直到水位降到设计水位高度，降水运行阶段对损坏的泵要及时调整修复。
3、管井降水时要进行水位观测，当水位差超过警戒要求时，立即采取减少部分管井抽水或回灌水等补救措施。
4、在基坑分层开挖过程中，加强对降水管井的保护，以免堵塞管井，影响降水效果。
随着工程进程和降水的运行，管井分段拆除，降水要直到工程完成，回填土后拆除。
5、井点供电系统采用双线电路，防止中途停电或发生其他故障时影响降水。
6、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，从注浆管内向孔洞注水泥浆，确保降水管井不成为渗漏点。
7、降水过程中要如实做好降水记录，便于对降水方案修改完善，达到经济、合理、良好的降水效果。
8、管井施工前对全体施工人员及管理人员进行详细的技术交底，使全体工作人员明白本工程的技术要点，有的放失地做好本项各工作。
5成井施工控制表
成井施工控制表
施工阶段
检测项目
质量标准
检查方法
责任人
成孔阶段
井位
<500mm
经纬仪、钢尺
测量员
孔深
±500mm
测绳、钻杆
机长质检员
垂直度
1%
水平尺
机长质检员
井径
>500mm
测量钻头
质检员
泥浆比重
1.15-1.20
比重计
机长质检员
沉渣厚度
≤300mm
测绳
机长质检员
成井阶段
泥浆比重
1.05-1.08
比重计
机长质检员
井管及滤管长度
±500mm
钢尺
质检员
填砂厚度
+1000mm
测绳
机长质检员
粘土厚度
+1000mm
测绳
机长质检员
洗井
水清砂尽
目测
项目工程师
抽水
安装泵
±5m
钢尺
质检员
水位
±20mm
水位计
测量员等
6施工进度计划
根据土方开挖计划及主体结构底板施工计划而定
7施工组织机构
施工组织机构框图
8机械设备计划
序号
设备名称
规格型号
数量
功率（KW）
1
工程钻机
SW-100
2台套
52
2
空压机
0.9m3
1台
7.5
3
潜水泵
QY25-26-3
23
3.0
4
电焊机
BX1-400-3
1
10
9劳动力计划
序号
岗位
人数
备注
1
项目负责人
1
2
项目工程师
1
3
技术员
1
4
机长
2
兼安全员
5
钻探工
6
6
抽水工
8
10降水质量保证措施
1、靠近建筑物的深井，确保建筑物下与附近水位差保持不大于lm，以免造成建筑物不均匀沉降出现裂缝。
为此，加强水位观测，当水位差过大时，立即采取回灌等措施补救。
2、井点供电系统采用双线路，防止中途停电或发生其他故障影响排水，并设置能满足施工要求的备用发电机组，以防止突然停电，造成水淹基坑。
3、潜水泵在运行过程中要经常观测水位变化情况，检查电缆线是否和井壁相碰，以防磨损后水沿电缆芯渗入电动机内，并定期检查密封的可靠性，以保证正常运转。
4、土方开挖过程中，随开挖拆除暴露部分井管，应采取措施防止泥土落入管井中造成堵塞。
5、严格按照批准的施工组织进行施工，加强各道工序的施工技术管理。
11安全文明施工及环境保护措施
（1）根据施组和工程实际情况，编制详细的安全操作规程、细则，并制定切实可行的安全技术措施，分发至工班，组织逐条学习、落实，所有工人在进场作业前必须严格进行“三级”教育，考核并颁发安全上岗证。
（2）每一工序开工前，做出详细的施工方案和实施措施，报监理审批后，及时做好施工技术和安全工作的交底，并在施工过程中督促检查。
（3）为施工人员配备齐全的安全生产用品，所有施工人员必须戴安全帽，特殊工种按规定带好防护用品。
（4）降水井施工在结构施工围挡范围内的，做好统筹安排避免相互干扰，按照场地内文明施工要求组织施工。
（5）用于降水井施工的线路架设，不得使用裸导线。
临时敷设的线路必须安设绝缘支撑物。
（6）降水井作业场所和临时安全疏散通道保持24小时安全照明和警示标志。
（7）降水井施工前需人工挖探沟复查地下构造物，如地下电缆、光缆、给排水管道等的埋设深度及走向，并采取相应的措施进行保护。
降水井施工中如发现危及道地下构筑物、地面建筑物或有危险品、文物时，立即停止施工，待处理完毕后施工。
12附图
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