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1、岳、铁区间降水设计武汉市轨道交通四号线一期工程岳家嘴铁机村区间降水设计湖北中南勘察基础工程有限公司二OO九年十月湖北中南勘察基础工程有限公司二OO九年十月武汉市轨道交通四号线一期工程岳家嘴铁机村区间降水设计工程编号：设计：编写：审核：审定：总工程师：总经理：湖北中南勘察基础工程有限公司二00九年十月湖北中南勘察基础工程有限公司二00九年十月目录文字部分1.工程概况2.场地水文地质条件简述3.设计依据4.设计思路及方案比选5.基坑涌水量预料及降水设计6.降水预料及降水运行动态限制7.基坑降水对周边环境影响的预料及评价8.施工要求9.施工监测及降水维护附图部分1.基坑降水井平面布置图2.降水井结构
2、示意图3.基坑降水后水位等值线图4.基坑降水地面沉降等值线图.1.工程概况1.工程概况邱家嘴站铁机村站区间位于武昌洪山区正在施工的青化路上，全长约900m,岳家嘴站铁机村站区间为地卜隧道，隧道顶板埋深约15.47621.728m,隧道底板标高9.47615.535m。其中右CK21+692.297（左CK21+692.297）右CK22+077.443（左CK22+077.378）段范围内采纳明挖法,其长度约为303m,宽度为16-30m,此段开挖深度为IO-Mnb属深基坑，其地下水若不实行有效治理，坑底高层压水将对本基坑施工造成危害，故本基坑治理地下水拟采纳深井降水措施。2.说明为进一步查明
3、场地地下水水文地质参数，详细施工时先试打5口井进行单井和群井抽水试验，以进一步优化和指导设计。.2.场地水文、地质条件简述（一）场地水文条件（一）地表水本区段没有水分布。（一）地下水类型及地下水位依据地区原始地形条件及地层的水理性质、赋水性能及地下水的埋藏条件等分析推断，在勘探深度范围内拟建场地地下水类型以上层滞水和孔隙承压水为主。上层滞水主要赋存于（1）层填水层中，接受大气降水渗透补给,无统一自由水面，水位及水量随大气降水及地表排水量的大小而波动。孔隙承压水主要赋存于（9-2）圆砾层、（9-2b）细砂及（9-3）中粗砂混砾卵石层中，水量丰富，与长江有较亲密的水力联系，其水位改变幅度受长江水位
4、涨落影响较大。在场地（7-3）层粉质粘土混粉细砂中也赋存有过渡型弱孔隙承压大，由于其渗透途径不够畅通，水量一般，但其抽排难度较大。场地（7-2）层老黏性土中的（7-2b）层细中砂透镜体中含有潜水，该层渗透性尚可，但由于分布局限，施工揭露该层时，水量具有先大后小的特点。此外，场地下部(15a)砂岩中可能存在的可能含水许基岩裂隙水。依据岳家嘴站、铁机村站及明挖段水文于质试验，(9-2)层圆砾层连同(9-3)中粗砂混砾卵石层承压水水位为19.7-24.0m。依据武汉市工程阅历，长江三级阶地砂卵中层中承压水位一般在15m-20m之间改变。场地上层滞水水位在地面以上1.0-3.7Om之间改变。(二)地质
5、状况依据场地岩土工程报告，揭雷深度范围内，场地地层自上而下主要由5个单元层组成，即(1)层填土层(Qm1.)及湖积层(Q1)：(3)层第四系全新统冲积*(QA1.4)的一般黏性土层；(7)层第四系上更新统冲洪积(Q3a1.+p1.)的老黏性土层;(9)层第四系上更新统冲洪积(Q3a1.+p1.)的砾卵石层：(15)层白垩一下第三系沉积泥岩、砂岩层。.各单元层依据物理力学性质差异，又可细分为若干亚层。现将各地层的主要工程地质特征列于下表：场地地层工程地质特征一览表地层编号及岩土名称年头成因层顶埋深(m)层厚5)颜色状态压缩性地层包含物特征(1T杂填土Qm1.00.56.5杂松散高主要由建筑垃圾、
6、生活垃圾、碎石及新性土等组成，部分地段地表为混凝土地坪，土质不均，结构松散。分布于整个场区。(1-2)素填土QIn1.020.5-6.2褐黄松散高以黏性土为主，含少量小砾石及植物根系。局部分布。(1-3)淤泥Q1.2.50.5灰褐灰黑流诩高富含有机质，偶见螺壳碎片。零星分布。(3-1)粉质黏土Qm1.40-40.3-4.3褐黄可塑中含铁钛氧化物，局部夹薄层粉土。沿线分布不均。(3-3)粉质粘土QmH0.6-6.20.8-5.6黄褐可塑中含铁质氧化物，局部夹薄层粉土。沿线分不匀称分布。(7-1)粉质黏土Qa1.+p1.30.58.6085.8褐黄可硬盥中含铁质氧化物及少量高岭土，局部粉粒含量较高
7、。沿线分布不均。(7-2)粉质黏土Qa1.+p1.30-11.32.8-17.7褐黄硬那中低含铁质氧化物及少量高龄土。分布于整个场区(7-2a)粉质黏土Qa1.+p1.35.7-140.6-2.7褐黄可塑中含铁质氧化物及少量高龄土，局部夹薄层粉土。以透镜体的形式存在于(7-2)层中。局部分布。(7-2b)细中砂Qa1.+p1.35.56.71.92.3灰稍密低矿物成分以石英、长石为主，黏粒含量较高，含云母。呈透镜体分布于(7-2)层中。局部分布。(7-3)粉质黏土混粉细砂Qa1.+p1.312.2200.92.3褐黄褐红可塑中含铁质氧化物及少量高龄土、石英等。以粉质黏土为主。粉细砂呈中密状，含
8、量约1020与左右。沿线分布不均。(9-1)粉质黏土混砾卵石Qa1.+p1.312.8-19.50.9-9.5黄灰褐可硬塑低含铁钵氧化物、石英、长石等。以粉质黏土为主。砾卵石含量1020粒径一般1.5cm,最大大于I1.Cnb局部含有粗砾砂。局部分布。(9-2)圆砾Qa1.+p1.312.3-27.56.5-27.1灰白密实低矿物成分以石英、长石为主，颗粒以圆砾为主，夹卵石及中粗砂，卵石含量约20%30%,粒径一般28cm,最大大于I1.Cm,圆状次圆状，中粗砂含量约20%左右。局部胶结。分布于整个场区。(9-2a)黏土Qa1.+p1.322.829.91.42.7褐黄可塑中含铁钛氧化物、高龄
9、土。局部高岭土富集。呈透镜体分布于(9-2)层中。(9-2b)Qa1.+p1.3232褐黄中密低含石英、云母等。呈透镜体分布于(9-2).细砂28.34.4层中。(9-3)中粗砂混砾卵石Qa1.+p1.322.632.63.46.6灰白密实低含石英、云母等。砾卵石粒径一般0.55cm,最大大于IICm,含量3040%。局部分布。(9-3a)Qa1.+p1.335.41灰白褐黄可塑中含铁镒氧化物、高龄土。局部高岭土富集。呈透镜体分布于(9-3)层中。(15a-1.)强风化砂岩K-E19.239.41.215.8灰坚硬低岩石大部分已风化成土夹岩屑状，可见岩石层理，局部夹有少量中风化岩块，岩芯用手可
10、折断。属极软岩，岩体较破裂，岩体基本质量等级为V类。全线不匀称分布。(15a-2)中风化砂岩K-E3043.14.5-18.1灰棕红坚硬岩芯一般较完整，呈长柱状，泥质砂质结构，块状构造，RQD6(B70%o屈软岩极软岩，岩体较完整，岩体基本质量等级为V类。全线不匀称分布。(15a-3)微风化砂岩K-E39.2-49.11.3-9.8灰绿坚硬岩芯一般较完整，呈长柱状，泥质砂质结构，块状构造，RQD80%90机屈罗质岩，岩体较完整，岩体基本质量等级为IV类。全线不匀称分布。(15b-1.)强风化泥岩K-E27.339.21.39.8灰绿坚硬低岩石大部分已风化成土夹岩屑状，可见岩石原理，局部夹有少量
11、中风化岩块岩芯用手可折断。属极软岩，岩体较破裂，岩体基本质量等级为V类。全线不匀称分布。(15b-2)中风化泥岩K-E28.7451-19.2灰黄棕红坚硬岩芯一般较完整，呈长柱状，砂质泥质结构，块状构造，RQD60%70%o属极软岩，岩体较完整，岩体基本质量等级为V类。全线不匀称分布。(15b-3)微风化泥岩K-E37.847.22.4-10.7灰黄棕红坚硬岩芯一般较完整，呈长柱状，砂质泥质结构，块状构造，RQD60%-70%o属极软岩，岩体较完整，岩体基本质量等级为V类。部分勘探孔揭露。.3.设计依据3.1甲方供应的相关设计图纸、资料及招标要求等3.2质量、技术相关规程规范3.2.1国家标准
12、供水水文地质勘察规范(GB50027-2001)；3.2.2国家标准供水管井技术规范(GB50296-99)：3.2.3行业标准建筑与市政降水工程技术规范(JGJ/T1.1.I-98)；3.2.4湖北省地方标准深基坑工程技术规定(DB42/159-1998)：3.2.5建筑工程施工质量验收规范(GB50300-2001)o3.3 职业健康平安相关法律法规3.3.1建筑工程平安生产管理条例；3.3.2中华人民共和国平安生产法；3.3.3中华人民共和国消防法(主席令第4):3.3.4建筑施工平安检查标准(JGJ59-99):3.3.5施工现场临时用电平安技术规范讥3.4 环境爱护及文明施工相关法律
13、法规3.4.1中华人民共和国环境噪声污染防治法；3.4.2中华人民共和国大气污染防治法;3. 4.3中华人民共和国固体废物污染环境防治法：3.4.4建设工程施工现场管理规定讥3.5我公司类似工程的施工阅历及相关技术资料.4.设计思路及方案比选4.1设冲思路铁机村站基坑开挖深度最大约15.Om,基坑底部一部分位于圆砾砂层(地层代号9-2)层中，基坑开挖后，若不实行降水措施，坑底高承压水将会产生突涌。本设计方案在该区域内设置管井进行疏干降水，为基坑开挖供应干作业环境。4.2方案确定针对下部含水层中的承压水，可实行完整井降水技术抽排地下水以降低地下水压力水头。依据我公司类似地层进行的深井完整井抽水试
14、验结果可知，采纳深井完整井，单井抽排水量大，单井的降深实力较大，水位降深预料能达到设计要求。结合我公司在武汉地区、长江沿岸地区超深基坑工程的施工降水阅历，本次降水设计拟采纳完整井降水技术进行降水。.5.基坑涌水量预料及降水设计5.1基坑涌水量预料5.1.1基坑抗突涌分析木降水区域开挖面长约303.Om,宽约16-30m,形态为矩形，最大开挖深度约15m,本次设计时忽视坑底各土层的粘聚力及其抗翦强度对抗渗透有利的影响，将其作为平安储备。基坑现地面标高为24-31.2m,最深处底标高为17m,本次设计降水目标水位取坑底下1m。5.1.2基坑涌水量计算完整井降水基坑出水量计算可依据地下水类型、补给条
15、件，降水井的完整性以及基坑面积、形态、降水深度、布井方式等因素，综合选择计算公式来进行计算。本基坑挖深达15m（最深处），属深基坑。本次降水设计采纳疏干降水思路进行降水设计，承压水初始水头取25m,设计目标动水位标高取16m,水位降取8m,基坑出水量计算采纳坑内布井的方式进行计算。基坑出水量按大井法承压完整井公式计算：O1.g1.g73.2=RkMsQ式中：Q基坑降水出水量（dm/3）；k导水系数，按降水阅历,取k=5.26mdS基坑中心水位降，按上述抗突涌验算，取S=8m：R降水期间影响半径，取R=257m:.O大井园概化半径，取O=20mo计算结果：Q=6600dm/35.1.3降水井数量
16、计算及倘置依据水文地质勘察结果,取干扰井群单井出水量q=300dm/3,则需降水井数量为:N=Qq22（）综合考虑各种不利因素对基坑降水的影响，在基坑内、外设置4口观测井，兼作备用降水井。故设计降水井数量取22（口），观测井4（口），降水井布置时应避开各种构筑物，在正式施工前应对井位进行核对，井位可在肯定范围内调整，降水井详细布置见降水井平面布置图。5.2降水井结构设计5.2.1降水井井身结构系依据降水地段地质岩性构成、水文地质条件、钻孔工艺、施工要求及有关规范规定设计。管井深度与过滤管安装深度以开采含水层（段）的埋深、厚度、渗透性、富水性及其出水实力等因素来综合确定，经场地岩土工程和水文地质
17、特地勘察表明：埋藏基坑坑底下面的下部承压含水层，以下部砂层为主要取水层，井底不宜揭穿该层。其孔径和井管管径则按反滤层厚度，排水含砂量要求及安泵深度，泵型确定，综合考虑上述因素，降水井结构设计如下：5. 2.2钻孔降水井钻探孔径500mm,孔深30.Om05 .2.3井管降水井井管全部采纳钢卷管，壁厚大于3mm,管径250mm,其中实管长17m,滤管长12m,上部井管管顶高于地面O.3m。.5.2.4填砾与管外封闭自孔底至孔深15.0m的承压含水层深度段环填石英圆砾，以形成良好的人工反滤层，在孔口至孔深15m段环填高度粘土球。降水井结构详见附图2。6 .3水位观测井设计本次基坑降水设计4IJ观测
18、井，兼作备用降水井，其结构设计同降水井一样。.6.降水预料及降水动态限制6.1降水水位预料基坑降水期间，坑内外随意点处的水位降可视为群井在该点水位降叠加，并以此预料降水水位。水位降预料采纳公式为：()riRmiirQmkQSIg1.g366.O1.=式中：rS基坑内、外随意距离处水位降(m)：k渗透系数，(m/d)；m含水层概化厚度(m)Q基坑排水量，)/(3dm：R降水期间影响半径，(m)：i随意点距抽水井的距离(m)o依据天汉降水软件计算，其结果详见水位降幅等值线图，满意设冲水位降12.OOm要求(场地局部最深处可取用部分观测弁)。6. 2降水动态限制依据公式tywwYHYyD,的计算结果
19、来确定是否启动降水井以及启动降水井的数量，在土方开挖过程中，依据基坑开挖深度和开挖期间长江水位及场地地下水渗流状况，对降水井运行状况进行动态限制，需开启的降水井编号及降水井数量由设计代表会同现场技术负责人计算确定，以确保降水经济运行且有助于爱护周边环境。.7.基坑降水对周边环境影响的预料及评价从理论讲，基坑降水时，抽降水引起地面沉降影响范围就是抽水水位下降漏斗的范围，并具有离基坑愈近水位降愈大，影响地面沉降愈大的特点。抽降地下水引起地面沉降缘由是：由于降低承压水水位使上覆盖层浮托力降低，产生H重排水固结压密引起地面沉降；在上部弱透水层中，因地下水水位下降或被疏干,也产生土体F1.重排水固结压密
20、而引起地面沉降；另外，承压水水位降低后，土体产生的附加有效应力，扣除含水层中水压降低引起的减压后而对其下卧层固结压密引起沉降。依据武汉地区基坑降水引起基坑周边地面沉降的监测数据表明，在距基坑周边10倍于水位下降值范围处，其沉降量仅为最大沉降量的45%,而相当于30倍水位下降值范围处，其沉降量仅为最大沉降量的12%左右，依据地面沉降等值线图，其最大沉降约32mm,其不匀称沉降率1,因此对于基坑开挖旁边的桩基础建筑物，降水所产生的沉降对其影响较小；但对于浅基础的建（构）筑物来说，降水会对其产生不同程度的影响，但只要降水井的出水含沙量限制好，抽排水量的依次组织合理，亦不致危害这些建（构筑物的平安运用
21、。为平安起见，在降水运行前，应在地面和建（构）筑物布置沉降观测点，在降水运行期间加强沉降监测，刚好反馈沉降信息，实行预防应急措施，以确保建（构）筑物的平安。7.1地面沉降计算预料值本工程降水属于减压降水，承压水位下降引起的地面沉降可由以下数学公式计弊预料PsiiwinisWEhMS=1式中：Sw水位下降引起的地面沉降（mm）；SM阅历系数（与水压力的减压回弹和压缩模量取值有.关），取0.2-0.5wi水位下降引起的各计算分层有效应力增量（kPa）;ih受降水影响地层的分层厚度（Cm）;n计算分层数：SiE各分层的压缩模量（kPa）0经天汉软件对地面沉降模拟计算，其地面沉降预料值详见地面沉降等值
22、线图；.8.施工要求8.1降水井施工要求8.1.1按供水管井技术规范（GB5029699）规定及设计要求进行施工；8.1.2钻探18.1.2.1钻机安装平稳，确保钻孔圆正、垂直、孔斜不得超过1.528.1.2.2为提高钻探进尺和成孔质量，钻探采纳清水冲击钻探成孔工艺，并应符合下列要求：a）保证孔壁的稳定；b）削减对含水层渗透性和水质的影响；c）提高钻进效率，削减孔底沉渣厚度。8.1.3井（孔）管安装18.1.31井（孔）管安装前，应做好下列打算工作：a）依据弁（孔）管的结构设计，进行配管；b）检查井（K）管质量，并应符合设计要求：c）下管前，测量孔深，使井（孔）管安装符合设计要求。2 8.1.
23、3.2为削减井（孔）管安装时间，应先在旁边地面将每节井（孔）过滤器包扎好，然后用吊车吊装，在孔口再次焊接入孔。3 8.1.3.3为确保井（孔）管在入孔后位于钻孔中心，使井（孔）管与孔壁间的环形间距厚度匀称，在过滤器与花管部分，每间隔5m,在上部无孔管部分每间隔IOm设置扶中器。4 .1.4填砾与管外封闭18.1.4.1井（孔）管安装并符合设计要求后，刚好进行填砾，填砾前.应做好下列打算工作：a）向井管内送入清水，使孔内泥浆稀释；b）砾料粒径规格符合设计要求，砾料应纯净，不含泥土和杂物：C）备足砾料和粘土，使之能一次填筑完成。d）备好填料运输工具，尽可能缩短填筑时间。5 8.1.4.2填砾时，砾
24、料应沿井（孔）管四周匀称连续填入，随填随测。当发觉填入量及深度与计算有较大出入时，应刚好找出缘由并解除。6 8.1.4.3砾料填筑到设计深度后，再填入粘土球至孔口。7 .2洗井与试验性抽水要求8.2.1当井（J1.）管安装与填筑砾料、粘土完成后，应刚好进行洗井。洗井的目的是清除井内泥浆，破坏井壁附着的泥皮，钻探渗入含水层中的泥浆和细小颗粒，使过滤器四周形成一个良好的透水人工过滤层，以增加井的出水量和透水性。1.1.1 2.2洗井可视孔内泥浆制度，含水层特性与成井时间，先可采纳化学方法洗井，后可采纳机械方法（如活塞、空压机等）洗井，最终可采纳水泵抽水洗井，洗井至水清砂净，出水量满意设计要求为止，
25、洗井时应同步进行降水井与水位观测井的水位观测。8.2.3 洗井结束后，应测量管内沉淀物厚度，当沉淀物过多时,应采纳小抽筒或泵吸法捞取。8.2.4 洗井结束后，进行单井试验性抽水，以初步确定出水量及动水位深度，为施工降水的运行供应监控依据。8.3排水含砂量要求降水运行期间，抽排水的含砂量应符JGJ/T111-98规范中的有关规定并满意小于1/100000。.9.施工监测与降水维护9.1监测（内容9.1.1竖井基坑支护结构位移和沉降监测，由监测单位负责进行。9.1.2邻近建（构）筑物的沉降与变形监测，由监测单位负责进行。9.1.3降水井排水流量、水位、排水含砂量及水位观测孔水位监测，由降水单位负责
26、进行。9.2监测要求9.2.1须请有资质的单位、人员进行监测，基坑开挖前须做好监测方案和观测点的布徨，详细位置和数量由监测单位施实。采纳精密水准仪按有关规范要求进行观测。9.2.2观测基准点为2个，设在开挖影响范围外。9.2.3在开挖卸荷急剧和降水阶段，应加密观测。9.2.4观测资料要刚好整理出累计变形量及沉降速率等，并绘制沉降（三）时间（T）关系曲线图，沉降（三）水平位移（1.）距离（三）关系绽开曲线图。9.2.5观测精度及闭合差应符合有关规范规定。9.3 降水监测9.3.1降水运行前应统测一次井内水位和各井出水量：9.3.2抽水起先后，在水位未达到设计降水深度以前，每天观测三次水位、水量；
27、9.3.3当水位已达到设计降水深度，且趋于稳定时，可每天观测一次：.9.3.4如遇降雨，观测次数宜每日23次：9.3.5水位、水量观测精度要求符合规范规定；9.3.6对水位、水量监测记录应刚好整理，绘制水量Q与时间t和水位降深值S与时间t过程曲线图，分析水位水量下降趋势，预料设计降水深度要求所需时间：9.3.7依据水位、水量观测记录，查明降水过程中的不正常状况及其产生的缘由，刚好提出调整补充措施，确保达到降水深度。9.4 降水维护9.4.1降水期间应对抽水设备和运行状况进行维护检查，每天检查不应少于3次，并应观测记录水泵的工作压力、电流、电压、出水等状况，发觉问题刚好处理，使抽水设备始终处在正常运行状态。9.4.2 抽水设备应进行定期检查保养，如水泵出现故障，应时更换。9.4.3 常常检查排水管、沟、防止渗漏。9.4.4应备有发电设备，当发生停电时应刚好更换电源，保持降水连续正常进行，确保基坑施工平安。
