轨道交通区间风井基坑降水施工技术方案

文摘 2025-01-21 20:05 湖北

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第1章编制依据

1.1 编制依据

（1）轨道交通工程凤区间1号风井详细勘察阶段岩土工程勘察报告；

（2）轨道交通工程施工图设计区间1号风井结构第一册《围护结构》；

（3）《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》（建质[2009]87号）；

（4）轨道交通工程临时用电施工组织设计；

（5）施工规范及验收标准如下：

《岩土工程勘察规范》（GB50021-2009）；

《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）；

《建筑与市政工程地下水控制技术规范》（JGJ 111-2016）；

《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-2012）；

《关于严厉查处地铁建设中各类违规、违章作业行为的紧急通知》成都铁建（2016）67号；

《进一步加强地铁施工降水顶管及市政管线深沟槽工程等重大危险源管理的通知》（成地铁建<2014>115号）；

（6）其他

成地铁建［2013］69号关于发布《成都地铁建设工程工地应急抢险物资标准配置清单（暂行）》的通知；

施工现场勘测调查、采集、咨询所获得的数据资料。

1.2 编制范围

本方案适用于区间1号风井降水工程。

1.3 编制目的

通过降水，保证基坑无水作业。

第2章工程概况

2.1 工程位置

轨道交通工程区间1号风井位于一苗圃园内，周边无明渠、河流等地表排水路径。

图 2.1 1号风井地理位置示意图

2.2 工程概述

风井两侧区间采用盾构法施工，兼做盾构始发井，大里程端为盾构始发，小里程端为盾构接收。风井为地下二层结构，标准段宽度为29.5m，长度66.6m，总建筑面积约2000m²，基坑深度约为20m，顶板覆土埋深约4.0m。支护体系采用围护桩+钢管内支撑围护体系，采用明挖顺作法施工。

图2.2 1号风井总体平面图

2.3 工程地质

区间1号风井，位于岷江水系Ⅰ级阶地，上覆第四系全新统粉质粘土（Q₄^al），厚1～2m；其下依次为上更新统冲积层（Q₃^fgl+al）卵石土，中密～密实，厚度较大，未见底，卵石成份主要为中等风化～强风化花岗岩、石英砂岩、石灰岩，磨圆度较好，以亚圆形为主，少量圆形，分选性差。卵石含量约占70～80%，粒径一般2-15cm，砾石含量约占10～20%，余为细、中砂充填。各土层特性如下：

（1）第四系全新统人工填筑土（Q₄^ml）

<1-2>人工填土（Q₄^ml）：灰褐、浅黄色等杂色，干燥，结构松散，主要成分为黏土、卵石、建渣等，多含生活垃圾或砖块等建筑垃圾，场地内普遍分布，厚薄不均，层厚度约0～1.0m，填筑时间约为5年左右。

（2）第四系全新统冲积（Q₄^al）

<2-3>粉质黏土（Q₄^al）：黄褐色、灰褐色，硬塑，局部可塑，粘性较差，韧性一般，干强度高，局部地段缺失，层厚为0.8～3.7m。

<2-5-1>松散-稍密粉细砂（Q₄^al）：黄褐色，松散、松散～稍密，稍湿～饱和，分选性较好。层厚0.5~3.0m，呈透镜状状分布于粉质黏土、粉土之下，局部场地可见。

（3）第四系上更新统冰水沉积（Q₃^fgl+al）

<3-5-2>中密中砂（Q₃^fgl+al）：黄褐色，中密，饱和，分选性较好，层厚0.6～3.2m，矿物成份以长石、石英为主，次为云母片、岩屑及暗色细颗粒矿物。呈透镜状分布于卵石土层中。

<3-8-1>稍密卵石土（Q₃^fgl+al）：青灰色、灰白色，稍密，饱和，粉细砂充填，卵石成份主要为石英岩、花岗岩，呈圆状，亚圆状，分选性差，层厚3.3～9.0m，场地内普遍分布。

<3-8-2>中密卵石土（Q3fgl+al）：青灰色、灰白色，中密，饱和，粉细砂或中砂充填，卵石成份主要为石英岩、花岗岩，呈圆状，亚圆状，分选性差，层厚3.0～9.9m，场地内普遍分布。

<3-8-3>密实卵石土（Q3fgl+al）：青灰色、灰白色，密实，饱和，卵石粒径20～150mm为主，最大可达250mm，粉细砂或中砂充填，卵石成份主要为石英岩、花岗岩、石灰岩，呈圆状，亚圆状，分选性较差。层厚较大，场地内普遍分布，本次勘察范围内钻孔皆未见底，呈层状分布于基岩之上。

根据详勘报告，基坑从上至下地层分布情况如下：杂填土<1-2>、粉质粘土<2-3>、粉细砂<3-4-1>、稍密卵石土<3-8-1>、中密卵石土<3-8-2>、密实卵石土<3-8-3>。

图2.3 1号风井右线（南侧）地质纵剖图

图2.3 1号风井左线（北侧）地质纵断面图

图2.3 地质剖面分段平面图

图2.3 1-1地质剖面示意图

图2.3 2-2地质剖面示意图

图2.3 3-3地质剖面示意图

2.4 气象条件

项目当地属中亚热带湿润气候区，四季分明，气候温和，雨量充沛，夏无酷暑，冬少严寒。多年平均气温16.2°C，极端最高气温38.3°C，极端最低气温－5.9°C；多年平均降雨量947.0mm，年降雨日104天，最大日降雨量195.2mm，降雨主要集中在5～9月，占全年的84.1%；多年平均蒸发量1020.5mm；多年平均相对湿度82%；多年平均日照时间1228.3h；多年平均风速1.35m/s，最大风速14.8m/s，极大风速27.4m/s（1961年6月21日），主导风向NNE。

2.5 水文地质

根据项目区域水文地质资料及地下水的赋存条件，1号风井所在场地地下水主要有两种类型：一是赋存于填土层的上层滞水，二是第四系砂卵石层的孔隙水。

1）上层滞水

上层滞水呈透镜体状分布于地表，赋存于地表填土层，大气降水和附近居民的生活用水为其主要补给源。水量变化大，且不稳定，对工程有一定影响。

2）第四系孔隙水

拟建场地内砂卵石层较厚，且成层状分布，其间赋存有大量的孔隙水，其为潜水，水量、水位较稳定，在卵石土层中大气降水和区域地表水为其主要补给源，对工程影响大。

1号风井沿线地下水位埋深约3.8～5.0m，变化较小，主要为砂土、卵石土中赋存的孔隙潜水，水量较大。

2.6 地下水的补给、径流、排泄及动态特征

地区充沛的降雨量（多年平均降雨量947mm，年降雨日达140天），构成了地下水的重要补给源之一。本区段地势呈北西略高、南东略低，相对高差70余米，地下水总的流向为北西向南东，区段地下水主要由大气降水、地表河流补给，由高处向低谷径流，在低处以泉、井等方式出露，局部地段可能反渗补给地表水。

1号风井所在场地地下水具有埋藏浅，季节性变化明显，水位线起伏较小的特点。根据区域水文地质资料，成都地区丰水期一般出现在7、8、9月份，枯水期12、1、2月份，以8月份地下水位埋深最浅，其余月份为平水期。根据本阶段勘察，该场地范围内地下水静止水位埋深约为3.80～5.00m，稳定水位高程509.98～514.93m。据四川省地矿厅环境地质监测总站对成都市地下水动态长期观测资料，在天然生态状况下，丰水期地下水位正常埋深约为3m，历史最高水位埋深约为2.0m；地下水位年变幅约为1～3.0m。

2.7 各土层的渗透系数

根据详勘报告，本工程基坑开挖范围内地层在垂直剖面上，自上而下为人工填土，粉质黏土，砂层，卵石层，主要岩土层的渗透性参数见下表。

2.8 与邻近建筑物的关系

表2.8 1号风井周边建筑物统计表

图 2.8 1风井周边建筑物示意图

2.9 施工特点分析

1号风井位于苗圃内，周边环境简单，周边均为低矮建筑，房屋基础形式为浅埋条形基础或无基础，对地面沉降控制要求高，降水过程中要加强监测，按需降水，避免过量降水造成地面沉降。

第3章施工总体部署

3.1 降水方案选择

根据初步勘测报告，结合区间1号风井基坑的情况及类似施工经验，1号风井基坑降水工程拟采用坑外井管降水的方式。

3.2 施工安排

风井共12口降水井，拟投入2台冲击钻，单台机械作业效率为2天/口井，总工期12天，降水井施工顺序为：JS-01→JS-02→GC-01→JS-03→JS-04→JS-05，JS-06→JS-07→GC-02→JS-08→JS-09→JS-10。

图3.2 1降水井施工顺序图

3.3 进度计划

根据基坑开挖需要，降水施工在基坑开挖10天前完成施工，降水井施工工期12天。为了保证节点工期及工程总工期目标的实现，降水连续进行，确保结构施工时，水位低于结构施工开挖面1m，直至结构整体施工完成停止降水。

降水井施工时间：2017.5.10～2017.5.22

降水井运行时间：2017.5.20～2017.9.20

3.4 材料与设备计划

表3 1设备计划表

第4章施工工艺技术

4.1 井管降水方案

4.1.1 降水井设计

根据计算（见附件一），风井共需要布置10口降水井，沿风井长度方向共布置10口降水井降水井深度29.8m（不含突出地面20cm），距离围护桩净距1m，同时在2#和3#降水井、7#和8#降水井之间个设置1个水位观测井兼备用井，规格型号跟降水井一致。

图4.1-1降水井平面布置示意图

图4.1-2右线降水井剖面示意图

图 4.1-3 左线降水井剖面示意图

4.1.2 井管结构设计

（1）井口：井口高于周边地面0.2m，以防止地表水倒灌至井内。

（2）井壁管：井壁管均采用砼管，井壁管的直径为φ300mm（内径），外径为φ360mm。

（3）过滤器（滤水管）：滤水管采用混凝土滤水管，长度为10m（JS-10孔见图4.1-3），尽量将滤水管布置在密实卵石土地层中，并避开砂层。滤水管外包两层尼龙滤网，紧贴管壁的为50目密目网，外面一层为100目密目网，密目网用铜丝固定在井管上，铜丝竖向间距0.2m。

（4）沉砂管：沉砂管设在滤水管底部，直径与滤水管相同，长度为2.5m（JS-10孔见图4.1-3）。

（5）填滤料：滤水管周围围填磨圆度较好的直径3～10mm的圆砾石。

（6）重复使用空压机洗井，直至满足出水含砂率<0.01‰，不致使泥砂带出引起地层下沉。

图4.1-4 降水井管大样图

4.1.3 水泵选择

根据基坑涌水量、单井出水量的计算结果及设计降深，选用QS40-39/2型潜水泵。水泵流量40 m³/h，扬程39m，电机功率7.5kW，单泵日抽水量为40×24＝960m³/d。抽水过程中，每井一台水泵，铸铁管或胶管，配上一个控制井内水位的自动开关，在井口安装阀门以便调节流量的大小，阀门用夹板固定，井点系统预留3台水泵备用。

4.1.4 工艺流程

在场地提供工作面后马上准备施工人员、机械设备、材料进场进行施工，施工工艺流程如下：

4.1.5 井管施工

4.1.5.1 施工准备

（1）场地打围

施工场地采用围挡进行封闭，围挡均采用成都地铁新型围挡结构，围挡标准如下：

①围挡主体--企口型彩钢构件：构件规格：100mm×100mm×1mm方形矩管立柱、颜色为紫灰色、0.4mm企口型彩钢板、颜色淡灰色、53mm×25mm×1mm镀锌钢板上下U型横框颜色紫灰色；

②围挡基础采用1m宽，厚度10cm的C20砼整平。

③加固结构--背条、斜支撑:构件规格：40mm×40mm×2mm角形钢；

④警示挡脚板：构件规格：正面宽度180mm厚度0.5mm的镀锌钢板、黑红相间警示带；

⑤网印地铁Logo图案及文字：构件名称：网印地铁Logo规格：600mm×500mm、文字规格：1200mm×1000mm；

⑥球形灯、警示灯具（含光源）：构件规格：Φ250球形灯、Φ20PVC线管、3×2.5mm²铜芯线；

图4.1-6围挡正立面图

（2）临水、临电

前期施工用水采用场外原有水井及罐车输送供水。场区安设1台630KVA和1台250KVA的变压器。另外设1台250KW柴油发电机作为备用电源，备用电源主要供降水排水用电设备供电，柴油发电机采用马达启动方式启动，以满足紧急停电时施工用电需求。

（3）准备材料、落实人员，现场三通一平，钻机进场。

（4）砌筑泥浆池：泥浆池的大小按泥浆池计划共用的打井数量和排渣量综合确定。一般每2~3口井共用一个泥浆池。

4.1.5.2 测量放样

根据降水井平面布置图测放井位，井位测放完毕后应做好标记，方便后面施工。如果布设的井点存在地面障碍物，应当设法清除障碍物，以利于钻井的进行。若地面障碍物不易清除或受其他施工条件的影响，无法在原布设井位进行施工时，应与技术员及时沟通并采取其他措施，必要的时候可对井位作适当调整。

4.1.5.3 埋设护筒

护筒采用6mm厚钢板制作，长度3m，内径宜比孔径大10cm。钢护筒埋设前及埋设过程中，应及时测量监控，以确保埋设位置准确。护筒周边应采用粘土分层对称回填、夯实。

4.1.5.4 泥浆制备、循环

由于降水井所处地层为砂卵石地层，地下水渗透系数大，采用冲击钻成孔容易塌孔，拟采用粘土造浆，泥浆池循环。

4.1.4.5 钻机安装、就位

首先用石棉线通过护筒的直径方向交叉定出桩孔中心，利用护桩检查桩孔的中心位置是否正确，然后调整钻架，使钻架上的起吊滑轮线、冲击锥中心和桩孔中心三者在同一铅垂线上，其偏差不得大于20mm。

4.1.5.6 钻进成孔

降水井开孔孔径为Φ600mm，一径到底。钻进开孔时应吊紧大钩钢丝绳，轻压慢转，以保证开孔钻进的垂直度，成孔施工时采用泥浆池内用优质钠基膨润土造浆，通过泥浆泵输送至孔内，钻进过程中泥浆密度控制在1.10~1.15，当提升钻具或停工时，孔内必须压满泥浆，以防止孔壁坍塌。

4.1.5.7 井管安装

每口降水井采用12节混凝土管，每节井管长2.5m，从下到上的依次为1节沉砂管+4节滤水管（砼花管）+7节砼实管，其中滤水管用2层密目网包裹。井管采用25t汽车吊吊装。

井管进场后，应检查过滤器的缝隙是否符合设计要求。下管前必须测量孔深，孔深符合设计要求后，开始下井管，下管时在滤水管上下两端各设一套直径小于孔径5cm的扶正器（找正器），以保证滤水管能居中，井管焊接要牢固，垂直，下到设计深度后，井口固定居中。

4.1.5.8 填充滤料

井管吊放好后沿井管周围均匀投放滤料，滤料为3～10mm无棱角的卵（砾）石，滤料沿井管外四周均匀填入，填至地面以下0.2m。滤料投放前应清孔稀释泥浆。当投放滤料管口有泥浆水冒出或向管内灌水能很快下渗时为渗水性能合格。

4.1.5.9 井口封闭

在滤料的围填面上采用优质粘性土围填至地表，然后在井口管外做好封闭工作。需补充滤料时，先将粘土挖除，补充完毕后再回填。

4.1.5.10 洗井

采用空压机法洗井，其施工要点如下：

围填工作结束用空压机即“空气吸泥”的方法将井内沉淀物清洗干净，其原理是当压缩空气通过进气管通到排水管下部时，排水管中变成气水混合物密度小于排水管外的泥水混合物密度，这样管内外产生压力差，排水管外的泥水混合物，其密度随掺气量的增加而降低，三相混合物不断被带出井外，滤料中的泥土成分越来越少，直至清洗干净。当井管内泥砂多时，可采用“憋气沸腾”来破坏泥皮和泥砂滤料的粘结力，直至井管内排出的水由浑为清，达到正常出水量为止。

4.1.5.11 水泵、管路安装及试抽

（1）沿围挡铺设电缆和电闸箱，做到单井单控电源，并安装时间水位继电自动抽水装置和漏电保护系统。

（2）潜水泵用绝缘材料绳吊放至距井底0.5m，接通电源。

（3）基坑周边修筑400mm×450mm的水沟与沉砂池，排水沟与修筑的沉砂池形成排水系统，从降水井抽出来的水采用φ75的钢管通过单向阀集中排入Φ300mm的波纹管（断面过水能力约5500m³/d），波纹管跟排水沟同沟敷设，中间用15cm厚混凝土隔板隔离，统一汇入沉砂池，经沉淀后用于施工场地的临时用水。

图4.1-7 排水系统平面布置图

图4.1-8排水系统布置剖面图

4.1.5.12 降水井施工质量保证

（1）降水井质量保证措施

1）成孔时精心施工，杜绝塌孔事故发生，防止因塌孔而危及周围建筑物安全；成孔保证孔径上下一致，圆顺垂直，防止井孔缩径、倾斜；

2）各节井管焊接时上下管应对准，保证上下同心、焊接严密，不透水、不漏气；降水设备的管道、部件和附件等，在组装前必须经过检查和清洗，滤管在运输、装卸和堆放时应防止损坏滤网；

3）洗井采用空压机洗井，每口井洗井不少于两次，空压机洗井不少于2个小时，达到正常出水时含砂率小于0.01‰；

4）抽水前统一测一次各井静止水位，抽水开始后，水位未达到设计降水深度以前，每天观测三次水位（根据观测数据绘制水位降深值S与时间t过程曲线图分析水位下降趋势，预计降水深度要求所需时间），达到以后每天观测一次；

5）控制单井出水量及抽水强度，减小降水影响范围；

6）根据水位、水量观测记录，查明降水过程中的不正常状况及其产生的原因，及时提出调整补充措施，确保达到要求的降水深度；

7）抽水设备定期保养，降水期间不得随意停抽；降水井系统设双电源供电，除采用市政电力外，配备发电机组，市政停电时采用发电机组供电；

8）注意保护井口，防止杂物掉入井内，经常检查排水沟沉淀池，严禁渗漏；

9）更换水泵时测量井深，掌握水泵安装的合理深度，防止埋泵。

（2）成孔过程中泥浆处理措施

为了避免在降水井成孔施工过程中泥浆渗漏，给周围环境造成污染，对市民带来不便。特制定以下泥浆处理措施：

1）现场采用砖砌泥浆池，尺寸为7×3×2m。

2）在打井过程中，工人必须随时观察泥浆池的稳定性以及泥浆液面标高，泥浆面必须低于泥浆池上口30cm。

3）在洗井过程中，必须采用泥浆泵及泥浆管将泥浆排放到挖好的沉淀池内，由泥浆车直接抽排外运。

4）每口井施工结束后，必须及时清理好施工现场，做好文明施工工作。

4.1.5.13 降水井质量检验标准

为了保证降水正常运行，需在降水井施工完成后对其质量进行检验，检验标准如下表所示：

表4.6-1管井施工质量检验标准

4.1.6 降水试验

随机选取一个降水井进行降水试验，旁边的降水井作为水位观测井，连续降水5天，若观测井中地下水位能维持在基底以下1m，说明降水井布置满足施工需求。

4.1.7 正式抽降水

试抽正常后进行正式降水，基坑开挖至地下水位标高前的超前抽水时间不少于10天。

4.1.8 降水运行与管理

（1）降水运行过程中，对各停抽的井及时做好水位观测工作，以便及时掌握地下水层水头的变化情况。

（2）在降水运行过程中当水头降至设计要求时，可适当调控降水井的开启数量，以控制水头的下降幅度，减少因降水而引起的地面沉降。

（3）降水运行期间，现场实行24小时值班制，值班人员应认真做好各项质量记录，做到准确齐全。并密切注意基坑开挖情况，如发现异常情况应及时采取有效措施，并立刻向有关负责人如实反映。做好施工用水及排水设施的管理，防止施工用水流入基坑。

（4）降水运行过程中对降水运行的记录，应及时分析整理，绘制各种必要图表，以合理指导降水工作，提高降水运行的效果。降水运行记录每天提交一份，如有停抽的井应及时测量水位，每天1~2次。

（5）降水的设备在施工前及时做好调试工作，确保降水设备在降水运行阶段运转正常。

（6）工地现场要备足抽水泵，并有一定的备用泵。使用的抽水泵要做好日常保养工作，发现坏泵应立即修复，无法修复的应及时更换。

（7）降水工作应与开挖施工密切配合，根据开挖的顺序、开挖的进度等情况及时调整降水井的运行数量。

（8）降水运行阶段，电源必须保证，工地设双电源，确保降水运行工作的连续性，以保证基坑施工安全。

（9）运行期间设置降水井检查井，并经常上下抖动水泵，防止水泵被掩埋。

4.1.9 停止降水时间

管井降水在压顶梁施工完成后，并将顶板覆土回填完成后方可停止降水作业。

4.1.10 降水井回填与封堵

1.1.10.1 工艺流程

4.1.10.2 施工方法

开始封堵施工前，须将井内的水位降至最低，利用汽车吊快速把水泵提出，将水井上部0.5m深范围内的井管用铁锤击破，露出外侧原状土层，然后开始进行水井封堵工作。

在井底至井口以下6m范围内处使用砂砾石料（采用砂、石级配混合料）回填；井口以下6m至井口以下2m井管范围内，采用25吨汽车吊，吊1.2m³吊罐回填准备好的C20混凝土，用振动器振捣密实；水井井口以下2m至井口范围，采用2%水泥土进行分层回填，分层厚度为30cm，人工夯实。

4.2 明排降水作业

在基坑冠梁顶部设置高出地面30cm，厚20cm的C30钢筋混凝土挡土墙封闭基坑，防止地表水倒灌基坑，挡水墙外侧地面采用C25混凝土硬化处理，根据现场实际在外侧沿基坑四周设置宽450mm，深400mm的排水沟，用于收集降雨形成的基坑外地表水。根据现场实际情况设置沉淀池，排水沟内积水经过沉淀池沉淀后，排入场外沟渠中。

4.3 施工降水注意事项

（1）基坑周边排水沟设置2‰的坡度，防止雨水流入基坑。

（2）针对水文地质分布情况加强引排措施。

（3）定期进行检查，其出水规律应“先大后小，先浑后清”。若出现异常情况，应及时进行检查。

（4）在正式开工前，由电工及时办理用电手续，并设置备用发电机，保证在抽水期间不停电。抽水应连续进行，由于中途长时间停止抽水，造成地下水位上升，会引起土方边坡塌方等事故。

（5）管井降水常见的问题、产生原因及处理方法见下表。

表4-1常见的问题、产生原因及处理方法

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