【降水方案】市政路改建工程基坑降水工程专项施工方案

　 X XX 路（ XX ～ XX ）改建工程

　X XX 标段

　基坑降水工程专项 施工 方案

　编 制：

　审 核：

　审 定：

　XX 有限公司 20XX 年 年 XX 月 月 XX 日

　 目

　录 §1 工程概况 ..................................................................................................................................... 1 1.1 工程概述 ............................................................................................................................ 1 1.2 周边环境分析 .................................................................................................................... 2 §2 工程地质与水文地质条件 ......................................................................................................... 3 2.1 工程地质条件 .................................................................................................................... 3 2.2 水文地质条件 ................................................................................................................... 5 §3 编制依据与降水目的 ................................................................................................................. 6 3.1 编制依据 ............................................................................................................................ 6 3.2 降水目的 ............................................................................................................................ 6 §4 降水设计方案 .............................................................................................................................. 7 4.1 工程降水风险分析及对策 ................................................................................................ 7 4.2 基坑底板抗突涌稳定性验算 ............................................................................................ 8 4.3 降水设计思路 .................................................................................................................. 10 4.4 疏干井分析计算 .............................................................................................................. 11 4.5 降压井设计 ...................................................................................................................... 12 4.6 试验井设计 ...................................................................................................................... 15 4.7 坑外观测井设计 .............................................................................................................. 16 4.8 降水井布设 ...................................................................................................................... 16 §5 降水引起的地面沉降预测与控制 ............................................................................................ 17 5.1 沉降计算理论 .................................................................................................................. 17 5.2 减压降水引起的地面沉降预测分析 .............................................................................. 18 5.3 减压降水引起的地面沉降控制措施 .............................................................................. 19 §6 抽水试验设计 ............................................................................................................................ 21 6.1 试验目的 .......................................................................................................................... 21 6.2 试验设备 .......................................................................................................................... 21 6.3 试验流程 .......................................................................................................................... 21 §7 管井构造与成井技术要求 ........................................................................................................ 23 7.1 管井构造 .......................................................................................................................... 23 7.2 成井技术要求 .................................................................................................................. 23 §8 成井施工工艺 ............................................................................................................................ 24 8.1 工艺流程 .......................................................................................................................... 24 8.2 前期准备工作 .................................................................................................................. 25 8.3 成井施工 .......................................................................................................................... 25 8.4 特殊过程质量控制要求 .................................................................................................. 27 §9 降水运行与管理 ........................................................................................................................ 28 9.1 降水运行 ......................................................................................................................... 28 9.2 降水运行管理措施 ......................................................................................................... 29 §10 降水应急预案 .......................................................................................................................... 31 10.1 用电应急预案 ................................................................................................................ 31 10.2 降水井应急预案 ............................................................................................................ 31 10.3 排水措施 ........................................................................................................................ 32

　 10.4 井管保护 ........................................................................................................................ 32 10.5 监测措施 ........................................................................................................................ 32 §11 封井方案 ................................................................................................................................ 33 11.1 封井原则 ........................................................................................................................ 33 11.2 封井方案 ........................................................................................................................ 33 §12 施工现场管理 ........................................................................................................................ 36 12.1 施工组织计划及施工组织协调 .................................................................................... 36 12.2 现场质量管理措施 ........................................................................................................ 38 12.3 现场安全管理措施 ........................................................................................................ 42 12.4 现场文明施工管理措施 ................................................................................................ 43 12.5 奖惩管理措施 ................................................................................................................ 45 12.6 交通配合、市容环卫、消防、治安措施 .................................................................... 45 §13 施工管理总体筹划 ................................................................................................................ 47 13.1 总体目标 ....................................................................................................................... 47 13.2 施工安排和材料、设备使用计划 ............................................................................... 48 13.3 施工现场的总体布置 ................................................................................................... 52 13.4 现场排水系统布设 ....................................................................................................... 53 §14 附图........................................................................................................................................ 53

　1 §1 工程概况 1.1 工程概述 杨高路根据位置分为杨高北路、杨高中路和杨高南路三段，本工程（二标段）北起自世纪大道-杨高路立交隧道（包含），终于浦建路跨线桥，属于杨高南路段范围。

　目前，杨高路下穿世纪大道采用隧道型式，其中北段敞开段和中部暗埋段结构保持不变，将南侧敞开段改造为暗埋段。既最大化的利用原立交隧道，又对立交上部地面道路不造成影响。同时，在现状杨高路下新建隧道，与杨高路改造段形成一长大隧道。新、改建隧道总长约 1327.29m，改造完成后隧道总长 1747.29m。隧道全线设置一对出入口匝道，起于张家浜河北侧，下穿张家浜并与地面桥合建，在张家浜河南侧接入地面，全长约 302m（不含匝道展宽段）。

　本标段范围为 K1+980~K2+305，全长 325m，主要为主线与匝道合并段，结构宽度达 49m 以上。在张家浜上方为新建 4 跨 22m 简支梁桥，其薄壁墩立于结构顶板之上，即为桥隧共建的结构型式。

　二标段基坑工程性质见表 1-1。

　表 表1-1

　基坑 工程性质表 工程部位

　范围 地面绝对标高（m）

　基坑开挖绝对标高（m）

　基坑开挖深度（m）

　止水帷幕底标高（m）

　二标段 主线匝道合建段 K1+980~K2+112 +5.00 -12.057~-12.562 17.057~17.562 -28.0 K2+112~K2+144 +5.50 -12.573~-12.658 18.073~18.158 -28.0 K2+144~K2+176 +6.00 -12.658~-12.949 18.658~18.949 -28.0 K2+176~K2+282 +4.00 -12.905~-11.997 16.905~15.997 -28.0~-29.0 主线暗埋段

　K2+282~K2+305 +6.50 -11.808~-11.412 18.308~17.912 -29.0 注：本方案中标高均以绝对标高计。

　2 1.2 周边环境分析 杨高路周边为规划的商务走廊，尚未有详细明确的设计，但两侧已有部分高档住宅楼和办公楼。目前该段两侧的建筑物自北向南依次为国际金融中心（在建），由由世纪广场（在建）、规划 10 号地块（用途待定）、陆家嘴软件园（在建）、塘东北块、塘东中块和塘东南块，均为高档商务区。自峨山路向南亦为高档住宅商务和住宅区，对施工环境要求很高，同时对施工完成后的景观要求较高。

　在现状杨高路下方有多条管线，用途各异。DN1350mm 污水管，位于东侧辅道下方；信息管 12 孔，位于主辅分隔带下方；220kV 电力管 18 孔、DN300mm 上水管、24 孔电信管，位于东侧辅道下方；位于西侧辅道下有 35kV 电力排管、DN300 雨水管、DN500 上水管和 20 孔信息管； 位于主线下方有 DN1000 上水管、DN600 雨水管、DN300 燃气管、DN500 燃气管和 DN600 雨水管。位于隧道主线下方和邻近隧道基坑的管线均需改迁至隧道围护结构范围以外，一次改迁完成。

　在杨高路与花木路节点处，有一条 DN1350 和 DN1500 污水管，为小陆家嘴区域的污水干管，施工过程中无法断水。

　在世纪大道南侧有一条张家浜河，目前杨高路跨该条河流处为一座三跨简支梁桥。该河道较深，是控制隧道顶标高的主要因素。

　隧道全线周边建筑物距离隧道均较远，约在 30m 以外，仅在南侧出口处西边的蓝高小区，其距离隧道结构外边缘约为 17m，但该处基坑尚浅。因此，综合来看，基坑环境保护等级为一级~三级。

　3 §2 工程地质与水文地质条件 2.1 工程地质条件 根据《杨高路（浦建路~世纪大道）改建工程岩土工程勘察报告》（详细勘察，14Y060-1），本工程所在区域工程地貌类型为滨海平原，沿线地势平坦，各勘察点地面标高为 3.82~5.29m。沿线场地内自上而下可划分为 7 个大层及若干亚层，共计 11 层。各土层分别为①1 层填土、①2 层灰黑色淤泥、②层褐黄~灰黄色粉质粘土、③层灰色淤泥质粉质粘土、③T 灰色砂质粉土、④层为淤泥质粘土、⑤层灰色粉质粘土、⑥1 层暗绿色粉质粘土、⑥2 层草黄色粉质粘土加砂质粉土、⑦1 层草黄色砂质粉土、⑦2 层灰色粉砂（未揭穿）。

　各地基土情况分析如下：

　（1）、①层可分为 2 个亚层。

　第①1 层填土，全线分布，层厚一般为 1.0～4.4m，层底标高一般为-0.36～3.34m，表层一般为沥青路面、水泥路面、草坪等，下部以粘性土为主，含较多碎石块、碎砖块等。该层成分复杂，结构松散，工程性质差。

　第①2 层淤泥，分布于张家浜浜底，层厚一般为 0.65～1.2m，层底标高一般为-0.48～0.35m，含大量腐殖物，有臭味，工程性质极差。

　（2）、第②层褐黄~灰黄色粉质粘土，为软土地区典型的“硬壳层”，全线广泛分布，仅在明浜及填土较厚处缺失。厚度较薄，一般为 0.5～4.7m，层底标高一般为-0.47～1.84m，软塑状，由上至下趋软，中压缩性，工程性质较好。

　（3）、第③层灰色淤泥质粉质粘土，全线分布，层厚一般为 3.1～6.2m，层底标高一般为-6.66～-5.26m，呈流塑状，高压缩性，高灵敏度，工程性质较差。

　③T 层灰色砂质粉土为③层的夹层，分布广泛，局部缺失，层厚一般为 0.8～3.8m，层底标高一般为-3.49～-1.40m，为松散状，该层土在一定水头的动水压力作用下易产生流砂现象。

　（4）第④层灰色淤泥质粘土，全线分布，厚度大，一般为 7.0～8.4m，层底标高一般为-14.47～-12.99m，呈流塑状，高压缩性，高灵敏度，工程性质较差。

　③层、④层为拟建场地主要软弱层。

　（5）、第⑤层灰色粉质粘土，全线分布，厚度大，一般为 5.5～8.0m，层底标

　4 高一般为-21.17～-19.49m，软塑为主，高压缩性，工程性质一般。

　（6）、⑥层可分为 2 个亚层。

　第⑥1 层暗绿色粉质粘土，为正常沉积区典型土层“硬土层”，厚度一般为 2.3～4.7m，层底标高一般为-24.59～-23.09m，呈硬~可塑状，中压缩性，工程性质较好。

　第⑥2 层草黄色粉质粘土夹砂质粉土，全线分布，厚度一般为 1.6～5.7m，层底标高一般为-28.79～-25.93m，中压缩性，因夹较多砂质粉土而土质不均，工程性质较好。

　（7）、第⑦层可分为 2 个亚层。

　第⑦1 层草黄色砂质粉土，全线分布，厚度较大，一般为 5.5～9.0 m，层底标高一般为-36.69～-32.66m，密实状，工程性质好。

　第⑦2 层灰黄色粉砂，全线分布，厚度较大，本次勘察未揭穿，密实状，工程性质好。

　各地层特性见表 2-1。

　表 表 2-1 地基土构成与特征一览表

　地质时代 土层 序号 土层名称 沉因类型 厚度 (m) 层底标高 (m) 状态或 密实度 压缩性 土层描述 Q 4 3 ① 1 填土

　1.0～4.4 -0.36～3.34 松散

　表层为沥青路面、水泥路面、草坪等；下部以粘性土为主，含较多碎石块、碎砖块等。

　① 2

　灰黑色淤泥

　0.65～1.2 -0.48~0.35 流塑

　含较多腐殖物，有臭味，于河浜内分布。

　② 褐黄～灰黄色 粉质粘土 滨海∣ 河口 0.5～4.7 -0.47～1.84 软塑 中 含氧化铁斑点及铁锰质结核,由上到下呈变软趋势。

　Q 4 2

　③ 灰色淤泥质 粉质粘土 滨海 | 浅海 3.1～6.2 -6.66～-5.26 流塑 高 土质不均匀,含有机质,局部含砂质粉土较多。

　③ T

　灰色砂质粉土 0.8～3.5 -3.49～-1.40 松散 中 含云母、石英等,夹粘性土,土质不均。

　④

　灰色 淤泥质粘土 7.0～8.4 -14.47～-12.99 流塑 高 含有机质,土质较均匀。

　Q 4 1

　⑤ 灰色粉质粘土 滨海、沼泽 5.5～8.0 -21.17～-19.49 软塑为主 高 含有机质及钙质结核,土质较均匀。

　Q 3 2

　⑥ 1

　暗绿色 粉质粘土 河口 | 湖泽 2.3～4.7 -24.59～-23.09 硬塑~可塑 中 含氧化铁斑点及铁锰质结核。

　⑥ 2

　草黄色粉质粘土夹砂质粉土 1.6～5.7 -28.79～-25.93 软塑 中 含氧化铁斑点,局部含砂质粉土较多,土质不均。

　⑦ 1

　草黄色 砂质粉土 河口 | 滨海 5.5～9.0 -36.69～-32.66 密实 中 局部夹粘性土,含云母、石英等。

　⑦ 2

　灰色粉砂 未揭穿 未揭穿 密实 中 主要由石英、长石、云母等矿物组成。

　5 典型工程地质剖面图见图 2-1。

　图 图 2-1 典型 地质剖面图 2.2 水文地质条件 拟建场地地下水由浅部土层中的潜水和深部粉(砂)性土层中的承压水组成，地下水补给来源主要为大气降水与地表泾流，地下水与地表水水力联系密切。

　(1)潜水 根据上海地区经验，潜水水位埋深一般为 0.3～1.5m，水位受降雨、潮汛、地表水及地面蒸发的影响有所变化，年平均水位埋深一般为 0.5～0.7m。勘察期间，测得场地地下潜水位埋深为 1.4~2.8m（高程 1.21～3.33m）。

　(2)承压水 根据上海地区经验，承压水水位埋深约为 3～12m，呈周期性变化。本场地揭露的承压水为⑦层承压水，⑦层层顶埋深 30.0～33.5m。勘察期间经观测，拟建场地⑦层承压水埋深约 6.23～6.31m，标高为-2.28～-2.22m。

　6 §3 编制依据与降水目的 3.1 编制依据 （1）《基坑工程技术规范》DG/TJ08-61-2010 （2）《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011 （3）《岩土工程勘察规范》DGJ08-37-2012 （4）《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012 （5）《建筑与市政降水工程技术规范》JGJ/T111-98 （6）《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2013 （7）《市政地下工程施工质量验收规范》DG/TJ08-236-2013 （8）《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009 （9）《供水水文地质手册》 （10）相关勘察报告及围护设计图纸 （11）《上海隧道工程有限公司企业技术标准》(QJ/STEC 003-2014) （12）《上海国际金融中心基坑工程专项水文地质抽水试验及降水环境影响评估报告》(2012 年 6 月)

　3.2 降水目的 根据本工程基坑开挖及基础底板结构施工要求，本方案设计降水的目的为：

　（1）疏干开挖范围内土体中的地下水，方便挖掘机和工人在坑内施工作业； （2）降低坑内土体含水量，提高坑内土体强度； （3）降低下部承压含水层的水位，减少坑底隆起和围护结构的变形量，防止基坑底部突涌的发生，确保施工时基坑底板的稳定性。

　7 §4 降水设计方案 4.1 工程降水风险分析及对策 4.4.1 工程降水风险分析 根据工程场地工程地质条件与水文地质条件分析，本工程工程降水风险主要体现在：

　（1）、本工程暗埋段基坑底板面以下分布有⑦层承压含水层，但⑦层承压含水层上覆的⑥2 层粉质粘土夹砂质粉土夹砂性土较重，可能也具有一定的承压性，故进行基坑底板抗突涌稳定性分析时，需考虑将⑥2 层、⑦层作为一个统一的含水岩组，该含水岩组的层顶应以⑥2 层层顶计，经计算，暗埋段基坑底板存在突涌风险。

　（2）、基坑开挖范围内主要以第③、④层灰色淤泥质土，土质较软，具有高压缩性、高灵敏度、低强度的特性。基坑开挖时第③层、第④层有可能发生流砂、坍塌现象。另外，基坑开挖范围内广泛存在③t 层砂质粉土，厚约 2.5m，其层底约位于第三道支撑处，后期易在③t 层层底位置形成较严重的滞水现象。

　（3）、基坑围护体系墙址位于⑦层承压含水层顶附近，属于落顶式止水帷幕形式，未隔断基坑内外承压含水层水力联系，抽取承压水对周边环境将产生一定影响，本工程周边环境较为复杂，因此抽取承压水问题极需慎重。

　以上为场地主要的工程地下水风险，在工程施工过程中，需要针对这些风险采取相应的降水与管理措施，保障基坑施工安全。

　4.4.2 降水对策 针对本工程特点，充分利用专业降水设计及地下水控制经验，采用以下措施解决降水工程中的难点：

　（1）、对于坑内浅层潜水，采用真空深井降水措施对其进行疏干，预抽水时间不少于 20 天。

　（2）、对承压水采用深井进行“按需减压”降水，保证基坑安全及施工顺利进行。

　（3）、在基坑内布置水位观测井，根据地下水位监测结果指导降水运行。

　（4）、由监测单位在坑外针对不同的含水层设置水位观测井，及时掌握坑内抽

　8 水坑外水位变化情况。

　（5）、在本工程降水井施工完成以后，基坑正式开挖之前，还需进行生产性抽水试验，验证及优化本基坑工程减压降水方案。

　（6）、针对本工程开挖范围内广泛存在的③t 层，前期需预留足够长的预抽水时间，后期滞水现象严重时，可增设部分轻型井点辅助降水。

　4.2 基坑底板抗突涌稳定性验算 基坑开挖后，由于承压含水层上覆土层厚度变薄，其上覆土的压力降低。当上覆土的压力小于或等于承压含水层的顶托力时，承压水将可能使基坑底面产生隆起，严重时使土体被顶裂产生渗水通道，从而发生基坑突涌。

　通常采用式（4-1）判别基坑开挖后是否处于抗底部承压含水层突涌（以下简称“抗突涌”）稳定（安全）的状态。

　siwsFHhPPwsi

　式（4-1）

　式（4-1）中：

　sP —承压含水层顶面至基底面之间的上覆土压力，（kPa）

　wP —初始状态下（未减压降水时）承压水的顶托力，（kPa）

　ih —承压含水层顶面至基底面间各分层土层的厚度，（m）

　si —承压含水层顶面至基底面间各分层土层的重度， （kN/m 3 ），取平均重度 18.3（kN/m 3 ）。

　H —高于承压含水层顶面的承压水头高度，（m）

　w —水的重度，工程上一般取 10，（kN/m 3 ）

　sF —安全系数，工程上一般取 1.05～1.20；本工程取 1.05。

　根据相关地质资料可知，本场地揭露的承压水为⑦层承压水，⑦层层顶埋深30.0～33.5m。但由于基坑底板以下分布有⑥2 层为粉质粘土夹砂质粉土，静探曲线显示其内含较多砂质粉土，可能具有承压性，故本次计算时分别针对⑥2 层与⑦层计算。

　1）⑥2 层 计算时承压含水层的层顶标高应以⑥2 层层顶标高计，根据勘察报告本工程所

　9 在场区⑥2 层层顶最浅绝对标高约-23.71m（钻孔 Z38）；计算时⑥2 层层承压水位取试验期间实测水位值，试验期间⑥2 层实测水位埋深为 7.82～9.57m，按照最不利原则水位埋深取 7.82m，根据勘察报告，Y30 区域地面标高+4.35m，⑥2 层水位标高取-3.47m。

　安全系数下的承压水顶托力为：

　水压力 Pwy×1.05＝（23.71-3.47）×10.0×1.05＝212.52 kPa 根据计算基坑开挖时基坑稳定临界开挖绝对标高为-12.06m。即：当基坑开挖绝对标高等于或大于-12.06m 时，需考虑对坑内进行⑥2 层降压处理。

　表 表 7.1-1 基坑抗突涌稳定性验算表（ ⑥2 层 ）

　工程部位 地面设计标高（m）

　底板标高（m）

　安全系数下承压水顶托力（kPa）

　上覆土压力（kPa）

　水位降深需求（m）

　安全水位控制标高（m）

　Y28~ Y32 +5.00 -12.10~-12.56 212.52 212.52~204.10 0~0.80 -3.47~-4.27 Y33 +5.50 -12.57~-12.65 212.52 203.91~202.48 0.82~0.96 -4.29~-4.43 Y34 +6.00 -12.67~-12.95 212.52 202.32~197.60 0.97~1.42 -4.44~-4.89 Y35~ Y39 +4.00 -12.91~-12.18 212.52 198.34~210.70 1.35~0.17 -4.82~-3.64 Y41 +6.50 -11.41~-12.06 212.52 223.42~212.58 — — 根据 周边工程情况，基坑西北侧国际金融中心基坑工程自 2014 年开挖，已降⑦层承压含水层 2 年时间，根据该工程 筹划工作，将于 2017 年停止降水，根据 《 上海国际金融中心基坑工程专项水文地质抽水试验及降水环境影响评估报告》 》 ，该区域 ⑦1 层 承压水初始水位为-3.78m ，该报告提供初始水位与本次初始水位相近。

　2）⑦1 层 计算时承压含水层的层顶标高应以⑦1 层层顶标高计，根据勘察报告本工程所在场区⑦1 层层顶最浅绝对标高约-26.59m（钻孔 Z24）；计算时⑦1 层承压水位取试验期间实测水位值，试验期间⑦1 层实测水位埋深为 8.45～8.85m，按照最不利原则水位埋深取 8.45m，根据勘察报告，Y30 区域地表标高+4.35m，⑦1 层水位标高取-4.10m。

　安全系数下的承压水顶托力为：

　水压力 Pwy×1.05＝（26.59-4.10）×10.0×1.05＝236.145 kPa

　10 根据计算基坑开挖时基坑稳定临界开挖绝对标高为-13.98m。即：当基坑开挖绝对标高等于或大于-13.98m 时，本工程不需考虑降低⑦1 层承压水。

　根据周边工程情况，基坑西北侧国际金融中心基坑工程自 2014 年开挖，已降⑦层承压含水层 2 年时间，根据该工程 筹划工作，将于 于 2017 年停止降水，为了确保基坑后期的安全开挖，若将含水层初始水位选取 国际金融中心基坑 工况开挖前的初始水位-3.78m 时，计算结果如下：

　计安全系数下的承压水顶托力为：

　水压力 Pwy×1.05＝（26.59-3.78）×10.0×1.05＝239.505 kPa 根据计算基坑开挖时基坑稳定临界开挖绝对标高为-13.77m。即：当基坑开挖绝对标高等于或大于-13.77m 时，本工程不需考虑降低⑦1 层承压水。

　4.3 降水设计思路 根据以上的计算可以看出，为了方便基坑的开挖作业，并且保证基坑的安全开挖，本工程需要疏干浅层潜水，降低下部承压含水层的水位。

　1 、主体结构 （1）潜水 根据勘察报告，本工程开挖范围内潜水水体主要赋存于第②层粉质粘土、第③层淤泥质粉质粘土、第③t 层砂质粉土、第④层淤泥质粘土中，若不采取措施降低其含水量，造成开挖面积水，将会影响开挖面上的施工，较高的含水量还会影响开挖土体的稳定性，施工机械很难在开挖面上进行施工。对于本工程基坑开挖面范围内的潜水含水层，本方案布设疏干井进行降水，并加载真空负压进行抽水，正式开挖前需至少预留 20 天以上预抽水时间。

　（2）⑥2 层与⑦层 根据基坑抗突涌验算，本工程⑦ 1 层不需考虑降低承压含水层水位，但是根据勘察报告，⑥ 2 层为粉质粘土夹砂质粉土，内含较多砂质粉土，可能具有一定的承压性。

　根据抽水试验成果，由于⑥ 2 层出水量较小，故针对⑥ 2 层减压井深入⑦ 1 层一定深度，以确保工程降水井的单井出水量。

　根据计算⑥ 2 层最大水位降深 1.42m。

　11 4.4 疏干井分析计算 随着基坑的开挖需要及时疏干开挖范围内土层中的地下水，降低围护范围内基坑中的地下水位，保证基坑的干开挖施工的顺利进行，见图 4-2。因此，开挖基坑前，需要布设若干数量的疏干井，对基坑开挖范围内土层含水进行疏干。

　图 图 4-2 潜水水位分布示意图 根据相关规范，软土地区一般疏干井的单井有效抽水面积 a 井 取 180~250m 2 ，综合本工程土层、基坑面积、开挖深度等因素，基坑内的疏干井的单井有效抽水面积a 井 取 200m 2 。

　坑内疏干井数量按下式确定：

　n = A / a 井 式中：n — 井数(口)；

　A — 基坑需疏干面积 (m 2 )； a 井— 单井有效疏干面积 (m 2 )； 则疏干井布置情况如下。

　表 表 4-2

　疏干井 数量 设计

　工程部位 需疏干面积（m 2 ）

　计算井数（口）

　实际井数（口）

　井深（口）

　暗埋段 13096 59.53 59 23.0～24.0 敞开段 2246 坑底均为满堂加固，暂不考虑布设疏干井 考虑水力降落漏斗的存在，疏干井一般深入至基坑开挖底面以下 5～6m，考虑到本场区地面设计标高起伏较大，疏干井深度为 23.0～24.0m。

　浅层疏干井，必须给予充分的预抽水时间（不少于 20 天），根据土方开挖进度，

　12 将水位控制在基坑当前开挖面以下 0.5～1.0m。

　具体各井管平面位置、布设尺寸及井结构详见附图。

　4.5 降压井设计 根据以上分析，，本工程需考虑对⑥2 层、⑦层进行降压设计。根据工程降水时地下水渗流的特点，采用三维数值模拟分析法对⑥2 层、⑦层进行减压降水预分析。

　根据以下三维非稳定地下水渗流的数学模型建立工程场区的水文地质概念模型。

　          21 100) , , ..( ......... .......... )......... , , , () , , .......( ......... ......... ......... ......... )......... , , , ( ) , , , () , , ........( ......... ......... ......... .......... )......... , , ( ) , , , () , , ....( ..........21z y x t z y x qnhknhknhkz y x t z y x h t z y x hz y x z y x h t z y x hz y xthTEWzhkz yhky xhkxzzzyyyxxxtzz yy xx 式中，

　 潜水含水层承压含水层ySSE ； 潜水含水层承压含水层BMT ；

　MSS s 

　； S 为储水系数；yS 为给水度； M 为承压含水层厚度   m ； B 为潜水含水层厚度   m ； z z yy xxk k k , , 分别为各向异性主方向渗透系数   d m/ ； h 为点 ）

　（ z y x , , 在 t 时刻的水头值   m ；

　W 为源汇项   d / 1 ；0h 为计算域初始水头值   m ； 1h 为第一类边界的水头值   m ；sS 为储水率   m / 1 ； t 为时间   d ；  为计算域；1 为第一类边界，2 为第二类边界； n x 、n y 、n z 分别为边界2 的外法线沿 x、y、z 轴方向单位矢量；

　q 为2 上单位面积的侧向补给量(m 3 /d)。

　根据已有的岩土工程勘察报告、水文地质条件、钻孔资料，对计算区域进行离散，建立三维计算数值模型。在进行数值模拟计算时，为了消除边界对模拟结果的

　13 影响，应将计算区域边界外扩一定范围，在网格剖分中，对计算区域进行了局部加密。每层剖分为 85 行、181 列，共 7 层。离散后的数值模型示意图见图 4-3。

　图 图 4-3

　三维离散模型网格剖分示意图 本次减压降水设计计算说明：

　1) 初始承压水水头标高暂取勘察报告提供值-2.22m 作为前提条件。

　2) 降压井单井设计出水量约 5m 3 /h； 3) 考虑到本工程尚未进行抽水试验，模型计算所需的渗透系数暂按经验值取值，见表 4-3. 表 表 4-3

　各 含水层水力参数计算取值 层号 土层名称

　室内渗透系数(cm/s) 勘察报告提供建议值 本次模型所取经验值(cm/s) 本次模型所取经验值(m/d) Kh Kv K (cm/s)

　Kh Kv Kh Kv ⑥ 2 层 粉质粘土夹砂质粉土 7.14E-8 7.26E-8 5.0E-05 1.04E-04 1.04E-05 0.1 0.01 ⑦ 1 层 砂质粉土 1.31E-3 3.37E-4 7.0E-04 2.07E-03 4.15E-04 2 0.4 ⑦ 2 层 粉砂 2.42E-3 1.28E-3 1.0E-03 5.19E-03 2.07E-03 5 2 由于本场区内地面起伏较大，降压井井深设计时考虑按地面的起伏高低设置37~38m 不等。

　本次降水设计针对承压含水层稳定性计算结果进行“按需降水”。不考虑超深前期勘察孔及监测孔未有效封堵引起的深层承压水的突涌问题。

　14 通过模型计算，需布置降压井 9 口进行群井抽水（其中 1 口观测井考虑使用前期抽水试验井），方可满足基坑内各区的减压降压需求，水位可以控制在满足基坑稳定性验算条件下，承压水位降深预测情况见图 4-4。

　图 图 4-4 群抽运行后预测基坑水位降深等值线图（单位：m ）

　根据上述预测结果，开启 9 口降压井（其中 1 口观测井考虑使用前期抽水试验井），预测基坑内承压水位降深均可以满足各部位承压水位降深要求。群抽稳定后，坑外最大承压水位降深为 3.3m。

　坑内降水井的运行依赖于坑内的水位变化，需设置坑内水位观测井，并且按照相关规范，坑内需预设抽水井数 20%左右的备用井，综合考虑，在坑内布置 3 口备用兼水位观测井（其中 1 口观测井考虑使用前期抽水试验井）；井结构同其所在区域降水井。

　为了分层观测⑥ 2 层、⑦ 1 层水位情况，以便准确掌握⑦ 1 层水位能否满足基坑抗突涌要求，布设 2 口坑内观测井（考虑使用前期抽水试验井），井结构见 4.6 章节。

　15 4.6 试验井设计 依据本场地的工程地质条件及含水岩组的埋藏条件与分布特征以及场地现场条件，为达到分析水文地质条件的目的，拟进行水文地质抽水试验。

　① 在拟建场区内，布置 2 口⑥2 层、⑦1 层承压含水层抽水井，试验井井深 39m（试验期间施工 38m，后期开挖后接高 1m），过滤器长 5m； ② 布置 1 口⑥2 层承压含水层观测井，试验井井深 33m（试验期间施工 32m，后期开挖后接高 1m），过滤器长 3m；布置 1 口⑦1 层承压含水层观测井，试验井井深 39m（试验期间施工 38m，后期开挖后接高 1m），过滤器长 3m。

　试验井平面布置图见图 4-5。

　图4-5 试验井平面布置图

　16

　图 图 4-6 试验井结构剖面图 4.7 坑外观测井设计 在基坑开挖降水过程中，监测单位需密切关注坑内降水时坑外水位变化的情况，包括潜水含水层的水位变化以及承压含水层的水位变化。本方案中不再单独布设坑外水位观测井。

　4.8 降水井布设 降水井布置如下表所示：

　表 表 4-4 降水工作量统计表 降水区域 井数（口）

　孔深 （m）

　暗埋段 疏干井 39 23 20 24 降压井（含备用兼观测井）

　7 37 3 38 试验井 3 38 1 32 具体井位平面布置及井结构详见附图。

　17 §5 降水引起的地面沉降预测与控制 5.1 沉降计算理论 土中的有效应力：

　u   

　式中，  ——作用在土中任意面上的总应力（自重应力与附加应力）；

　  ——有效应力，作用于同一平面的土骨架上，也称粒间应力；

　 u ——孔隙水压力，作用于同一平面的孔隙水上。

　上式即为饱和土有效应力原理的表达式。抽取地下水引起的土层压缩变形反映在土层孔隙的变化，因而，根据土力学原理，由土层孔隙的变化，可以求得土层的压缩变形量。

　依土的压缩系数定义

　 "ddev  式中，负号代表随着有效应力" 的增量，孔隙比 e 逐渐减少，下面推导孔隙比e 与土层变形的关系。

　设土体初始高度为 S 0 ，变形后高度为 S，土层压缩变形S S S   0，上图表示了土层高度、孔隙比、土粒体积和孔隙体积之间的关系，由于固体颗粒的体积 Vs变化很小，通常假定不变，故有：

　eSeS 1 100 从上式得出：

　 000001 1SeeSee eS  

　 用 de 代替e ，有"  d de ev    ，则

　18 00"1SedSv  

　(5-1)

　根据定义

　p    "

　式中：

　 —土体垂向总应力；

　 p—孔隙水压力 假定  保持不变，则

　而依水头 H 的定义

　 ) ( z H ppz Hww  

　 假定水体重力密度 γw 保持不变，则 dH dpw 

　 或

　 dH dw   "

　(5-2) 即有效应力的增加量可用水头的减少量来表示。

　把（5-2）式代入（5-1）式有：

　001. .SedHSw v   

　 (5-3) 可见，当水位降深相等时，即 dH 不变，土层的压缩变形量与原始厚度、初始孔隙比和土层压缩系数有关。依定义土体的侧限压缩模量vseE01，所以土层的压缩变形量0.SEdHSsw  ，与水位降深、压缩模量和土层的初始厚度有关。

　若共有 N 层土层，则总的沉降量为：

　 式中：ξ——为经验系数。

　5.2 减压降水引起的地面沉降预测分析 在现有围护设计止水帷幕深度下，当满足承压含水层降水要求时，预测减压降水 30 天后引起的地面沉降情况，如图 5-1 所示。

　010. .S

　1Nv w iiidHSe    总dp d  "

　19

　图 图 5-1 减压降水 30d 后预测地面沉降等值线图 （单位：mm ）

　注：横纵坐标 以米为单位，沉降值以毫米为单位 根据上述预测结果，群抽 30 天，因减压降水引起的基坑外侧最大地面沉降约为 7mm，影响范围主要集中在基坑周边 350m 以内。

　上述沉降值为降水引起的沉降理论预估值，实际环境变形由开挖后墙体变形、坑底隆起、降水、墙体渗漏等共同形成，应综合考虑这些因素。基坑暴露期间应密切监测周边环境变形，以实测值为准。

　5.3 减压降水引起的地面沉降控制措施 （1）对各种管线、需要保护的建筑等，必须由专业监测单位进行监测。按规范要求布置好沉降观测点，施工期间每天进行观测，沉降速率及累积沉降量严格按

　20 照设计要求控制。如有异常，停止降水施工，及时向上汇报，研究保护方法。

　（2）抽水过程中真正做到两点：降水范围宜小不宜大，降水时间宜短不宜长。

　（3）采用信息化施工，建议对坑内外观测井水位进行实时跟踪监测，发现问题及时调整抽水井数量及抽水流量，进行按需降水。

　（4）基坑施工过程中，如上部围护发生渗漏或严重渗漏，总包应及时采取封堵措施，以避免导致基坑外侧浅层潜水位发生较大幅度下降以及由此加剧坑外的地面沉降。

　（5）当坑外观测井内的水位下降超过报警值时，应加密监测次数并及时与各方沟通，采取措施。

　21 §6 抽水试验设计 6.1 试验目的 本工程基坑开挖深度大，开挖过程中需要对承压含水层进行减压降水处理，工程施工进行专项承压含水层抽水试验。以达到以下目的：

　（1）测定场区内承压水含水层⑥2 层、⑦层各层的静止水位及其分布特征； （2）通过现场抽水试验测定⑦层承压含水层的各项水文地质参数，提出本工程今后基坑开挖时的承压水降水方案。

　（3）探明基坑开挖影响范围内各主要含水层（⑥2 层、⑦层）之间的水力联系特征； （4）通过抽水试验等手段来掌握承压水水位变化规律。

　（5）根据短时期局部的抽水试验，利用三维地下水渗流模型计算减压降水引起的承压含水层的渗流场时空分布规律。

　（6）通过抽水试验停止后的水位恢复试验，查明承压水位恢复规律，为基坑降水运行与风险控制提供管理依据，如允许断电时间间隔、双电源配置需求等。

　6.2 试验设备 根据抽水试验内容，确定本次试验设备需要如下：

　1、抽水设备：深井水泵 2 台 2、水位计：2 套 3、流量表：2 个 6.3 试验流程 本次抽水试验进行两次单井试验，抽水观测时间按开泵后规定的时间间隔进行，水位观测时间间隔为：1＇、2＇、3＇、4＇、6＇、8＇、10＇、15＇、20＇、25＇、30＇、40＇、50＇、60＇、90＇、120＇，以后每隔 30min 观测一次，至 480＇后每 60min 观测一次，至 1200＇后每 2h 观测一次，直至抽水停止。停止后观测恢复水位，时间间隔同抽水试验。

　22 抽水时同时进行水量观测，观测时间间隔为 30min，采用流量表读数，精度应读到 0.1m 3 。若发现水量过小而水位降低缓慢，可考虑改用流量较大的水泵，流量观测次数与地下水位观测同步。在整个抽水试验的过程中，抽水井的出水量应保持常量，若前后两次、观测的流量变化超过±5%时，应及时调整。根据实际出水量及降水效果，为施工阶段井的优化方案提供依据。

　根据基坑降水设计方案布井平面位置，拟采取如下试验方式：

　表 表 6-1

　试验过程一览表 阶段 试验方式 抽水井号 观测井号 试验周期 第一阶段 单井试验 Y1 Y2 24h 或至观测井水位稳定为止

　水位恢复 — Y2 24h 或至观测井水位稳定为止

　第二阶段 单井试验 Y2 Y1 24h 或至观测井水位稳定为止

　水位恢复 — Y1 24h 或至观测井水位稳定为止

　注：1、具体试验时间及步骤可根据现场情况进行调整

　23 §7 管井构造与成井技术要求 7.1 管井构造 （1）井壁管：坑内降水井及坑外观测井均采用焊接钢管，井壁管直径均为φ273m。

　（2）过滤器（滤水管）：滤水管的直径与井壁管的直径应相同；所有滤水管外均包一层 30 目～40 目的尼龙网，尼龙网搭接长度约为尼龙网单幅宽度的 20%～50%。

　（3）沉淀管：滤水管底部设置长度为 1.00m 的沉淀管，防止井内沉砂堵塞而影响进水；沉淀管底口用铁板封死。

　7.2 成井技术要求 （1）井口高度：井口应高于地表以上 0.20～0.50m，以防止地表污水渗入井内； （2）围填滤料：疏干井滤料填至地面以下 3m，观测井滤料根据设计图纸进行充填； （3）粘土封孔：在滤料围填面以上采用粘土填至地表并夯实，并做好井口管外的封闭工作。

　（4）成孔偏差：井孔的平面误差≤1.0m，井深（孔深）偏差≤+50cm；井孔应圆正。

　（5）井管偏差：井身应圆正，上口保持水平，井管的顶角及方位角不能突变，井管安装倾斜度不能超过 1 度；井管截面尺寸偏差≤±2mm，井管长度偏差≤±20cm。

　（6）出水含砂量：抽水稳定后，出水含砂量不得超过 2 万分之一(体积比)； （7）井内水位：抽水稳定后，井内的水位应处于安全水位以下。

　24 §8 成井施工工艺 8.1 工艺流程 具体成井施工流程见图 8-1。

　图 图 8-1

　成井施工流程图

　25 8.2 前期准备工作 8.2.1 测放井位 根据降水管井平面布置图测放井位，井位测放完毕后应做好井位标记，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，以利于打井的进行。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打井时，应与工程师及甲方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。

　8.2.2 埋设护口管 埋设护口管时，护口管底口应插入原状土层中，管外应用粘性土或草辫子封严，防止施工时管外返浆，护口管上部应高出地面 0.10m～0.30m。

　8.2.3 安装钻机 安装钻机时，为了保证孔的垂直度，机台应安装稳固水平，大钩对准孔中心，大钩、转盘与孔的中心三点成一线，严把开孔关，钻头与钻杆连接处带两根钻铤，并且，弯曲的钻杆不得下入孔内。

　8.3 成井施工 施工机械设备选用 GPS-10 型工程钻机及其配套设备。成孔时采用正循环回转钻进泥浆护壁的成孔工艺。

　8.3.1 钻进成孔 成孔时均一径到底；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。

　成孔施工采用孔内自然造浆，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。

　8.3.2 清孔换浆 钻孔钻进至设计标高后，在提钻前将钻杆提至离孔底 0.50m，进行冲孔清除孔内杂物，同时将孔内的泥浆密度逐步调至 1.08，孔底沉淤小于 30cm，返出的泥浆内不含泥块为止。

　8.3.3 下井管

　井管进场后，应检查过滤器的缝隙是否符合设计要求。首先必须测量孔深，并对井管滤水管逐根丈量、记录。封堵沉淀管底部，为保证沉淀管底部封堵牢靠，下

　26 部封堵铁板不小于 6mm。

　其次要检查井管焊接，井管焊接接头处应采用套接型，套接接箍长 20mm，套入上下井管各 10mm；套管接箍与井管焊接焊牢、焊缝均匀，无砂眼，焊缝堆高不小于 6mm。

　检查完毕后开始下井管，下管时为保证滤水管居中，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），扶正器采用梯形铁环，上下部扶正器铁环应 1/2 错开，不在同一直线上。

　8.3.4 埋填滤料 填滤料前在井管内下入钻杆至离孔底 0.30m～0.50m，井管上口应加闷头密封后，从钻杆内泵送泥浆进行边冲孔边逐步调浆使孔内的泥浆从滤水管内向外由井管与孔壁的环状间隙内返浆，使孔内的泥浆密度逐步调到 1.05,然后开小泵量按前述井的构造设计要求填入滤料，并随填随测填滤料的高度。直至滤料下入预定位置为止。

　8.3.5 洗井 疏干井采用空压机洗井。降压井在提出钻杆前利用井管内的钻杆接上空压机先进行空压机抽水，待井能出水后提出钻杆再用活塞洗井。活塞直径与井管内径之差约为 5mm 左右，活塞杆底部必须加活门。洗井时，活塞必须从滤水管下部向上拉，将水拉出孔口，对出水量很少的井可将活塞在过滤器部位上下窜动，冲击孔壁泥皮，此时应向井内边注...