南京禄口国际机场二期工程交通中心及停车楼地铁车站基础工程HH标段降排水专项施工方案.docx
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南京禄口国际机场二期工程交通中心及停车楼地铁车站基础工程HH标段降排水专项施工方案
南京禄口国际机场二期工程
交通中心及停车楼、地铁车站基础工程
（（H2-1+H3-1）标段）
降排水专项施工方案
中交第二公路工程局有限公司
2011年9月25日
施工组织方案
1.编制说明
（1）南京禄口国际机场二期工程交通中心及停车楼基础工程（（H2-1+H3-1）标段）招标图设计；
（2）南京禄口国际机场二期工程交通中心及停车楼基础工程（（H2-1+H3-1）标段）招标文件；
（3）现场踏勘情况；
（4）《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）；
（5）抽水试验报告。
（6）《供水水文地质勘察规范》（GB50027-2001）；
（7）《供水管井技术规范》（GB50296-99）；
（8）《供水水文地质手册》（第一版）；
（9）《水文地质手册》（第一版）；
（10）《南京禄口机场停车楼详勘报告》、《南京禄口机场交通中心及附属楼详勘报告》。
2.工程概况
2.1地理位置
本标段的主要工程任务为机场二期工程交通中心、停车楼、地铁车站等三部分基础工程的施工，包括以下四个方面的内容：
桩基工程、基坑支护工程、土方及场地平整工程、降排水等工作。
施工区地理位置如图2.1-1所示。
图2.1-1场区地理位置图
2.2地形地貌
停车楼、交通中心及附属建筑物主要位于一期围界内，场地原始地貌由于建设一期项目，已经改造整平，现一般为13.5~15.5m左右，原地貌类型主要为阶地。
2.3地质、水文情况
2.3.1场地岩土层分布
（1）全新统（Q4）
①1杂填土：
褐黄~灰色，松散~稍密，由粉质粘土混建筑垃圾，主要分布于原水泥路面。
层厚0.5~5.2m；
①2素填土：
褐黄~灰色，软~可塑，局部硬塑，由粉质粘土混少量碎砖、碎石填积，场地普遍分布。
层顶埋深0.0~3.2m，层厚0.7~8.0m；
（2）上更新统（Q3）
1粘土、粉质粘土：
褐黄色，可~硬塑，夹铁锰结核及灰白色粘土条。
切面较光滑，韧性、干强度中等偏高。
该层多数埋深较浅，层顶埋深在地表以下0.8~3.0m，局部层顶埋深较厚为9.0m，该层厚度为1.8~10.7m。
④残积土：
褐黄色，可塑，夹风化岩碎屑，由母岩风化而成，遇水软化。
切面稍有光滑，韧性、干强度中等。
该层层厚0.4~1.9m；
（3）基岩
侏罗系龙王山组（J3l）
⑤1全风化安山（角砾）岩：
灰黄~紫灰色，风化强烈，呈土状，遇水软化，手可捏碎，间夹全风化岩碎块。
揭露厚度0.2~7.6m左右；
⑤2强风化安山（角砾）岩：
灰黄~紫灰色，风化强烈，呈碎块状，局部短柱状，遇水软化，间夹中风化岩碎块，锤击声闷，手可掰断。
揭露厚度0.5~11.5m；
⑤2a强风化安山（角砾）岩：
灰黄~紫灰色，呈碎块状，局部短柱状，遇水软化，锤击声稍脆~闷，手不易断。
该层位于强风化层中，呈不规则分布，揭露厚度0.5~9.8m；
⑤3中风化安山（角砾）岩：
灰黄~灰色，岩质软硬不均，以软岩~较硬岩为主。
岩体裂隙发育，呈短柱状态、柱状，少量呈碎块状，锤击声脆，锤击不易碎。
埋藏深度起伏较大，一般在5.8~20.0m。
层厚为1.0~8.7m。
⑤3b中风化安山（角砾）岩（破碎）：
灰黄~灰色，岩质以软岩~较硬岩为主。
岩体裂隙发育，较为破碎，呈呈碎块状、块状，锤击声脆，锤击不易碎。
一般位于⑤3层中，揭示层厚为1.2~6.9m。
典型的地质剖面图如图2.3-1所示。
图2.3-1地质剖面图
2.3.2水文条件
交通中心及附属建筑物主要位于一期围界内侧，场地原始地貌已经被改造，现地面相对较平坦，无水塘、河沟地表水体等分布。
场地在勘察深度范围内地下水主要为赋存于第四系全新统（①2素填土、②1粉质粘土）及上更新统③1粉质粘土中的上层滞水~孔隙潜水，安山（角砾）岩中的基岩裂隙水。
地下水最高水位一般在7~8月份，最低水位多出现在旱季12月份至翌年3月份。
2011年3月量测的地下水稳定水位在地面下0.6~2.5m，地下水位随季节性变化，年变化幅度在1.0m左右。
2.4气候条件
南京属北亚热带季风气候区，气候湿润，夏季酷热而冬季寒冷。
多年平均降水量1000~1100mm之间，年降水量分配不均，6~8月份降水量约占全年降水量的约60％，年际中6月下旬至7月中旬为阴雨天气多，是本地区梅雨季节。
多年平均蒸发量在1000mm左右，6~9月蒸发量占总蒸发量的一半左右，年际变化也较大，从多年资料分析，本区蒸发量略小于降水量。
风向以东北向为主，秋冬季节多雾。
2.5主要工程
根据现场情况，施工区（包括交通中心、停车楼、地铁车站）在总体上划分为四个区域，即区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ；同时为了便于组织施工及现场管理，将各个区域再次划分若干个子区域，如Ⅰ-A、Ⅰ-B，Ⅱ-A、Ⅱ-B，Ⅲ-A、Ⅲ-B，Ⅳ，如下图2.5-1所示，详见附件三总体施工区域划分示意图。
图2.5-1总体施工区域划分示意图
2.5.1桩基工程
根据设计图纸，南京禄口国际机场二期工程交通中心及停车楼基础工程中的桩基部分包括：
排桩施工、立柱桩施工、高压旋喷桩施工、工程结构桩和抗浮锚杆桩施工。
地铁车站基坑周边、停车楼的东侧及北侧，均设计有桩径为φ700～φ800的旋挖灌注排桩，在地铁车站的西侧有桩径为φ800的高压旋喷桩，地铁车站中心线沿线为用做桩撑支护的φ800的立柱桩；交通中心分布有桩径φ180的抗浮岩石锚杆桩，停车楼分布有桩径φ220的抗浮锚杆桩；同时各区域内均设置有桩径为φ600～φ1200工程结构桩。
2.5.2土方工程
交通中心基坑面积（除地铁车站）约为3万平方米，基坑挖深6.2~11.0m；停车楼基坑面积（除地铁车站）约为5.3万平方米，基坑挖深9.85m；地铁车站普遍区域基坑挖深约15.87~16.89m，端头井区域挖深17.7~18.5m，西侧设备风道区域局部挖深12.8m，东侧风室区域局部挖深9.5m。
本工程采用整体顺作法施工，将交通中心、停车楼、地铁车站三个单体作为一个大基坑一并施工。
施工过程中采取分段分层分块施工，共分为四个区域开展施工，土方施工区域平面布置如图2.5-3所示。
图2.5-3基坑开挖施工区划分示意图
2.5.3基坑支护工程
本工程采用整体顺序法施工，将交通中心、停车楼和地铁车站三个单体作为一个大基坑一并施工，除坑内高差较高的区域外，在挖深接近的情况下，坑内不设置临时隔断将基坑分割为多个单独的开挖基坑施工。
根据基坑挖深、地质条件及周边环境条件，基坑采用“桩+内支撑”、“桩+锚杆”、“纯土钉墙”、“复合土钉墙”、“多级放坡”等组合支护形式。
基坑支护施工平面布置图如图2.5-4所示。
图2.5-4基坑支护工程平面布置图
2.6重难点工程
本项目基坑面积较大，且开挖较深。
为防止在基坑土方开挖与支护的过程中，出现局部地质变异性大、局部流沙或涌水、积水现象，以及对周围建筑物造成不良影响，基坑开挖前应对基坑周边做好截水、导水的措施，并应充分考虑相应的应急预案或处理措施。
基坑降排水工程为本项目的重、难点工程，在很大程度上也是决定着深基坑施工成功与否的主要因素之一。
本工程根据抽水试验确定降水及排水措施。
3.抽水试验
3.1目的和任务
本次抽水试验工程的目的是为南京禄口机场二期工程交通中心、停车楼、地铁车站等三部分基础工程的基础设计、施工提供所必需的水文地质资料，主要任务如下：
（1）查明20m以浅地层结构，含水层的分布发育特征；
（2）通过抽水试验，计算目的含水层的渗透系数、影响半径等水文地质参数；
（3）结合本工程特点，提出施工降水方案建议。
3.2试验情况
9月3日测量定位和组织材料进场。
，9月4日开始施工，9月6日第一组抽水试验井施工完毕（1个抽水井，2个观测井），9月7日开始正式抽水，完成第一组抽水试验工作；第二组从9月15日开始施工，9月20日第二组抽水试验井施工完毕（1个抽水井，2个观测井），至9月21日第二组抽水试验结束。
本次抽水试验工程完成的主要工作量见表3.2-1。
表3.2-1抽水试验完成工作量统计表
项目
数量
抽水
主井
井数（口）
2
进尺（m）
40
观测井
井数（口）
4
进尺（m）
80
抽水
试验
组数（组）
2
降深（次）
2
历时（小时）
24
3.3试验井布置及施工
3.3.1试验井布置
因抽水试验区面积大，结合基坑工程特点的分析，共布置2组抽水试验井。
每组分别设抽水井1个，观测井2个，见图3.3-1。
图3.3-1基坑试验井布设平面图
3.3.2试验井施工及成井结构
本次施工设备采用SPJ-200型水井钻机及配套机具进行抽水井、观测井施工。
主井和观测井分别采用φ450mm、φ250mm三翼螺旋钻头和合金钻头施工，一次性成孔。
循环液采用自造浆，泥浆较稀，利于洗井，试验井参数见表2。
表3.3-1抽水试验井参数表
井号
钻孔孔径
（mm）
井深
（m）
井径
（mm）
过滤管长度
（m）
填砾厚度（m）
JS01
450
20
273
7
20
G1
250
20
140
9
20
G2
250
20
140
9
20
JS02
450
20
273
7
20
G3
250
20
140
9
20
G4
250
20
140
9
20
抽水主井、观测孔均采用钢管作为井管（实管、滤水管），均为完整井。
滤水管采用60目土工砂布包扎。
下管时，用钻机垂直提吊井管下入孔内，使其位于钻孔中心；在井管上分段包扎导正木，保证井管在孔中居中。
滤料采用砾砂（φ1～3mm），颗粒均匀，不含泥质杂物。
填砾厚度：
抽水主井20m，观测孔20m。
井管下完后，先将选配好滤料砾砂采用动水方式均匀投入井管环状间隙，滤料砾砂填至地表。
井管和滤料下完后，主井采用活塞、水泵联合洗井法，及时进行了洗井，直到水清砂净为止。
洗井结束后，进行了试验性抽水，其降深逐渐增大，达到最大降深后的持续时间不少于2小时。
试验性抽水主要目的是确定稳定流抽水的最大降深。
试验性抽水过程中，同时观测抽水井、观测井水位变化情况。
结果表明，本次施工的试验井由于水量很小，第一口观测井略有反映外，第二口观测井基本没反映，这说明在该区域水量非常小。
3.4抽水试验方法、要求
（1）本次主要采用稳定流方法进行试验，同时结合非稳定流法计算要求进行观测。
水位测量使用电测绳水位仪，抽水井和观测井中的水位测量精确到厘米。
涌水量采用水表计量。
见图3.4-1
图3.4-1水位及涌水量测量
（2）抽水降深：
由于水量很小，因此就进行了一次抽水降深和恢复水位观测试验。
（3）静水位观测：
在试验性抽水结束后、正式抽水前，观测静止水位。
观测时间间隔：
每30min观测1次，2h内变幅不大于2cm,且无持续上升或下降趋势，视为稳定。
取最后四个测点的水位平均值作为静止水位值。
（4）动水位、涌水量观测
对抽水井、观测井水位的观测在正式抽水试验开始后按0.5、1、2、3、4、5、6、8、10、15、20、25、30、40、50、60、80、100、120min各观测一次，以后每隔30min观测一次（当水位稳定后，延长至1小时观测1次），直到水位稳定。
对抽水井出水量，在正式抽水试验开始后第5、10、15、20、30、40、50、60min各观测一次，以后每隔30min观测一次，直到水位稳定。
（5）抽水试验稳定标准
稳定标准：
水位和涌水量同时趋于稳定，抽水井水位波动值不超过水位降低值的1%，涌水量波动值（最大与最小涌水量之差）不超过平均流量的5%；最远观测孔的水位波动值小于2cm。
水位和水量只在上述范围内波动，没有持续上升或下降的趋势，视为稳定。
（6）恢复水位观测
抽水试验结束后，立即进行了恢复水位观测。
抽水井、观测井在抽水停止后第0.5、1、2、3、4、5、6、8、10、15、20、25、30、40、50、60、80、100、120min各测一次，以后每30min测量一次，直至完全恢复。
恢复水位稳定标准与静止水位观测要求相同，并与抽水前静止水位进行比较。
3.5试验井静止水位
施工完成的试验井静止水位采用电测绳水位仪测定，结果见表3.5-1。
表3.5-1试验井静止水位成果表
孔号
JS01
G1
G2
JS02
G3
G4
孔口标高（m）
4.40
4.48
4.80
5.40
6.48
7.80
水位埋深（m）
2.10
2.10
2.20
3.87
4.66
5.03
水位标高（m）
2.30
2.38
2.28
1.53
1.82
1.77
3.6抽水试验结果
本次抽水试验共进行两个降深，试验时间为2011年9月7日9:
17～9月7日,21:
17，降深为11.68m，出水量分别为0.34m3/h。
2011年9月21日12:
03～2011年9月21日18:
03，降深为11.83m，出水量分别为0.71m3/h。
抽水历时曲线见下图：
水位恢复历时曲线见下图：
3.7水文地质参数计算
3.7.1渗透系数（K）的计算
抽水试验数据见下表3.7-1：
表3.7-1抽水试验数据
序号
JS01
G1
Q（m3/h）
埋深（m）
降深（m）
埋深（m）
降深（m）
1
3.57
11.68
1.689
0.09
0.34
JS02
G3
2
3.87
11.83
0.71
（1）采用稳定流求参：
承压水非完整井（含水层上部）单井渗透系数计算公式：
α=1.6
承压水非完整井（含水层上部）多孔渗透系数计算公式为：
其中：
K－渗透系数（m/d）
Q－涌水量（m3/d）
r1、r2－抽水孔至观测孔之间的距离（m）
S1、S2－观测孔内的水位降深（m）
l－过滤器有效长度（m）
代入数据，计算结果见下：
承压完整井单井
孔号
Q
l
r
a
S
K（m/d）
JS01
0.34
6.5
0.1365
1.6
11.68
0.074
JS02
0.71
6.5
0.1365
1.6
11.83
0.156
承压完整井带一个观测井
孔号
Sw
S1
rw
r1
Q
L
K（m/d）
JS01/G1
11.68
0.09
0.1365
5
0.34
6.5
0.062
（2）采用非稳定流求参
直线解析法
在抽水流量为定值时。
且观测井距抽水井的距离r已测定后，公式
反映了降深和时间是对数函数关系，绘在单对数纸上应是一条直线。
设在t1、t2时测得观测井的水位降深为S1、S2，则有：
解上两式得
当取t2=10t1时，则有：
再根据公式K=T/M求得承压水含水层的渗透系数。
孔号
Q
M
t1
t2
S1
S2
K（m/d）
G1
0.34
400
2
20
0.01
0.05
0.093
水位恢复法（两点法）
设在水位开始恢复后t1、t2时测得观测井的水位降深为S1、S2，当u<0.1时，则有
所以由K=T/M可得到所求的含水层渗透系数K：
孔号
Q
M
t1
t2
S1
S2
K（m/d）
G1
0.34
400
2
20
0.01
0.04
0.124
从计算结果来看，用抽水井参与计算得数值均偏小，因此计算结果比实际偏小，将以上各种算法累加求和，取其平均值为0.088m/d
3.7.2影响半径（R）的计算
根据《供水水文地质手册》（第二册）有两个观测孔计算承压含水层影响半径的公式：
其中：
R－影响半径（m）
S1、S2－观测孔内水位降深（m）
r1、r2－抽水孔至观测孔之间的距离（m）
由观测孔抽水资料及水位恢复曲线得知，其影响半径在5—10米之间，因为G2孔的水位基本不受抽水孔的影响，基本可以忽略，取其影响半径为7米。
3.7.3水文地质参数的分析
计算表明：
针对拟建基坑区的水文地质条件，选择不同的数学计算公式，所计算的结果存在一定的差异：
渗透系数K在0.062～0.124m/d范围内，影响半径R在5～10m范围内；根据水文地质勘察资料，含水层主要为基岩孔隙水和上层滞水，水量很小，渗透系数很小，影响半径也很小。
3.7.4水文地质参数的选用
根据地区经验值，并综合基坑区的地层岩性特征等条件，剔除其中的异常值，求得渗透系数K平均值为0.088m/d；含水层影响半径R并不是固定不变的，随管井的水位降深的增大，含水层的影响半径也随之增大。
因此在施工期间，含水层影响半径的大小应根据基坑的开挖深度地下水的降深值确定。
3.8.3基坑涌水量的计算
（1）计算基坑等效半径r0
矩形基坑的等效半径可根据下式计算：
r0=0.29（a+b）
其中：
a、b—分别为基坑的长、短边（m）
计算结果为：
r0=248.24m
（2）均质含水层承压非完整井基坑涌水量的计算
计算基坑影响半径R
根据抽水试验资料,该含水层厚度为3m，渗透系数为0.088m/d，基坑内水位下降值为20m。
基坑的影响半径可根据经验公式：
求得。
其中：
S—基坑水位降深（m）
K—渗透系数（m/d）
计算结果：
影响半径R=26.7m
当基坑近边界时，涌水量可按下式计算：
式中：
Q—基坑涌水量（m3/d）
S—基坑水位降深（m）
M—承压含水层厚度（m）
K—渗透系数（m/d）
R—基坑影响半径（m）
r0—基坑等效半径（m）
l—完整井有效过滤器长度（m）
计算结果如下：
Q=147.28m3/d
3.8试验结论
（1）通过计算整个基坑涌水量为147.28m3/d，水量很小，主要为上层滞水和风化裂隙水。
（2）根据抽水试验结果，在开挖区内不需要设置降水深井，根据以往经验，基坑开挖过程中可在周边施工集水井，或在水相对较多的地段开挖集水井再用明渠导流到基坑周边排出。
（3）预案：
在施工过程中如遇局部水量较大时，再用管井和轻型井点进行联合降水。
4基坑排水
为防止开挖过程中出现基坑突涌及对周围建筑物造成不良影响，基坑开挖前应对基坑周边做好止水和排水技术措施。
在开挖过程中采取相应的措施，对基坑实行降水。
根据抽水试验数据分析，本项目的施工区域内没有很好的含水层，主要以孔隙水、风化裂隙水、基岩裂隙水为主。
同时，基坑内部采取排水沟汇水，集中抽排等措施进行排水。
4.1主要排水措施
本工程基坑施工过程中，设计上采用高压旋喷桩止水帷幕与挂网喷锚防护结构，防止基坑外部的地下水位降深过多对周边建筑造成较大的影响。
（1）基坑开挖施工前，在修建的场区环形施工便道的外侧设置截水沟，拦截地表水，以免冲刷坡面。
截水沟采用机械开槽，人工刷面进行施工，截面为矩形，尺寸为深60cm、宽60cm；在距离坡脚大于1m的位置，设置临时排水沟，尺寸为顶宽1m，坡比为1：
0.5，采用机械开槽形式，及时将积水汇至集水井，通过水泵抽出基坑外的机场内雨水方涵中排走。
4.1-1主便道侧截水沟设置示意图
4.1-2基坑底排水沟设置示意图
（2）本标段基坑面积较大，雨天汇水量较多，会影响基坑开挖和支护。
基坑施工过程中，采取临时汇水，集中抽排的措施，确保基坑内无积水；在场区内主要施工便道内侧设置主排水沟，同时设置若干支排水沟，将基坑内的雨（积）水，通过主排水沟汇集到集水井，集水井设置在基坑的东侧（距离机场内原雨水方涵较近）。
将集水井中的积水集中抽排到机场内的雨水方涵内，保证基坑施工正常进行。
4.1-1箱涵破除前排水系统布置图
4.6-5箱涵破除后排水系统布置图
（3）根据地勘资料，本项目的施工区域内没有很好的含水层，主要以孔隙水、风化裂隙水、基岩裂隙水为主；对于在基坑开挖过程中涌现和汇集的地下裂隙水，通过临时汇水，集中抽排的原则处理。
熟悉地勘资料，准确掌握地下水分布情况，在含水量比较大的区域附近挖设临时的集水井，通过水泵将集水井里面的水抽排到基坑内布置的支排水沟中，以保证基坑开挖顺利进行。
（4）在土钉及复合土钉墙上设置一定数量的泄水孔，确保墙后孔隙水和降水顺利排出。
4.2基坑排水系统
基坑施工过程中，采取临时汇水，集中抽排的措施，确保基坑内无积水；待形成较大的区域面后，在场区内主便道2的北侧设置主排水沟，同时设置若干支排水沟，将基坑内的雨（积）水，通过主排水沟汇集到集水井，集中抽排到机场内的雨水方涵内。
本工程中基坑排水管线布置情况如下所述：
（1）地铁站内的积水通过基坑内的排水沟汇集到集水井2内，通过水泵将集水井2内的水抽出排到机场雨水方涵内；
（2）在Ⅱ区内地铁站南侧布置两个集水井，即集水井3和4，汇集其邻近区域的积水，通过环场便道内侧的排水沟排入到机场内雨水方涵。
（3）Ⅲ-A区内的土方由西向东单向挖进，由于其北侧要打支护桩，优先选择开挖其南半部分，这样西南侧地势相对较低，在西南角设置集水井6，通过基坑内设置的支排水沟将Ⅲ-A区的积水汇集到集水井中，再通过水泵将集水井中的水抽到主排水管中。
（4）Ⅲ-B区的土方由东向西单向挖进，Ⅲ-B区的北侧有食品厂在开工两个月后才能拆除，所以优先选择开挖其南侧，这样东南侧地势相对较低，在东南角设置集水井7，通过基坑内设置的支排水沟将Ⅲ-B区的积水汇集到集水井中，通过水泵将集水井中的水抽到主排水管中。
（5）Ⅳ区的土方由北向南单向挖进，其北侧地势相对较低，故在北侧设置集水井5，通过基坑内设置的支排水沟将Ⅳ区的积水汇集到集水井中，通过水泵将集水井中的水抽到环场排水沟中，环场排水沟中的积水汇集到主排水管中。
（6）主排水沟内的水最终集中汇集到集水井内，通过水泵将集水井1内的水抽出排到机场雨水方涵内。
4.3基坑排水计算
集水井里面汇水总量按照暴雨等级来计算，查相关资料得知，暴雨等级半天内总量为30mm～70mm，本工程中取半天内暴雨总量为50mm。
（1）停车库和交通中心区域总面积约为8万平方米，计算可知1h内汇集的雨水总量为：
。
计算水泵功率时，考虑水泵计算扬程为9m，水泵的效率为0.97，则根据水泵轴功率的计算公式：
功率=流量×扬程×9.81×介质比重÷3600÷泵效率，计算得需要的总功率为：
，取为8.5kW，则抽取交通中心和停车楼基坑内的暴雨积水需要2.5kW的水泵4个，在集水井1内布置4个水泵。
（2）对于地铁车站内的暴雨积水，取暴雨半天内总量为50mm，地铁车站内面积约为1.5万平方米，则1h内汇集的雨水总量为：
，计算水泵功率时，考虑地铁站基坑内计算扬程为15m，水泵的效率为0.97，则需要的功率为：
，取为2kW，则抽取地铁站基坑内的暴雨积水需要2.5kW的水泵1个，在集水井2内布置1个水泵。
（3）同理在集水井3～7内各布置2.5kW的水泵1个。
4.4基坑降排水施工要求与技术措施
（1）降排水施工前按城市建设有关规定需提前到相关部门办理市政排水排污手续。
（2）降排水设备配置应满足降排水设计方案要求。
（3）供电电源及供电线路要采取相应的安全保护措施，配电箱需要编号，加安全护栏、悬挂专业警示牌，并应做好防雨防雷保护。
保证降水期间抽水连续作业，防止突然
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