基坑降水施工方案【建筑工程監(jiān)理】

基坑降水施工方案

1工程概況

1.1工程位置及內(nèi)容

武漢市軌道交通四號線一期工程武昌火車站站位于武昌火車站

西廣場北側(cè)，車站中心里程為CK14+356,為地下二層結(jié)構(gòu)。車站基坑

寬度為20.8~27米，總長度233.7米，占地面積為11440平方米。設

計劃分為A、B、C三個施工區(qū)段:A區(qū)段位于中山路西側(cè);B區(qū)段位于中

山路高架車道下方，穿越中山路;C區(qū)段位于現(xiàn)郵電賓館下方?；娱_挖

深度為15.5?17米，車站主體標準段圍護結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁，樁徑

1000mm,樁心間距1200mm,基坑內(nèi)設三道鋼管（錨索）支撐，鉆孔樁

間設單排高壓旋噴止水帷幕，樁徑600mm,樁底進入基坑下不小于2米;

車站出入口及通道距主體結(jié)構(gòu)較近，底板最大埋深約9米，圍護結(jié)構(gòu)采

用土釘墻。

本工程基坑的安全等級為一級。車站主體結(jié)構(gòu)的基坑變形保護等級

為一級。

1.2地質(zhì)條件

1.2.1工程地質(zhì)

地鐵武昌站站所在地區(qū)屬于長江三級階地區(qū)，地面標高24.5-27.2

米。車站開挖范圍內(nèi)各各土層由上而下依次為：

1-1雜填土：上部多為瀝青水泥路面，下部由碎石、灰渣和一般粘

性土等混合構(gòu)成，厚度0.5?2.3米。

卜2素填土：灰褐?黃褐色為主，稍濕-飽和、較松散，主要由粉質(zhì)

粘土組成，分布于場區(qū)部分地段，厚度1.0?4.9米。

2粉質(zhì)粘土：黃褐?灰褐色，含氧化鐵，夾灰色條紋，呈飽和、可

塑狀態(tài)，厚度3.3??5.2米，層頂埋深1.0?5.7米。

3粘土：棕黃?黃褐色，局部為棕紅色，飽和、硬塑?堅硬，含鐵

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錦氧化物、高嶺土，分布較均勻，厚度4.5?12.6米。

4粉質(zhì)粘土：褐黃?黃色，可塑狀態(tài)為主，飽和，含氧化鐵及高嶺

土，砂性較重，分布于場地大部分地段。厚度1.0?21.4米。

5T粘質(zhì)粉砂：黃色、飽和、稍密?中密，含氧化鐵及少量高嶺土、

云母片，厚度0.7?10.2米。

5-2粘質(zhì)中砂：黃色、飽和、中密，含氧化鐵及及云母片，厚度3.5?

16.0米。

6-1角礫夾中粗砂：黃色、飽和、中密?密實，角礫或礫石粒徑一

般為0.3?3cm,局部夾少量卵石，厚度1.0?7.0米。

7粘土：黃褐?灰褐色為主，呈飽和、可?硬塑狀態(tài)，局部夾碎石

及未完全風化之巖塊，該層主要分布于K12?13及B5?K7地段，厚度

4.7?15.0米，層頂埋深3.5?36.0米。

8灰?guī)r：灰色，為較完整灰?guī)r，主要分布于場區(qū)K13號孔地段。隱

晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，層頂埋深14.5米。

1.2.2水文地質(zhì)

工程范圍內(nèi)的地下水主要表現(xiàn)為上層滯水、孔隙承壓水和基巖裂隙

水。上層滯水主要存于人工填土中，水位不連續(xù)，無統(tǒng)一的自由水面，

主要接受地表水與大氣降水補給，水量一般較小。

弱承壓水存于粘質(zhì)粉砂、粘質(zhì)中砂、含角礫中砂屋等砂層等砂類土

及碎石類土層中，與長江有水力聯(lián)系，水量可觀。

基巖裂隙水主要存于強風化泥巖，石英砂巖中，除石英砂巖中基巖

裂隙水具一定水量外，水量一般很少。

2降水目的

根據(jù)本站基坑開挖及基礎底板結(jié)構(gòu)施工的設計要求，降水的目的

為：

(1)通過降水及時疏干開挖范圍內(nèi)土層的地下水，使其得以壓縮固

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結(jié)，以提高土層的水平抗力，防止開挖面的土體隆起，改善土體開挖運

輸性能。

(2)在基坑開挖施工時做到及時降低基坑中的地下水位，保證基坑

的開挖施工的順利進行。

(3)及時降低下部承壓含水層的承壓水水頭，防止基坑底部發(fā)生涌

水翻砂，以確保施工時基坑底板的穩(wěn)定性。

3降水設計

3.1各土層的物理力學性質(zhì)指標

見表4.2.2-1o

表4.2.2-1各土層物理力學指標(取自巖土工程勘察報告)

YWGseIpIIHl-2Es6cKf

土層名稱k

kN/m3%MPa1MPa(°)kPam/dkPa

素填土(粘土)18.519.22.670.7418.10.600.404.52430

粉質(zhì)粘土19.725.32.720.71211.60.500.238.720.739

粘土20.122.22.740.65417.30.090.1016.821.867.811.5

粉砂19.127.72.690.7647.01.260.266.914.5

中砂19.922.72.690.6276.80.910.189.218.8

2降水深度要求

根據(jù)設計圖及地質(zhì)資料情況，地下水埋深11.2m,施工時水位降低

值達到7.636m,降水深度達到18.836m；孔隙承壓水主要賦存于Q3al+pl

層砂類土中，滲透系數(shù)達到lL5m/d?18.8m/d。根據(jù)這兩個特征，決定

在基坑四周采用深井井點均勻降水的方法將施工中的水位降低至基底

下2m。

3.4降水設計

基坑的隔水帷幕采用旋噴樁，用該工法施工樁垂直度好，樁與樁之

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間搭接好，樁的深度達23米，已進入底板以下4米左右。降水采用降

水管井，根據(jù)地區(qū)的經(jīng)驗，采用均勻布井。水的涌水量與場地水文地質(zhì)

條件、基坑的形狀大小及補給水邊界條件等有關。根據(jù)地勘資料本降水

井可按承壓非完全井計算，同時本車站A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)三段分開施工,

所以對三段進行分開計算。

1、基坑排水量可依據(jù)下式進行計算：

_________Z73KMs_________

"一1八R、M-L.“M、

lg(l+-)+——lg(l+0.2—)

%Lr0

l)滲透系數(shù)的確定

K=￡Kihi/￡hi

兄、hi----各土層的滲透系數(shù)(m/d)與厚度(m)

根據(jù)設計可求得K=l6m/d。

2)承壓水層厚度M值確定

M取值：M=l8.9m,由地勘資料得。

3)井點系統(tǒng)的影響半徑R。

Ro=R+r()

R——由經(jīng)驗公式確定的影響半徑，

r0——環(huán)形降水范圍的假想半徑

(I)影響半徑R

無觀測孔，由經(jīng)驗公式R=lOXsk"2=305m；s=7.64m

確定環(huán)形降水范圍的假想半徑r0

(2)因為基坑為長方形，且l/b>2.5;

r0=n(l+b)/4

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式中n-系數(shù)(m，查表得A、B區(qū)：l=L15；C區(qū)：n=1.12

1-基坑長度(m)

b-基坑寬度(m)

得：A、B區(qū)：r°=22.7m；

C區(qū):r0=43.Im；

(4)基坑涌水量

_________Z73KMs_________

[八R、AZ—L[八c\

lg(l+—)+lg(l+0.2—)

%Lr0

3

得：A、B|X：QA=QB-4478m/d;

C區(qū):Qc=6399m7d;

2、降水井數(shù)計算

q

q為單井管涌水量，計算每根井點最大出水量

q=l20rLkl/3=302m7d,本工程取300nl7d

得：A、B區(qū)：好血=16個；C區(qū)：nc=24個；考慮到開挖順序，在施工B

區(qū)時可與A、C區(qū)共用8個井，故本工程共需降水井48個。

3、井點管長度

L=D-h+s+ro/lO=24.4m,其中濾管長4m□

5、校核水位的實際降低數(shù)值

井點數(shù)量確定后，根據(jù)根據(jù)下式確定所采用的布置方式是否能將地

下水位降低到規(guī)定的標高，

丸=J"?一dgRTg%)=29.2m

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實際可降水位s=H-h=39.1-29.2=9.9m,超出需要降低水位數(shù)值

7.64m,滿足降深要求，故布置可行。

5主要機具設備

a井管

井管由濾水管、吸水管、沉砂管三部分組成，共長24.5m,為直徑

e500mm無縫鋼管。

濾水管：長4m,在鋼管上分三段開孔，在開孔的管壁上焊66nlm墊

筋，要求順直，與管壁點焊牢固，外包41孔/cm2鍍薪鋼絲網(wǎng)各兩層或

尼龍網(wǎng)，上下管之間用對焊連接。

吸水管：采用與濾水管同直徑鋼管制成。

沉砂管：采用與濾水管同直徑鋼管，下端用鋼板封底

b、水泵

根據(jù)單井涌水量、管井長度選定抽水機具為潛水泵，型號：QY-25,

流量：15m3/h,揚程25m,電機功率2.2kW。

c、排水管

用巾500nlm混凝土管，并設0.3%的坡度，與附近下水道接通。

d、成孔設備

山600井點管孔采用Z0300型反循環(huán)鉆機成孔，泥漿護壁。

5、施工工藝及技術措施

5.1工藝流程

準備工作一鉆機進場一定位一開孔一下護口管一鉆進一終孔一沖

孔換漿一下井管一沖孔換漿（泥漿比重換到1.05）一填礫一止水封孔一

洗井一活塞洗井，空壓機洗井一下泵試抽一合理安排排水管路及電纜電

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路f抽水試驗一正式抽水一記錄。

5.2技術措施

5.2.1準備工作，項目經(jīng)理部組建后，即開始施工部署，落實材料

和人員，合理安排人財物，與業(yè)主及工地上各單位保持密切協(xié)作。

5.2.2專人負責進料，工程師核定，確保井壁管、過濾管（外包尼

龍網(wǎng)）、圍填砂、粘土等材料的質(zhì)量。

5.2.3進出場、定位、埋設護孔管，由甲方提供“三通一平”，鉆

機進場。鉆井井位雙方按設計方案校核井位，保證鉆機移到位，基礎牢

固平穩(wěn)，磨盤水平“三點一線”，（孔位、磨盤、大鉤成一垂線），各項

準備工作就緒，井管、砂料到位，埋設護孔管要求垂直，護孔管盡可能

進入原狀土層內(nèi)20—50cm,外圍用粘土填實，保證泥漿返出孔外，孔斜

誤差不超過I%-

5.2.4鉆進清孔，鉆進前測量好鉆具總長，精確計算機上余尺，控

制鉆進深度，鉆進中保持泥漿比重在L15—1.25,鉆進中對地層要分層

描述，確定降水含水層的確切層位和巖性。終孔深度達到后，即可清孔,

調(diào)漿宜慢，清孔后泥漿比重1.10左右，孔底巖粉WIOcm。

5.2.5下井管，按設計井深事先將井管排列、組合，下管時所有深

井的底部按標高嚴格控制，并且保持井口標高一致。井管應平穩(wěn)入孔、

焊接垂直，完整無隙，確保焊接強度，以免脫落，為了保證井管不靠在

井壁上和井管外有一定的填礫厚度，在濾水管上下各加兩組扶正器，保

證環(huán)狀填礫間隙厚度大于150mm,過濾器應刷洗干凈，縫隙清楚，橋式

過濾器縫隙均勻。下管要準確到位。自然落下，稍轉(zhuǎn)動落到位，不可強

力壓下，以免損壞過濾結(jié)構(gòu)，下好井管后，把井管居中固定。

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5.2.6填礫沖孔，下入鉆桿至離沉淀管底50cm,井口加上補心進行

換漿，逐步調(diào)稀泥漿到比重1.08左右時邊填邊測，一邊填一邊開小泵

量泥漿循環(huán)。填礫達到要求深度后停止。

5.2.7止水封孔，為了防止上部泥漿及降水直接滲入礫料內(nèi)影響成

井質(zhì)量，等填礫結(jié)束20分鐘后，上部填粘土。

5.2.8洗井

洗井要求采用活塞和空壓機聯(lián)合洗井方法，缺一不可。要求洗井臺

班至少2個臺班，確保洗井質(zhì)量，直至井內(nèi)出清水，基本不含砂，出水

量大，井底沉砂不大于20cm。

5.2.9下泵試抽

洗井結(jié)束后，待水位恢復可按設計下泵，下入深度宜在濾水管下半

部分即16-18m深的位置，以保證足夠的降深。排水管道及電源線路一

定要先連接好，試抽3個小時，測定井內(nèi)水位及觀測孔水位變化，安裝

水表測流量，預估降水試驗運行途徑，等水位恢復后，積極配合抽水試

驗。

5.2.10合理安排排水及電纜電路

原則上各井排水管和電纜一齊鋪設，排水要暢通無阻，就近往南邊

隨塘河排放，連接合理，電纜應絕緣有一定抗拉、抗壓強度。

5.2.11抽水試驗

為了確定該場地水文地質(zhì)參數(shù)，根據(jù)設計要求，抽水試驗必須在井

群正式施工前進行，試驗選用井位圖上降水井作為抽水井，另一降水井

暫作為觀測井，采用深井潛水泵，井打好后，先各抽1—2天或更長時

間，以確保抽水時流量穩(wěn)定，待水位恢復，抽水開始前應測定孔內(nèi)和潮

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水水位變化情況，則抽水試驗應選擇井內(nèi)水位波動相對平穩(wěn)的時段。開

始進行抽水試驗，觀測前，測量2口井的初始水位，觀測水位時間間隔，

抽水開始0—10分鐘，每分鐘觀測1次共10次；10—30分鐘，每2分

鐘觀測1次；，30—100分鐘每5分鐘觀測1次；100分鐘以后每50分

鐘觀測一次。如48小時仍無法大致完整繪出S-lgt和lgs-lgt曲線，

時間還可能繼續(xù)延長，根據(jù)抽水試驗得到參數(shù)分析，第④2、⑤層土與

第④1T、④「2、⑥層土可能存在的水力聯(lián)系情況，選用合適公式確定

相關水文地質(zhì)參數(shù)，根據(jù)測得的水文地質(zhì)參數(shù)，再重新進行井群計算，

優(yōu)化降水方案，選配適當流量的抽水泵，制定相應的降水運行方案。

5.2.12抽水需要每天24小時派人現(xiàn)場值班，并做好抽水記錄，每

天報水位、流量。記錄內(nèi)容包括降水井涌水量Q和水位降深S,并在現(xiàn)

場繪制S-T,Q-T,S?Q曲線與基坑開挖深度附近監(jiān)測資料繪于同一圖

上，了解其相關關系，以掌握抽水動態(tài)，指導降水運行達到最優(yōu)。選擇

有代表性的井及時抽干井內(nèi)的水觀測恢復水位，以準備掌握水位降深，

又不過大影響降水正常運行。抽水運行期間還必須注意觀測沉井進展情

況，記錄沉井標高，注意收集沉井監(jiān)測資料變化情況。

5.2.14、在基坑開挖前20天開始進行預降水，降水深度為底板下

2m。主體結(jié)構(gòu)施工完成后停止抽水。

4.2.2.3降水工作量

4.2.2.4降水井施工

成孔采用Z0300型循環(huán)鉆機，反循環(huán)回旋鉆進泥漿護壁，隨后進行

下井壁管、濾水管，圍填礫料、粘性土、封孔等成井工藝。造井作業(yè)程

序如下：

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測放井位：根據(jù)設計降水井井位布置，當布設的井點受地面障礙物

或施工條件影響時，現(xiàn)場可作適當調(diào)整。設計井點間距為11m左右，共

設井點48孔。

埋設護口管：護口管底部要插入原狀土中，管外用粘性土封嚴，防

止施工時管外返漿，護口管上部高出地面0.10m?0.30m。

安裝鉆機：機臺安裝穩(wěn)固水平，大鉤對準孔中心，大鉤、轉(zhuǎn)盤與孔

的中心三點成一線。

鉆進成孔：降水井孔徑為e600nlm。鉆進開孔時吊緊大鉤鋼絲繩，

輕壓慢轉(zhuǎn)，以保證開孔鉆進的垂直度；成孔施工采用孔內(nèi)自然造漿，鉆

進過程中泥漿密度控制在1.10?L15,當提升鉆具或停工時，孔內(nèi)必須

壓滿泥漿，以防止孔壁坍塌。

清孔換漿：鉆孔鉆進至設計標高后，在提鉆前將鉆桿提至離孔底

0.50m,進行沖孔清除孔內(nèi)雜物，同時將孔內(nèi)的泥漿密度逐步調(diào)至1.10,

孔底沉淤小于30cm,返出的泥漿內(nèi)不含泥塊為止。

下井管：管子進場后，檢查過濾器的縫隙是否符合設計要求。下管

前必須測量孔深，孔深符合設計要求后，開始下井管。下管時在濾水管

上下兩端各設一套直徑小于孔徑5cm的扶正器（找正器），以保證濾水

管能居中，井管焊接要牢固、垂直，下到設計深度后，井口固定居中。

填礫料（綠豆砂或瓜子片）：填礫料前在井管內(nèi)下入鉆桿至孔底

0.30m?0.50m,井管上口要加悶頭密封后，從鉆桿內(nèi)泵送泥漿進行邊沖

孔邊逐步調(diào)漿使孔內(nèi)的泥漿從濾水管向外由井管與孔壁的環(huán)狀間隙內(nèi)

返漿，使孔內(nèi)的泥漿密度逐步調(diào)到1.05,然后開小泵量按前述井的構(gòu)造

設計要求填入礫料，并隨填隨測填礫料的高度，直至礫料下入預定位置

為止。

填粘性土：在降水井內(nèi)圍填粘性土時，要將塊狀的粘性土碾碎后填

入，填充速度不宜太快。

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井口封閉：為防止泥漿及地表污水從管外流入井內(nèi)，在地表以下圍

填4.00m厚優(yōu)質(zhì)粘性土或采用水泥漿封孔。

洗井：在提出鉆桿前利用井管內(nèi)的鉆桿接上高壓風管先進行高壓風

洗井，待井能出水后提出鉆桿再利用活塞洗井，活塞必須從濾水管下部

向上拉，將水拉出孔口；對出水量很少的井可將活塞在過濾器部位上下

竄動，沖擊孔壁泥皮，此時要向井內(nèi)邊注水邊拉活塞。當活塞拉出的水

基本不含泥砂后，可換用高壓風洗井，吹出管底沉淤，直至水清不含砂

為止。

安泵試抽：成井施工結(jié)束后，在降水井內(nèi)及時下入潛水泵、接真空

管、排設排水管道及電纜、地面真空泵安裝等，電纜與管道系統(tǒng)在設置

時要注意避免在抽水過程中不被挖掘機、吊車等碾壓、碰撞損壞。因此，

現(xiàn)場要在這些設備上進行標識。抽水與排水系統(tǒng)安裝完畢后試抽水，先

采用真空泵與潛水泵交替抽水，真空抽水時管路系統(tǒng)內(nèi)的真空度不宜小

于一0.06MPa,以確保真空抽水的效果。

排水：洗井及降水運行時要用管道將水排至場地四周的明渠內(nèi)，通

過排水渠將水排入場外市政管道中。如水質(zhì)良好，考慮用于清洗機械或

環(huán)境灑水，以節(jié)約成本和資源。

4.2.2.4降水的運行

(1)試運行:首先準確測定各井口和地面標高、靜止水位，然后開始

試運行，以檢查抽水設備、抽水與排水系統(tǒng)能否滿足降水要求。

在降水井的成井施工階段要邊施工邊抽水，即完成一口投入運行一

口，力爭在基坑開挖前，將基坑內(nèi)地下水降到基坑底開挖面以下LOOm

深。水位降到設計深度后，即暫停抽水，觀測井內(nèi)的水位恢復情況。

(2)降水運行

降水井在基坑開挖前二十天進行，以便提前疏干地層滯水，降低地

下水位，提高土層自穩(wěn)能力，順利進行無水作業(yè)。

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降水井抽水時，潛水泵的抽水間隔時間自短至長，降水井內(nèi)的每次

抽水后，應立即停泵，對于出水量較大的井每天開泵抽水的次數(shù)應適當

增多。

降水運行過程中，做好各井的水位觀測工作，及時掌握承壓含水層

水頭的變化情況。

降水運行期間，現(xiàn)場實行24小時值班制，值班人員要認真做好各

項質(zhì)量記錄，做到準確齊全。

降水運行過程中對降水運行的記錄，及時分析整理，繪制各種必要

圖表，以合理指導降水工作，提高降水運行的效果。降水運行記錄每天

提交一份，對停抽的井及時測量水位，每天1?2次。

(3)降水運行的注意事項

做好基坑內(nèi)的排水準備工作，保證基坑內(nèi)雨水及其它滲漏積水能及

時抽干。

降水運行階段要經(jīng)常檢查泵的工作狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)不正常及時調(diào)換

或修復。

降水運行階段保證電源供給，如遇電網(wǎng)停電，及時起動備用發(fā)電機,

保證降水效果。

4.2.2.5封井方案

工程結(jié)束后停止抽水，2、基坑降水

(1)基坑抽水量的確定原則

基坑的出水量主要包括地下水的儲存量、地下水的垂直補給量與降

雨量，本站底板已進入承壓水層，施工期間進行井點降水，對基坑的抽

水量確定、井數(shù)設計與抽水泵的選擇只考慮地下水的儲存量與垂直補給

量，對于降雨量的排出，采用明排水的施工措施來解決。

(2)主要的降水措施

根據(jù)設計圖及地質(zhì)資料情況，地下水埋深11.2m,施工時水位降低

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值達到7.636m,降水深度達到18.836m；孔隙承壓水主要賦存于Q3al+pl

層砂類土中，滲透系數(shù)達到H.5m/d。根據(jù)這兩個特征，決定采用深井

井點降水的方法將施工中的水位降低至基底下2m。

(3)基坑內(nèi)降水井數(shù)量與布置

通過計算，在施工A、B、C三區(qū)時，需要降低的總涌水量分別達到

1800、1838、2400立方米/天，涌水量較大。A、B區(qū)采用相同數(shù)量規(guī)格

的井管，即井管長23m,濾管長3m,共布置8根；C區(qū)每根井管長24m,

濾管長3m,共布置15根。具體布置見圖：

(4)主要機具設備

a、井管

由濾水管、吸水管和沉砂管三部分組成，采用焊接鋼管制成，管徑

250mm。

濾水管：長3m,采用在鋼管上分三段軸條(或開孔)，在軸條(或

開孔)后的管壁上焊巾6nlm墊筋，要求順直，與管壁點焊固定，外包10

孔/cm2和40孔/cm2鍍鋅鐵絲網(wǎng)各兩層或尼龍網(wǎng)。上下管之間用對焊連

接。

吸水管：采用與濾水管同直徑鋼管制成。

沉砂管：采用與濾水管同直徑鋼管，下端用鋼板封底。

b、水泵

用8JQ50-17IFW潛水泵。每井一臺，帶吸水鑄鐵管，并配上一個控

制井內(nèi)水位的自動開關，在井口安裝閥門，以便調(diào)節(jié)流量的大小，閥門

用夾板固定，每個基坑井點群備有2臺備用泵。

c、排水管