施工降水專項(xiàng)方案標(biāo)準(zhǔn)版經(jīng)濟(jì)不合理

1、一、編制依據(jù)1.1中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司提供的北京地鐵亦莊線工程宋家莊站初步設(shè)計(jì)編制相關(guān)文件及技術(shù)要求；1.2由中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司提供北京地鐵亦莊線工程宋家莊站初步設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)文件（2008年7月22日）；1.3北京市勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司編制的北京市軌道交通亦莊線工程宋家莊站巖土工程勘察報(bào)告（詳勘）2007地鐵詳勘 YZS1；1.4北京市地質(zhì)工程勘察院編制北京地鐵亦莊線工程總體設(shè)計(jì)第二篇 土建方案 第一冊(cè) 車站工程 第六分冊(cè) 車站降水；1.5北京地鐵亦莊線先期開工車站及區(qū)間降水方法設(shè)計(jì)咨詢報(bào)告專家評(píng)審會(huì)專家意見（2007年9月）；1.6建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程（DB11/489-

2、2007）；1.7建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程（JGJ120-99）；1.8北京市建設(shè)工程施工降水管理辦法；1.9北京市建設(shè)工程施工降水管理辦法實(shí)施細(xì)則；1.10地下鐵道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范（GB50299-1999）；1.11地下鐵道、輕軌交通巖土工程勘察規(guī)范（GB 503071999）。二、工程概況及周邊環(huán)境條件北京地鐵亦莊線（L2線）是北京市城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃中連接北京市中心城和亦莊新城的輕軌線路，線路基本沿北京市東南復(fù)合交通走廊布設(shè)，途經(jīng)豐臺(tái)、朝陽(yáng)、大興三個(gè)轄區(qū)和亦莊開發(fā)區(qū)。亦莊線宋家莊站為地下二層一島兩側(cè)車站，北側(cè)為地鐵5號(hào)線宋家莊站。車站有效站臺(tái)中心里程為右線K0+115m，車站有效站臺(tái)右

3、線中心軌頂高程為25.711m。結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)段總寬度為54.41m，總高為13.33m，車站總長(zhǎng)為261.35m。頂板覆土厚度與在建5號(hào)線車站相同，為1.82.35m左右，基坑開挖深度為16m左右，車站主體結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)段開挖寬度為54.41m。車站起始里程K0+0.000m，終點(diǎn)里程K0+250.300m。本工程基坑開挖深度內(nèi)共涉及兩層地下水，主要受第1層潛水及第2層層間水影響，因此本次降水方案擬對(duì)這兩層水進(jìn)行抽降。宋家莊站工程基坑開挖20m范圍內(nèi)管線全部進(jìn)行拆改移，降水井施工不考慮管線影響。本站設(shè)計(jì)降水管井全部布設(shè)在結(jié)構(gòu)施工圍擋內(nèi)，降水施工不考慮對(duì)周圍道路影響。宋家莊站降水采用群井抽水，因降水目的層

4、滲透系數(shù)小，其降水影響半徑較小，且抽水量不大，經(jīng)計(jì)算本站點(diǎn)周邊由于降水形成的地下水位下降而引起的地面沉降不大于5mm。車站西側(cè)緊臨鑫兆雅園，為確保在降水施工過(guò)程中既有建筑物的安全使用，在鑫兆雅園布設(shè)建筑物沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。三、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件根據(jù)北京市勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司編制的北京市軌道交通亦莊線工程宋家莊站巖土工程勘察報(bào)告（詳勘）2007地鐵詳勘 YZS1，本場(chǎng)地工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件如下：（一）工程地質(zhì)條件本次勘察的控制性勘探孔最大深度為45.00m。按照地層沉積年代、成因類型及巖性名稱，將本次勘察深度范圍內(nèi)地層自上而下可分為人工堆積層、新近沉積層及第四紀(jì)沉積層共三大類，按地層巖

5、性及其物理力學(xué)性質(zhì)進(jìn)一步分為12個(gè)大層及其亞層，有關(guān)各土層的巖性特征分述如下。人工填土層：粉土質(zhì)素填土層：黃褐色，稍密，濕，含磚、灰渣，局部為細(xì)砂填土、粉質(zhì)粘土填土夾層；雜填土1層：雜色，稍密，稍濕濕，磚渣、灰渣、碎石，局部為生活垃圾；粉質(zhì)粘土質(zhì)素填土2 層：黃褐色，稍密，稍濕濕，磚渣、灰渣，粉土質(zhì)素填土夾層。該層厚度變化較大，一般厚度 1.004.70m，土質(zhì)不均，工程性質(zhì)差。新近沉積層：粉土層：褐黃色灰黃色，中密密實(shí)，稍濕濕，局部為粉質(zhì)粘土、粉砂夾層；粉質(zhì)粘土1 層：褐黃色黃褐色，中密，濕飽和，有粉土、粉砂夾層。該層層頂標(biāo)高 35.1538.54m。細(xì)砂、粉砂層：褐黃色灰黃色，中密密實(shí)，濕

6、飽和，含云母、氧化鐵、少量圓礫。該層層頂標(biāo)高 32.9837.17m。第四紀(jì)沉積層：粉質(zhì)粘土層：褐黃色，中密，濕飽和；粉土1 層：褐黃色，中密密實(shí)，濕飽和，局部為粉質(zhì)粘土、細(xì)砂夾層；細(xì)砂、粉砂2層：褐黃色，中密，濕飽和，該層層頂標(biāo)高 31.8834.90m。粉質(zhì)粘土層：褐黃色，中密，濕飽和，局部為粉土、粉砂夾層；粉土1層：褐黃色，中密密實(shí)，濕飽和，局部為粉質(zhì)粘土夾層；粘土2層：褐黃色，中密，濕飽和，細(xì)砂、粉砂3層：褐黃色，中密密實(shí)，飽和，該層層頂標(biāo)高 25.9727.46m。細(xì)砂、粉砂層：褐黃色，密實(shí)，飽和，含云母、氧化鐵、少量圓礫。粉土1層：褐黃色，密實(shí)，濕飽和。該層層頂標(biāo)高 20.1822

7、.15m。粉質(zhì)粘土層：褐黃色，中密，濕飽和，局部有粘土、粉土夾層；粉土1層：褐黃色，密實(shí)， 濕飽和，含云母，氧化鐵。該層層頂 標(biāo)高 18.1420.68m。細(xì)砂、中砂層：褐黃色，密實(shí)，飽和；卵石、圓礫1層，雜色，密實(shí)，飽和，級(jí)配較好；粉質(zhì)粘土2層：褐黃色，中密，濕飽和；粉土3層：褐黃色，密實(shí)，濕飽和，含云母、氧化鐵。該層層頂標(biāo)高 16.1118.45m。卵石、圓礫層：雜色，密實(shí)，飽和，亞圓形，級(jí)配較好，含中砂約 2030，屬低壓縮性土；細(xì)砂、中砂1層：褐黃色，密實(shí)，飽和，含云母、少量圓礫。該層層頂標(biāo)高 9.049.89m。粉質(zhì)粘土(11)層：褐黃色，中密，濕飽和，局部有粉土、粉砂夾層；粉土(1

8、1)1層：褐黃色， 密實(shí)，濕飽和，含云母、氧化鐵。該層層頂標(biāo)高3.94m。卵石(12)層：雜色，密實(shí)，飽和，亞圓形，級(jí)配較好，含中砂約30。該層層頂標(biāo)高 0.342.78m。粉質(zhì)粘土(13)層：褐黃色，中密，濕飽和，局部為粉土夾層；粉土(13)1層：褐黃色，中密密 實(shí)，濕飽和，含云母、氧化鐵。該層層頂標(biāo)高-4.11-2.72m。（二）水文地質(zhì)條件根據(jù)詳勘報(bào)告，場(chǎng)區(qū)共存在4層地下水，各層水的埋深、分布見下表：地下水性質(zhì)、埋藏深度及滲透系數(shù)一覽表層序地下水性質(zhì)水位埋深（m）水位標(biāo)高（m）觀測(cè)時(shí)間含水層巖性特征滲透系數(shù)（m/d）第1層潛水5.506.4033.1834.062007年8月上旬9月上旬

9、第3大層中的砂土層56.3033.612007年11月下旬第2層層間水10.1029.682007年5月上旬第4大層中的粉土層0.58.009.7029.8431.692007年8月上旬9月上旬8.009.2030.4931.862007年11月下旬第3層潛水承壓水23.1024.0015.7716.682007年5月上旬第8大層砂土、卵礫石層/23.0025.3014.2816.652007年8月上旬9月上旬23.2026.0013.8615.812007年11月下旬第4層承壓水25.8013.742007年8月上旬9月上旬第12大層卵礫石、砂土層/場(chǎng)區(qū)第1層水天然動(dòng)態(tài)類型為滲入蒸發(fā)、徑流型

10、，主要接受大氣降水入滲、農(nóng)林灌溉水入滲和地表水體滲漏補(bǔ)給，并以蒸發(fā)、徑流方式排泄。水位年變幅為2.003.00m。場(chǎng)區(qū)第2層水天然動(dòng)態(tài)類型為滲入徑流型，以越流補(bǔ)給、地下水側(cè)向徑流補(bǔ)給為主，排泄方式主要為側(cè)向徑流和越流。水位年變幅為1.003.00m。場(chǎng)區(qū)第3、4層水天然動(dòng)態(tài)類型為滲入徑流型，以地下水側(cè)向徑流補(bǔ)給、越流補(bǔ)給為主，并以側(cè)向徑流、人工開采為主要排泄方式。水位年變幅為3.005.00m。本工程典型的地質(zhì)剖面見下圖：四、不采用帷幕隔水方法理由和依據(jù)4.1計(jì)算基坑涌水量4.1.1計(jì)算基坑等效半徑(r 0)r0 =0.565(K)1/2 =0.565×124001/2= 62.92

11、(m)式中：K矩形或不規(guī)則形狀基坑面積。4.1.2計(jì)算降水井影響半徑(R)潛水 (第三大層中的砂土層)： R1=2S1（k1H1）1/2= 2×0.6×(5×0.6) 1/2 =2.08 (m)層間水 (第四大層中的粉土層)： R2=2S2（k2H2）1/2=2×1.5×(0.5×1.5) 1/2 =2.60(m)式中：k土層滲透系數(shù)；S設(shè)計(jì)降水深度；H含水層厚度。4.1.3基坑涌水量(Q)潛水完整井： 1.366k1·(2H1-S1)S1 Q1 = =174.08 (m3d)lg(R1+r0)r0 1.366k2·

12、;(2H2-S2)S2 Q2 = =87.39 (m3d)lg(R2+r0)r0 基坑涌水量Q = Q1 + Q2 = 261.5 (m3d)。4.1.4總抽水量(Qz )預(yù)計(jì)總抽水時(shí)間為300天，查表得抽水折減系數(shù)1=0.7。Qz=1Q d = 54915 m34.2帷幕隔水選型及方案設(shè)計(jì)如采用旋噴樁止水帷幕設(shè)計(jì)方案如下：護(hù)坡樁樁徑800mm1000mm，樁間距1300mm1500mm，護(hù)坡樁樁頂分別位于地面下2.10m及地面。旋噴樁樁徑550mm，樁長(zhǎng)12.0m或14.0m，兩護(hù)坡樁間布置一根或兩根旋噴樁，旋噴樁咬合寬度200mm，與護(hù)坡樁咬合寬度不小于75mm。共計(jì)布設(shè)旋噴樁854根。詳

13、見護(hù)坡樁+旋噴樁止水帷幕平面布置圖、剖面圖。4.3帷幕隔水增加工程造價(jià)（T）護(hù)坡樁支護(hù)系統(tǒng)造價(jià)：T1-1 = 26817194.00元旋噴樁止水帷幕總造價(jià)：T1-2 = 854根×12m/根×300元/m = 3074400.00元施工降水造價(jià)T2 = 150S =150×12400 = 1860000.00元帷幕隔水增加的工程造價(jià)：T= 0.25T1-1T1-2T2 =0.25×2681719430744001860000=7893698.5元4.4經(jīng)濟(jì)合理性比較帷幕隔水增加的工程造價(jià)（T）與減少抽水總量（Qz）比值(M)M = T / Qz =789

14、3698.5 / 54915 = 143.7（元/ m3）M50元/立方米，可認(rèn)定為采用帷幕隔水經(jīng)濟(jì)不合理，可進(jìn)行施工降水。五、降水和排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)5.1降水系統(tǒng)設(shè)計(jì)沿基坑外側(cè)布置降水井,井中心線距基坑開挖上口線3.0m，井間距7m，兩期共布置降水井（含疏干井）118口，詳見降水井平面布置圖。井身構(gòu)造：井深20m，井徑600mm，井管400無(wú)砂水泥管，過(guò)濾器與井管材料相同，孔隙率2530%，濾管外包一層80目尼龍網(wǎng)，濾料：粒徑37mm水洗濾料。5.2排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)水泵：采用揚(yáng)程大于24m潛水泵。排水總管：采用直徑200mmPVC管，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)排水出口位置，沿降水井周邊布置。排水管線坡度不小于1。5.

15、3觀測(cè)井設(shè)計(jì)在基坑內(nèi)選擇4口疏干井作為觀測(cè)井，見降水井平面布置圖。觀測(cè)井結(jié)構(gòu)與降水管井相同，詳見降水井剖面圖。六、降水管井施工6.1測(cè)放井位點(diǎn)根據(jù)施放的基礎(chǔ)軸線、控制點(diǎn)以及北京市軌道交通亦莊線工程宋家莊站降水井平面布置圖，施放降水井井位點(diǎn)。放點(diǎn)工作完成后，報(bào)請(qǐng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師進(jìn)行檢查驗(yàn)收。6.2井點(diǎn)位置物探復(fù)查由專職物探技術(shù)人員對(duì)施放后的井點(diǎn)位置進(jìn)行管線復(fù)查，結(jié)合已有的管線資料以及物探資料再次復(fù)核井位，確保降水井施工對(duì)地下管線無(wú)任何影響。6.3鉆機(jī)成孔鉆進(jìn)采用清水鉆進(jìn)，自造泥漿護(hù)壁，一徑到底。施工中泥漿池采用現(xiàn)場(chǎng)圍堆方案，成孔后清理外運(yùn)。6.4下井管、填濾料終孔并由質(zhì)檢員檢查孔深及泥漿比重合格后

16、，下入井管。井管選擇按設(shè)計(jì)圖紙要求。下管時(shí)確保井管連接順直、牢固。井管接口部位纏裹塑料布，砂卵石層位置包裹砂網(wǎng)。濾料采用粒徑37mm的水洗石屑，填料至地面以下3.0m后用粘土封孔；填料時(shí)應(yīng)從孔口四周均勻填入，嚴(yán)禁用手推車直接倒入，防止井管歪斜、濾料蓬塞。6.5洗井下管填料后，24小時(shí)內(nèi)及時(shí)洗井。采用空氣壓縮機(jī)氣舉法洗井，反復(fù)清洗直至水清，出水量正常為止，之后用泥漿泵二次抽洗，直至水清砂凈。6.6技術(shù)要求6.6.1井位要求（1）井位施放時(shí)必須詳細(xì)調(diào)查核實(shí)場(chǎng)區(qū)地下管線分布情況，當(dāng)無(wú)法確定時(shí)可采用人工開孔的方法，當(dāng)確認(rèn)地下無(wú)各種管線后方可施工；（2）為避開各種障礙物，降水井間距可作局部調(diào)整，但間距最

17、大不應(yīng)超過(guò)10m，且降水井總量不得減少。本工程屬于明挖施工，應(yīng)先施工支護(hù)樁后施工降水井；（3）站體開挖施工前，降水井的布設(shè)應(yīng)已形成封閉。6.6.2井身結(jié)構(gòu)誤差要求（1）井徑誤差±20mm；（2）垂直度誤差1%；（3）井深應(yīng)滿足井結(jié)構(gòu)圖中文字說(shuō)明部分的要求。填料要求（1）含水層段礫料應(yīng)具有一定的磨圓度，礫料含泥量（含石粉）3%，粒徑24mm；（2）要避免填料速度過(guò)快或不均造成濾管偏移及濾料在孔內(nèi)架橋現(xiàn)象，洗井后濾料下沉應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充濾料，要求實(shí)際填料量不小于95%理論計(jì)算量。 6.6.4洗井要求（1）洗井要求達(dá)到“水清砂凈”；（2）下管、填料完成后應(yīng)立即進(jìn)行洗井，成井洗井間隔時(shí)間不能超過(guò)8

18、小時(shí)； （3）建議采用隔離塞分段洗井，如果泥漿中含泥砂量較大，可先進(jìn)行撈渣，再進(jìn)行洗井；（4）當(dāng)常規(guī)洗井效果不好時(shí)，可加洗井劑浸泡后再洗井。6.4.5抽水要求（1）開挖至地下水位標(biāo)高前的超前抽水時(shí)間不少于20天； （2）抽水含砂量控制：為防止因抽地下水帶出地層細(xì)顆粒物質(zhì)造成地面沉降，抽出的水含砂量必須保證：粗砂含量<1/5萬(wàn)；中砂含量<1/2萬(wàn)；細(xì)砂含量<1/1萬(wàn)；（3）首次（洗井后抽水前）含砂量檢測(cè)合格后，在抽水期間間隔時(shí)間不超過(guò)3個(gè)月定期進(jìn)行含砂量檢測(cè)，異常情況下應(yīng)根據(jù)情況加密檢測(cè)次數(shù)。七、管井降水對(duì)施工安全和環(huán)境影響的評(píng)估本工程降水目的層為第一層潛水和第二層層間水。對(duì)環(huán)

19、境的影響主要在于水位降低致使周邊建筑物產(chǎn)生附加沉降；成井及抽水過(guò)程中由于細(xì)顆粒流失形成地下空洞。降水施工過(guò)程中，必須采取如下措施，將影響控制在允許范圍內(nèi)。7.1分層總和法計(jì)算附加沉降第一層潛水抽降引起附加應(yīng)力：層頂：0，層底：p01=w×H1=10×0.6=6kPa，層厚：0.6m。第二層層間水抽降引起附加應(yīng)力：層頂：6kPa，層底：p02=p01w×H2=21kPa，層厚：1.5m。第一層潛水位于細(xì)砂、粉砂層，壓縮模量ES = 27MPa；第二層潛水位于第四大層的粉土層即粉土1層，壓縮模量ES = 15MPa。按疏干計(jì)算：總沉降量S = Hi×i/ E

20、Si =1/2×0.6×6/271.5×(216) /15 =1.42mm。由于總沉降量較小，因此可不進(jìn)行差異沉降計(jì)算。降水井抽水過(guò)程中，須對(duì)周邊高達(dá)建筑物進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)，沉降監(jiān)測(cè)方法及周期須符合相關(guān)規(guī)范要求，另行編制。7.2對(duì)周邊環(huán)境的影響根據(jù)上述7.1計(jì)算，由于基坑降水引起的地面沉降總沉降量1.31mm，滿足周圍環(huán)境要求。7.3防止降水井施工和抽水產(chǎn)生地下空洞的措施1.管井成孔采用反循環(huán)鉆機(jī)成孔，地層自造漿護(hù)壁，預(yù)防塌孔，防止土顆粒流失。2.嚴(yán)格控制含砂量：選擇優(yōu)質(zhì)的無(wú)砂砼濾管，外包一層80目尼龍網(wǎng)，防止土顆粒流失。含砂量降水初期控制在半小時(shí)內(nèi)含砂量小于1/10000；