北京地铁8号线三期降水工程方案设计

目 录 第1章 编制依据 1 1.1 编制依据 1 1.2 主要技术要求 1 第2章 工程概况 2 2.1 线路概况 2 2.2 各工点概况 2 第3章 工程地质概况 4 3.1 地形地貌 4 3.2 地层构造 4 3.3 沿线工程地质条件 4 第4章 水文地质概况 6 4.1 气象水文 6 4.2 区域水文地质条件 6 4.3 沿线水文地质条件 7 第5章 地下水影响分析 8 5.1 结构与地下水关系 8 5.2 地下水对施工影响 8 第6章 环境影响分析 9 6.1 木樨园桥南站 9 6.2 大红门站 9 6.3 大红门桥站 10 6.4 和义站 10 6.5 西洼地站 11 6.6 六营门站 11 6.7 五福堂站 12 6.8 环境影响总体分析 12 第7章 地下水控制措施 14 7.1 施工降水与止水帷幕方案比选 14 7.2 基坑内、外降水方案比选 15 7.3 施工降水实施原则 16 7.4 降水工程特点 16 第8章 降水工程总体方案设计 17 8.1 成井工艺比选 17 8.2 井身结构比选 17 8.3 设计计算 17 8.4 各工点降水总体方案设计 18 8.5 建议 21 第9章 辅助技术措施 22 9.1 地下水位动态监测 22 9.2 附加沉降监测与控制 22 9.3 降水井的后期处理 23 9.4 局部异常水处理 23 9.5 备用电源措施 23 北京地铁8号线三期降水工程总体方案设计 第二篇 土建方案 第三册 降水方案 第二分册 木樨园桥南站~终点 第1章 编制依据 1.1 编制依据 《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJ/T111-98）； 《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）； 《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）； 《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）； 《建筑基坑支护技术规程》（DB11/489-2007）； 《城市轨道交通岩土工程勘察规范》（GB50307-2012）； 《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）； 《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999）（2003年版）； 《城市轨道交通工程测量规范》（GB50308-2008）； 《国家一、二等水准测量规范》（GB/T12897-2006）； 《工程测量规范》（GB50026-2007）； 《建筑变形测量规程》（JGJ8-2007）； 《水文地质手册》第二版(地质出版社)； 《工程地质手册》第四版(建筑工业出版社)； 《建筑施工手册》第四版(建筑工业出版社)； 《机井技术手册》(水利水电出版社)； 北京地铁8号线三期结构设计资料（平面图、剖面图，纵断图）（2012.12）； 《北京地铁8号线三期工程勘察01合同段岩土工程初步勘察中间资料》（勘察编号： K1207-042初）（北京市地质工程勘察院，2012年10月）； 《北京地铁8号线三期工程勘察02合同段岩土工程勘察报告（初步勘察阶段）》（勘察编号： 2012勘察062）（北京城建勘测设计研究院有限责任公司，2012年10月）； 北京地铁8号线三期总体组《8号线三期总体设计文件组成及编制要求》（北京城建设计研究总院有限责任公司，2013年1月）； 《沿线地形图、地下管线分布图》（2012.10）； 《北京市建设工程施工降水管理办法》； 《北京市建设工程施工降水管理办法实施细则》。 1.2 主要技术要求 1.2.1 降深控制要求 上层滞水：施工范围内要求疏干。 潜水：潜水位要求降至槽底以下0.5～1.0m，；若开挖基底在潜水含水层底板以下，则要求将开挖范围内的潜水基本疏干。 承压水：若开挖基底位于承压水顶板隔水层中，且底板土层突涌验算不稳定，则需降低承压水水头确保基底土层稳定；若开挖基底位于承压水含水层中，则需将承压水头降至基底以下0.5～1.0m，槽底根据最终施工图确定；若开挖基底位于承压水底板隔水层中，则需将开挖范围内的承压水含水层基本疏干。 1.2.2 附加沉降要求 对在降水影响范围内高层建筑、高耸建筑、古建筑、危险建筑、重要工程设施等进行因降水引起的附加应力而产生的沉降、倾斜进行计算与监控，并制定有效措施确保由降水引起的附加沉降不能对周围建筑产生危害，影响其正常使用。 北京城建勘测设计研究院有限责任公司编制 22 第2章 工程概况 2.1 线路概况 图2.1-1 北京地铁8号线三期线路示意图 北京地铁8号线三期工程是二期工程的南延线路，线路北起中国美术馆南（8号线二期设计终点），南至五福堂。在大红门桥站与和义站之间的线路东侧设置大红门停车场。 线路从美术馆以南引出后，沿王府井大街、台基厂大街向南敷设，在台基厂大街与前门东大街路口转向西沿前门东大街敷设，在前门大街转向南沿前门步行街、前门大街、永定门内、外大街、南苑路、南大红门路沿南中轴向南敷设，沿线下穿二环路、护城河、三环路、四环路，至终点站五福堂。 线路全长17.3km，均为地下线，共设置14座车站，换乘站7座，王府井站与1号线换乘、前门站与2号线换乘、珠市口站与7号线换乘、天桥站与规划机场线换乘、永定门外站与14号线换乘、大红门站与10号线换乘、大红门桥站与规划南部U型线换乘。全线最大站间距2.508km，位于大红门桥站与和义站之间，最小站间距0.772km，位于王府井北站与王府井站之间，平均站间距1.270km。 目前，一期工程已建成通车，二期工程正在建设中，三期工程建成后，将与一、二期及北段联络线贯通运营。 2.2 各工点概况 （1）车站方案 各工点概况一览表 表2.2-1 车站名 站中心里程 主体结构型式 主体结构施工工法 主体基坑 支护型式 备注 木樨园桥南站 K30+361.028 双层双柱明挖岛式车站 明挖法 钻孔灌注桩+内支撑 大红门站 K31+195.960 三层双柱三跨岛式车站 明挖法 钻孔灌注桩+内支撑 既有10号线换乘 大红门桥站 K32+048.597 双层双柱三跨岛式车站 明挖法 钻孔灌注桩+内支撑 规划南部U型线换乘 和义站 K34+531.720 五柱六跨明挖双岛四线式车站 明挖法 钻孔灌注桩+内支撑 西洼地站 K36+056.339 地下两层站 暗挖段单洞平顶直墙 明暗挖结合 钻孔灌注桩+内支撑 六营门站 K37+296.211 双柱三跨 明暗挖结合 钻孔灌注桩+内支撑 五福堂站 K38+884.353 三层双柱三跨框架结构 明挖法 钻孔灌注桩+内支撑 （2）区间方案 序号 工点名称 施工方案 1 木樨园桥南站~大红门站 矿山法区间 2 大红门站~大红门桥站 盾构法区间 3 大红门桥站~和义站 盾构法区间+明挖法区间+矿山法 4 和义站~西洼地站 标准盾构区间 5 西洼地站~六营门站 标准盾构区间 6 六营门站~五福堂站 标准盾构区间 7 五福堂站后折返线 单洞双线矿山法区间（259.43米）+单洞单线矿山法区间（39.33米） 8 第3章 工程地质概况 3.1 地形地貌 拟建场区位于华北平原西北边缘的北京平原地区，北京平原是由一系列洪积、冲积扇及冲积平原联合而成的洪、冲积平原。平原北部和西部的山地分属燕山山脉和太行山余脉。在地貌单元上属冲洪积缓倾斜平原和扇缘洼地。拟建场区主要位于永定河冲洪积扇中部，该区原始地貌大部分已被人类工程活动所改造，地形总体趋势是北部较高，往南逐渐降低，评估区地面标高为37.00～47.00m，地形坡降0.5‰～2‰。现状工程场地及周边大部分区域为中高层办公区和低层住宅区，以及道路、机场和绿地，人口密度较大；地面下管网纵横，以及人防工程和地下通道等地下构筑物，场地条件较复杂。 图3.1-1 北京平原区古河道分布图 线路沿线多处下穿地表水体，包括前门地区的盖板河、南护城河、凉水河、小龙河等。 3.2 地层构造 北京地层除缺少震旦系、上奥陶统、志留系、泥盆系、下石炭统、三迭系及上白垩统外，其它地层都有发育，总厚度达六万米以上。岩石类型较为齐全，包括各种沉积岩、变质岩和火成岩。大部分岩石出露在西部和北部山地，平原区则广泛分布着第四纪松散沉积物。本次工程范围内第四系覆盖厚度一般为60m～90m。 3.3 沿线工程地质条件 3.3.1 沿线土层概述 拟建线路第四系沉积物以古漯水河故道沉积为主。工程沿线地面以下61m深度范围内地层按其沉积年代及工程性质可分为人工堆积层、新近沉积层、第四纪全新世沉积层与第四纪晚更新世沉积层四大层： 人工填土层: 粉土填土①层：褐黄色～黄褐色，湿，松散-中密、含少量白灰、砖渣等；杂填土①1层：杂色，稍湿-湿，稍密-中密，以路基土为主，含砖块、灰渣、水泥块、碎石和腐殖物等，局部夹粉土填土薄层,表层为沥青路面。 该层层底标高29.26～36.55m。 新近沉积层: 粉土②层：褐黄色～灰色，稍湿-湿，中密-密实，中高压缩性，含云母、氧化铁，局部含螺壳和碳质碎屑，土质不均，偶有有机质，夹薄层粘性土；粉质粘土②1层：褐黄色～灰色，可塑，中高压缩性，含少量氧化铁，夹薄层粉土；细砂②3层：褐黄色，稍湿-湿，稍密~中密，中压缩性，含云母，局部夹薄层粉土、粘性土，透镜体分布。 该层层底标高23.00～35.05m。 第四纪全新世沉积层 卵石③层：杂色，湿，中密~密实，低压缩性，亚圆形为主，一般粒径20~40mm，最大粒径不小于120mm，粒径大于20mm的含量大于55%，细砂充填；细砂③1层，褐黄色，湿，密实，中低压缩性，含云母，局部夹薄层粉土、粘性土；粉土③2层：褐黄色，湿，中密，中压缩性，含云母、氧化铁,局部夹粉质粘土或细砂薄层，透镜体分布；粉质粘土③3层：褐黄色，可塑，中压缩性，含云母、氧化铁、局部夹粉土或细砂薄层，透镜体分布。 该层层底标高18.30～26.27m。 粉质粘土④层：褐黄色，可塑，局部硬塑，中-中低压缩性，含云母、氧化铁，局部夹粉土或细砂薄层；粉土④2层：褐黄色，湿，中密，中低压缩性，含云母、氧化铁，局部夹粉质粘土或细砂薄层；细砂④3层，褐黄色，湿，密实，低压缩性，含石英、长石、云母，局部夹薄层粉土、粘性土，透镜体分布。 该层层底标高15.44～24.65m。 第四纪晚更新世沉积层 卵石⑤层：杂色，湿，密实，低压缩性土，亚圆形，级配良好，磨圆度中等，一般粒径20~60mm，最大粒径不小于140mm，粒径大于20mm的含量大于60%，中粗砂充填；细中砂⑤1层，褐黄色，湿，密实，低压缩性，含石英、长石、云母、氧化铁，含少量卵石；粉土⑤3层：褐黄色，湿，密实，中低-低压缩性，含云母、氧化铁,局部夹粉质粘土或细砂薄层，透镜体分布；粉质粘土⑤4层：褐黄色，可塑，局部硬塑，中低压缩性，含云母、氧化铁，局部夹粉土或细砂薄层，透镜体分布。 该层层底标高6.63～14.25m。 粉质粘土⑥层：褐黄色，可塑，局部硬塑,中低压缩性，含云母、氧化铁,少量姜石，局部夹粉细砂、粉土或粘土薄层；粉土⑥2层：褐黄色，饱和，密实，低压缩性，含云母、氧化铁，局部夹粉质粘土薄层；细砂⑥3层，褐黄色，饱和，密实，低压缩性，含石英、长石、云母，透镜体分布。 该层层底标高1.96～11.27m。 卵石⑦层：杂色，饱和，密实，低压缩性，亚圆形，级配良好，磨圆度中等，一般粒径40~60mm，最大粒径不小于150mm，粒径大于20mm的含量大于60%，中粗砂充填；细中砂⑦1层，褐黄色，饱和，密实，低压缩性，含石英、长石、云母、氧化铁，含少量卵石，局部夹粉质粘土薄层；粉土⑦3层：褐黄色，饱和，密实，低压缩性，含云母、氧化铁，透镜体分布；粉质粘土⑦4层：褐黄色，可塑，局部硬塑，中低压缩性，含云母、氧化铁，局部夹粉土或细砂薄层，透镜体分布。 该层层底标高-13.57～-1.33m。 粉质粘土⑧层：褐黄色，可塑，局部硬塑,低压缩性，含云母、氧化铁,少量姜石；粉土⑧2层：褐黄色，饱和，密实，低压缩性，含云母、氧化铁，局部夹粉质粘土薄层；细砂⑧3层，褐黄色，饱和，密实，低压缩性，含石英、长石、云母，透镜体分布。 该层层底标高-17.07～-4.05m。 卵石⑨层：杂色，饱和，密实，低压缩性，亚圆形为主，一般粒径20~40mm，最大粒径大于120mm，粒径大于20mm的含量大于50%，细中砂充填；细中砂⑨1层，褐黄色，饱和，密实，低压缩性，含石英、长石、云母、氧化铁，含少量圆砾；粉土⑨3层：褐黄色，饱和，密实，低压缩性，含云母、氧化铁，透镜体分布；粉质粘土⑨4层：褐黄色，可塑-硬塑，低压缩性，含云母、氧化铁，透镜体分布。。 本层未穿透。 3.3.2 工程地质单元划分 工程地质Ⅰ单元的位置范围为自起点～木樨园桥南站区段，主要位于永定河冲洪积扇中部，地层以第四纪砂类土、碎石类土为主，粘性土、粉土亦有分布，粗细颗粒土的沉积韵律较明显。工程地质Ⅱ单元自木樨园桥南站站～终点区段，位于永定河冲洪积扇中部，大部分区域有新近沉积层存在，其下地层以第四纪沉积的砂类、碎石类土为主。该区段土类别较多，地层分布相对杂乱，沉积韵律较差。 3.3.3 工程地质条件对工程影响分析 根据工程地质条件，全线上部地层存在细中砂、卵石，粘性土、粉土亦有分布。卵石地层以亚圆形为主，一般粒径2~5cm，最大粒径大于10cm，细砂充填30%~40%。卵石粒径对设备的选型影响较小，抽排水过程易存在细颗粒流失的问题。粘性土的存在，对成井过程中洗井具有一定的影响。下部第四纪沉积地层主要为粉质粘土④层，粉土④2层，粉细砂④3层，细中砂④4层，中粗砂④5层，圆砾④6层，卵石④7层；粉质粘土⑤层，粉土⑤2层，粉细砂⑤3层，中粗砂⑤5层，卵石⑤7层，其中，细中粗砂层同样在抽排水过程中易存在细颗粒流失的问题，个别工点局部粘土层的存在对洗井具有一定影响。卵石④7层最大粒径不小于150mm，一般粒径50～100mm，亚圆形，级配连续，磨圆度中等，细中砂充填约35%，对成井设备的选型，降止水方案的选择具有一定影响。粉质粘土⑤层为隔水层，综合各工点埋深，在是否符合北京市有关降水规定的政策上，其对降水方案具有较大影响。 工程地质条件详见“地质纵剖面图”。 第4章 水文地质概况 4.1 气象水文 北京地区地处中纬度欧亚大陆东侧，位于我国季风气候区，属暖温带半湿润～半干旱季风气候，受季风影响，形成春季干旱多风、夏季炎热多雨、秋季秋高气爽、冬季寒冷干燥四季分明的气候特点。主要气候特点如下： 降雨量：全市多年平均降水量为624mm，降水量年变化大，历年最小降水量为244mm（1896年），最大降水量为1406mm（1959年），两者相差5倍以上；降水量年内分配不均，汛期（6-8月）降水量一般占全年降水量的80%以上；旱涝的周期性变化较明显，一般九至十年左右出现一个周期，连续枯水年和偏枯水年有时达数年。近20年中，1998年年降雨量最大为908.4mm，1999年年降雨量最小为307.6mm。 气温：近20年平均气温为12.6～14.0℃，年平均气温则基本上由东南向西北递减。近20年极端最高气温出现在1999年7月24日，为41.0C；极端最低气温出现在1990年1月3日，为-18.4C 。 标准冻结深度：近20年城内及近郊区标准冻结深度为0.80m。 风速及风向：全市月平均风速以春季四月份最大，市区最大风速达3.6m/s，其次是冬、秋季，夏季风速最小，夏季受大陆低气压控制，多东南风，秋、冬季受蒙古高气压控制，多为西北风，寒冷干燥。平均风速2.3 m/s。 图4.1-1 北京平原区多年降水量直方图 图4.1-2 北京市各月平均降水量图 4.2 区域水文地质条件 4.2.1 地下水类型 北京平原地区地下水类型按地下水的赋存条件主要为基岩裂隙水和第四纪松散岩类孔隙水，第四纪松散岩类孔隙水又分为上层滞水、潜水和承压水。 北京平原地区根据古河道和古河间地块可划分若干水文地质单元。古河道水文地质单元的特点是含水层岩性以圆砾、卵石为主，渗透性强，地下水位较低。地下水的形成以沿古河道方向的侧向补给、径流、排泄为主，总体径流方向为自永定河出山口呈辐射状分别向东北、东、东南等下游方向运动，在古河道范围内具有区域性统一的潜水面，局部受地下水开采或工程降水的影响，地下水位略有起伏变化。在河间地块水文地质单元的特点是含水层的岩性以粉细砂和粉土为主，渗透性较小。隔水层岩性为粉质粘土、粘土，含水层与隔水层基本呈互层状分布。除了地下水的侧向补给、径流和排泄以外，垂直方向运动较明显。 上层滞水主要接受大气降水、农田灌溉和自来水、雨水、污水等地下管线的垂直渗漏补给。不同地段含水层的渗透系数相差很大，补给方式和补给量悬殊较大，形成上层滞水分布不均匀，水位不连续、高低变化很大的特点。含水层主要为人工填土层和浅部粉土、砂土层。 潜水以侧向径流补给为主，并接受大气降水、上层滞水的垂直渗透补给，以侧向径流及向下越流补给承压水的方式排泄。 承压水北京市西郊的冲洪积扇顶部的潜水是冲洪积扇中下游承压水的主要补给源，承压水含水层主要为砂类土、圆砾卵石地层，其中夹有若干层粘性土隔水层。排泄方式主要为人工开采，受地下水开采的控制，承压水的径流方向指向区域性地下水位降落漏斗中心方向。由于地下水的开采导致承压水水头的降低，当低于含水层顶板时成为层间水。 4.2.2 地下水动态 地下水的动态是地下水补给量和排泄量随时间动态均衡的反映。当地下水的补给量大于排泄量时，地下水位上升；反之，当地下水的补给量小于排泄量时，地下水位就下降。各层地下水的动态各有其特点。 上层滞水的动态随季节、大气降水及地表水的补给变化而变化。 潜水的动态与大气降水关系密切。每年7～9月份为大气降水的丰水期，地下水位自7月份开始上升，9～10月份达到当年最高水位，随后逐渐下降，至次年的6月份达到当年的最低水位，平均年变幅约为2～3m。一般情况下，潜水的动态受农田供水开采的影响，不直接受城市供水开采的影响，但由于潜水与承压水具有密切的水力联系，当承压水头降低时，越流补给量增大，潜水水位也随之下降。 承压水的动态比潜水稍有滞后，当年最高水位出现在9～11月，最低水位出现在6～7月，年变幅约为1～2m。自七十年代以来，随着工农业生产的迅速发展和城市的扩大，地下水开采量逐年增加，地下水位不断下降。近3～5年以来，由于北京市政府采取了一系列保护地下水环境、限制地下水的开采、增大地下水补给量等有效措施，地下水位的下降速度变缓。 4.3 沿线水文地质条件 根据勘察成果，勘察钻孔最大深度61m，在勘察深度范围内，本段线路主要赋存有四层地下水，地下水类型分别为上层滞水（一）、潜水（二）、层间水（三）和承压水（四）。 其中从起点K31+316至K36+600段只观测到层间水（三）和承压水（四），且两层水局部连通，但不排除上层滞水存在的可能，地下水详细情况见下表所示。 表4.3-1 地下水特征表 地下水性质 水位/水头埋深 (m) 水位/水头标高 (m) 时间 主要含水层 备注 层间水（三） 21.43～28.38 8.99～15.59 2012.9 卵石⑤层、细中砂⑤1层 该层水在南苑路段连通 承压水（四） 28.82 7.73 2012.9 卵石⑦层、细中砂⑦1层 从K36+600至终点段共观测到四层地下水，上层滞水（一）和潜水（二）只在个别钻孔观测到，层间水（三）和承压水（四）较为稳定。地下水详细情况见下表所示。 表4.3-2 地下水特征表 地下水性质 水位/水头埋深 (m) 水位/水头标高 (m) 时间 主要含水层 备注 上层滞水（一） 5.78～7.66 29.89～31.01 2012.9 粉土②层、细砂②3层、 存在含水透镜体中 潜水（二） 14.60～15.72 21.06～21.45 2012.9 粉土④2层、细砂④3层 层间水（三） 19.30～28.42 8.51～16.75 2012.9 卵石⑤层、细中砂⑤1层 承压水（四） 28.37～29.98 6.81～9.18 2012.9 卵石⑦层、细中砂⑦1层 上层滞水（一）：主要接受大气降水、管沟渗漏补给，以蒸发、向下越流补给的方式排泄。 潜水（二）：主要接受侧向径流及越流补给，以蒸发、侧向径流、向下越流补给的方式排泄。 层间水（三）：主要接受侧向径流补给及越流补给，以侧向径流、向下越流补给的方式排泄。 承压水（四）：主要接受侧向径流及越流补给，以侧向径流、人工开方式排泄。 （2）场区水文地质单位划分 通过对本场区地层岩性及地下水赋存情况分析，将全线分为3个水文地质单元： 第一水文地质单元：工程起点至前门站为一水文地质单元，该段潜水含水层以卵石、圆砾、中粗砂为主；层间潜水含水层主要为卵石，层底粉质粘土层分布较厚，且相对连续。 第二水文地质单元：前门站至木樨园桥南站为一水文地质单元，该段潜水含水层以粉细砂、细中砂为主；层间潜水含水层为卵石、细中砂，层底粉质粘土层分布较薄，甚至缺失。 第三水文地质单元：木樨园桥南站至工程终点为一水文地质单元，该段潜水含水层主要以新近沉积的卵石、圆砾、粉细砂层为主，局部地段含有第四系沉积的卵石、圆砾、粉细砂层；层间潜水含水层主要为卵石，层内分布有粉土、粉质粘土等透镜体或夹层，层底粉质粘土层或粉土层分布连续性较差，水力联系相对复杂。 本次设计范围主要处于第三水文地质单元内。 （3）水文地质条件对工程影响分析 由于地铁轨面标高在6.60～26.56m（埋深约13.25～37.58m）之间，故区域地层内的潜水及潜水～承压水将对地铁的设计和施工均会造成较大影响。 涉及到降层间潜水的工点，基坑涌水量较大，对抽水泵能力的要求较高，对市政排水设施能否满足排水量要求具有较大影响。 含水层渗透性强，补给量大，必须确保开挖过程中抽水持续性，必须配备备用电源。 由于上层滞水的存在，渗透性差的地层应开挖导排。上层滞水与下部潜水层存在隔水层，易出现界面水问题，施工中应加强明排。 第5章 地下水影响分析 5.1 结构与地下水关系 根据土建结构设计图纸线路纵断埋深，参照沿线水文地质条件，全线各工点结构底板与水位关系见表5.1-1。 表5.1-1 各工点结构底板与水位关系 序号 工点 施工工法 最深底板标高 （m） 地下水 水位标高 （m） 含水层岩性 是否采取地下水控制措施 2 木樨园桥南站 明挖法 22.50 层间潜水 17.18 卵石 无须考虑 3 木樨园桥南站~大红门站区间 暗挖+盾构 10.89 层间潜水 17.18 卵石 是 4 大红门站 明挖法 9.14 层间潜水 15.59 卵石 是 5 大红门站~大红门桥站区间 盾构 -- -- -- -- 无须考虑 6 大红门桥站 明挖法 21.00 层间潜水 15.58 卵石 无须考虑 7 大红门桥站~和义站区间 盾构+局部明挖 -- -- -- -- 无须考虑 8 和义站 明挖法 21.40 层间潜水 17.06 卵石 无须考虑 9 和义站~西洼地站区间 盾构 -- -- -- -- 无须考虑 10 西洼地站 明挖法 17.81 层间潜水 13.70 卵石 否 11 西洼地站~六营门站区间 盾构+暗挖 12.86 层间潜水 9.19 卵石 否 12 六营门站 暗挖法 15.96 层间潜水 13.44 细中砂 是 13 六营门站~五福堂站区间 暗挖+盾构 12.72 层间潜水 13.44 细砂 是 14 五福堂站 明挖法 18.20 潜水 21.45 细砂 是 15 五福堂站~终点 暗挖 18.30 潜水 21.45 细砂 是 16 大红门车辆基地出入段线 盾构+暗挖+明挖 16.62 层间潜水 14.19 卵石 否 5.2 地下水对施工影响 依据表5.1-1结构底板与地下水水位相互关系，本次设计范围内土建施工受地下水影响工点共计6个，其中3座车站，3段区间。根据沿线水文地质条件，地下水对土建施工影响归纳为3类： （1）界面水问题 各水文地质单元的结构底板位于粘性土隔水层下，土建施工受上层滞水（一）、潜水（二）和层间潜水（三）影响。开挖揭露潜水（二）含水层底板，因疏不干效应造成隧道侧墙、施工掌子面上的卵石与粘性土交界面出水，影响土建施工进度。 （2）细颗粒流失问题 潜水（二）含水层岩性为卵石、圆砾及中粗砂，抽排中粗砂层中的地下水时，易造成细颗粒流失，引起地表沉降，产生地下空洞等危害。 （3）降深大 第三水文地质单元的大红门站土建施工受层间潜水（三）影响，结构底板位于卵石含水层内。含水层厚度较大，满足降深所需抽排水量较大，结构埋深对抽水费用影响较大。应综合考虑确定结构底板埋深，尽量减小抽排水量。 第6章 环境影响分析 6.1 木樨园桥南站~大红门站区间 木樨园桥南站~大红门站区间线路北起京煤二厂中街与南苑路相交路口处的木樨园桥南站，线路出站后左右线均沿南苑路路中向南敷设，穿过木樨园南站人行天桥、大红门服装商贸城人行天桥、凉水河桥到达南苑路与石榴庄路相交路口处的大红门站。本段区间与10号线之间设置一道联络线，由晨光路与南苑路相交路口南侧开始，穿过大红门服装商贸城人行天桥及凉水河到达10号线大红门站。 本区间段长564.49m，轨面标高12.277~21.238m，区间覆土厚度13.4~20.4m。与10号线联络线长463.671m，轨面标高13.418~22.035m，联络线覆土厚度12.97~21.6m。本段区间左线为盾构区间，右线及联络线为矿山法区间。 6.2 大红门站 8号线三期大红门站为中间站，车站位于繁华的木樨园高端商务、现代商贸、商务会展区中心地区，并且南中轴地区是北京未来城市规划南城中轴线上的商业、文化中心。 本站与M10号线大红门换乘。车站位于南北向南苑路与东西向石榴庄路交叉路口处，沿南苑路南北向设置，站址所处路口的道路除南苑路外，其它道路均未实施规划，周边建筑也均没有实现规划。车站周边现状为70年代5、6层住宅楼、2层溢云居宾馆、M10号线大红门站，其中M10号线大红门站附属部分东南象限、路中、西南限象出入口正在施工。车站周边交通流量较大。由于北京地铁8号线工程线路下穿10号线区间及凉水河，受线路标高影响，车站为地下三层岛式车站。大红门站南端均与盾构区间连接，北端左线与盾构区间连接，右线与矿山法暗挖区间连接。 大红门站为地下三层岛式车站，双柱三跨混凝土结构，施工方法采用明挖。车站主体采用地下连续墙的堵水方案。车站有效站台中心里程为K31+208.381，有效站台中心处车站顶板覆土4.2m， 轨面标高12.479m，底板底面标高约为9.14m。车站总长193.0m，有效站台长120.0m。8号线施工时需临时拆除10号线2a号出入口及部分1号出入口，工后恢复。 图6.2-1 大红门站站位图 大红门站采用明挖法施工，施工降水对环境影响如下： （1）地下水水位埋深较大，同时目标含水层以低压缩性卵石为主，地下水水位下降引起的地表沉降量较小，不会对周边建筑物产生较大影响。 （2）降水井穿越细中砂层，易发生细颗粒流失现象，应加强周边重点建筑物监测。 图6.2-2 大红门站周边小区 图6.2-3 凉水河 6.3 六营门站 六营门站位于万源南路及万源中路与南大红门路两交叉路口之间，沿南大红门路南北向布置在道路西侧。站位西侧为中国运载火箭技术研究院、长征宾馆、单层平房小院子、加油站；东侧为万源西里小区，主要为12层住宅，小区围墙砌筑在道路红线内，围墙内为小区内部车行道，围墙外人行道宽仅3 米左右。万源南路与南大红门路交叉路口西南象限沿路口有一块已拆迁完毕的空地和临街三层楼房；东南象限为梅源里住宅小区，临街为17 层高层住宅；万源中路与南大红门路交叉路口西北象限为绿地，东北象限为住宅小区，临街为4层住宅。 南大红门路是南北向交通干道，万源南路是火箭院居住区与办公区联系的主要道路，交通量比较大。南大红门路规划道路红线宽40 米，现状道路宽30~33 米，双向6 车道，外加两个非机动车道，路中两个车道为BRT快速公交专用车道；站位南侧有一处人行天桥，在此天桥处设有BRT公交车站。万源南路规划道路红线宽25米，万源中路规划道路红线宽20米，目前已基本实现规划，为双向四车道。 站址范围内管线较多，南大红门路和万源南路交叉路口处管线尤其密集。其中沿南大红门路走向的管线主要有：路中高压燃气φ500，管底埋深约2米；中压燃气φ400，管底埋深约2 米；路中雨水管φ1550，管内底埋深约3.7米，另有φ880 雨水管、φ500雨水管若干；路中污水管φ1000，埋深约6.5米；道路东侧电力沟1000x1800，沟底埋深约2.7米；道路西侧热力沟900x550，沟底埋深约2米；电信管线主要布置在道路西侧。 沿南万源南路走向的管线主要有：2000X2000电力管沟，埋深约4.0米；2Xφ300热力管，埋深约1米；另有电力、电信、雨水、污水等管线若干。 沿南万源中路走向的管线主要有：1400X1200热力管，埋深约0.8米；2Xφ500热力管，埋深约0.5m。 车站设置两座风亭： 1号风亭位于车站西北侧绿地内，2号风亭位于南大红门路西侧加油站附近。两组风亭均位于道路红线外。冷却塔位于2号风亭东侧。 车站设置4个出入口（其中2个出入口预留）：1号口设置在万源西里住宅小区北侧，沿万源中路人行道布置。3号出入口设置在车站西侧平房围合的院子内，靠近加油站的位置。1号出入口通道净宽6.5米，提升高度为17.25米，设置四部上下行扶梯及一部楼梯； 3号出入口净宽6.5米，提升高度为17.55米，设置一部楼梯和四部上下行扶梯。2号和4号出入口为预留出入口。 安全出入口与无障碍出入口设置在加油站附近，其地面亭结合布置，并与3号出入口相邻。无障碍出入口建成后与市政无障碍系统相连接。 万源西里小区围墙及万源南路 工商银行北侧拆除空地 加油站、平房及长征宾馆间形成的院子 加油站及火箭院北门 图6.3-1 六营门站站位图 六营门站采用暗挖法施工，施工降水对环境影响如下： （1）地下水水位埋深较大，同时目标含水层以低压缩性卵石为主，地下水水位下降引起的地表沉降量较小，不会对周边建筑物产生较大影响。 （2）降水井穿越细中砂层，易发生细颗粒流失现象，应加强周边重点建筑物监测。 6.4 六营门站~五福堂站区间 本段区间位于8号线三期工程南段，出六营门站，沿南大红门路向南敷设，到达南五环以北北京阳光博爱医院附近的五福堂站。现状道路狭窄，两侧梅园里小区6～7层住宅楼、六营门小区临街2～3层商铺楼、菊园北里9～10住宅楼，下穿两座人行过街天桥等。本段线路沿线建筑物退红线较远，区间施工时对其影响不大。区间长约1515.304m（双线延米），在里程YK37+315.000～37+329.200设置一座盾构井，六营门站～盾构井段区间采用矿山法施工，盾构井～五福堂站段区间采用盾构法施工。本区间盾构井需采取地下水控制措施。 6.5 五福堂站 五福堂站位于五福堂路与五福堂一号路之间，沿南大红门路呈西北、东南向布置在道路下方。站位西侧为明悦湾高层住宅小区，东侧现状为空地。 图6.5-1 五福堂站周边概况 站位所在的南大红门路规划红线宽40米，双向6车道外加2条非机动车道，其中路中为两条BRT公交专用车道。五福堂一号路规划红线宽30米，目前基本实现规划。 站址范围内管线较多，控制性管线包括：南大红门路北侧距离道路红线永中2.5米，南北向的2条28002200雨水沟，沟内底埋深约4.6-5m；南北向的距离东侧道路红线9米直径Φ500的污水管一条，管内底埋深约为4.1m。距离西侧道路红线3.75米直径Φ500的污水管一条，管内底埋深约为4.2m；东西的直径Φ1400雨水管，管内底埋深约4.5m。 图6.5-2 五福堂站站位图 车站设置两座风亭：1号风亭、2号风亭均设置在南大红门路西侧代征绿地内，位于道路红线外。冷却塔放在2号风亭南侧。 车站设置4个出入口：1号口设置于站位东北方向的空地内，博爱医院的东南侧，道路红线外，出入口通道宽度为6.5米，提升高度为11.10米，设置上、下行扶梯，出入口楼梯宽度为2.1米。本出入口设置地面厅。 2号出入口设置在站位东南方向的空地内，道路红线外，出入口通道宽度为6.5米，提升高度为10.65米，设置上、下行扶梯，出入口楼梯宽度为2.1米。本出入口设置地面厅。 3号口设置于站位西南方向，明悦湾小区东侧，道路红线外，出入口通道宽度为6.5米，提升高度为10.65米，设置上、下行扶梯，出入口楼梯宽度为2.1米。本出入口设置地面厅。 4号口设置于站位西北象方向，明悦湾小区的东侧，道路红线外，出入口通道宽度为6.5米，提升高度为11.10米，设置上、下行扶梯，出入口楼梯宽度为2.1米。本出入口设置地面厅。 安全出入口与3号出入口结合设置。 无障碍出入口设置于1号出入口，建成后与市政无障碍系统相连接。 五福堂站采用明挖法施工，施工降水对环境影响如下： （1）地下水水位埋深较大，同时目标含水层以低压缩性卵石为主，地下水水位下降引起的地表沉降量较小，不会对周边建筑物产生较大影响。 （2）降水井穿越细中砂层，易发生细颗粒流失现象，应加强周边重点建筑物监测。 6.6 五福堂站后折返线 本段区间位于8号线三期工程南段，为五福堂站后折返线区间，同时预留南延的条件。出五福堂站后，线路沿南大红门路继续向东南敷设，在南五环的德茂桥终止。南大红门路现状较狭窄，红线宽40米，车流量较小。区间长约301.02m，矿山法施工。线路右线为标准马蹄形矿山法断面，左线为折返线单洞双线大断面结构。在里程YK39+315.000处设置一座通风井兼施工竖井。 6.7 环境影响总体分析 依据上述分析，周边环境与降水施工相互影响如下： 1、线路穿越城市中心区，因地面交通繁忙、地下管线密集，降水井实现全封闭难度较大，施工协调难度大，前期工作应充分考虑占路施工手续。 2、降水井穿越细中砂层，易发生细颗粒流失现象，应加强周边重点建筑物监测。 3、施工降水不会对周边环境产生较大影响。局部邻近桥桩、地下管线等情况，在土建施工过程中，对周边构筑采取加固保护措施。 4、暗挖法施工工点，降水井施工可在上部填土和粘性土层深度范围内回填粘土，减轻局部可能存在上层滞水对暗挖隧道产生不利影响。 第7章 地下水控制措施 7.1 施工降水与止水帷幕方案比选 目前工程建设中对地下水控制采用的方法可以概括为堵截（止水帷幕）和降排（井点降水）两种方法。应根据水文地质条件、周边环境、土建施工方法，本着减少水资源浪费、经济、合理的原则确定地下水控制措施。《北京市建设工程施工降水管理办法》（京建科教[2007]1158号）中对降水与止水措施选用有明确的论证原则。根据降水管理办法及政府有关规定，并充分考虑北京地铁8号线三期工程特点，方案中对采用施工降水与止水帷幕措施进行了比选。 7.1.1 暗挖法工程 根据《北京市建设工程施工降水方案专家评审细则》的补充规定： 采用矿山法施工的地铁车站和区间隧道，在工程及周边环境无特殊要求的条件下，具备下列情况之一的可判定为采用帷幕隔水方法技术不可行： 1、矿山法(包括PBA法、CRD法、盾构扩挖等)施工的地铁车站； 2、变断面、大断面或平顶直墙的地铁隧道； 3、隧道全断面位于含水层中； 4、隧道全断面位于隔水层中，拱顶上方隔水层厚度小于1m； 5、隧道拱顶位于含水层中； 6、隧道仰拱位于含水层中，含水层水位与仰拱底标高之差大于2m。 暗挖法施工区间木樨园桥南站~大红门站区间局部+联络线、五福堂站~终点区间、大红门车辆基地出入段线。其中大红门车辆基地出入段线经分析符合北京市建设工程施工降水管理办法有关规定，可采取井点降水对地下水进行控制；木樨园桥南站~大红门站区间局部+联络线、五福堂站~终点区间需根据勘察资料进一步确定是否符合政策条件。 7.1.2 明挖法工程 明挖法施工堵截与降排的地下水控制措施各有优缺点。在粘性土与砂层互层地区，且帷幕桩能够实现基坑内、外含水层水力联系切断，可以选用堵截的地下水控制措施。但是《北京市建设工程施工降水管理办法》中规定，在论证采取止水帷幕不可行的前提下可采用施工降水。论证方案评审细则中对采用帷幕隔水方法不可行的依据有两条： 1、技术不可行 基底位于砂卵石含水层水位之下，且该含水层中基底以下5米之内无适当的隔水层。 2、经济不合理 帷幕隔水施工工程造价（T）与减少抽水总量(QZ)的比值(M)大于50元/立方米。 8号线三期需采取地下水控制措施明挖车站： 1、大红门站 根据勘察资料，车站主体不满足北京市降水有关政策条件，车站主体需采取止水措施。 2、六营门站 暗挖车站，符合北京市降水有关规定。 3、五福堂站 明挖车站，经过经济分析，符合帷幕隔水经济不合理条件，满足北京市降水有关规定。 7.1.3 政策符合性判断 各工点降水政策符合性判断见下表统计： 表7.1-1 各工点降水政策符合性判断详表 序号 工点 推荐工法 地下水 地下水控制措施 政策符合性 3 木樨园桥南站~大红门站区间 暗挖+盾构 层间潜水 降低地下水水位 符合 4 大红门站 明挖法 层间潜水 降低地下水水位 不符合 12 六营门站 明挖法 层间潜水 降低地下水水位 符合 13 六营门站~五福堂站区间 暗挖+盾构 层间潜水 疏干含水层 符合 14 五福堂站 明挖法 潜水 疏干含水层 符合 15 五福堂站~终点 暗挖 潜水 疏干含水层 符合 7.2 基坑内、外降水方案比选 根据北京地铁8号线三期水文地质条件，本着技术可行、经济合理、尽量减少水资源浪费的原则，对基坑内、外降水方式进行分析比较。基坑内降水采取悬挂式止水帷幕+施工降水方式，基坑外降水采取管井降水方式。 表7.2-1 施工方法比选 地下水控制方法 技术特点 施工特点 环境影响 其他 施工降水+悬挂式止水帷幕 1、止水帷幕墙体未进入下部隔水层，基坑内外存在较强水力联系，需坑内降水； 2、基坑涌水量按基底进水考虑，估算误差大； 3、降水井布置在基坑范围内，管井数量略少于坑外降水； 1、施工占用场地较大； 2、止水帷幕咬合处理控制难度高，易发生渗漏且处理难度大； 3、北京地区地连墙应用较少； 4、基坑开挖过程中，需加强对降水井保护，结构范围内封井处理要求高。 降水井位于坑内，减小水位降低和细颗粒流失引起的地表沉降。 先期施工（降水井和地连墙）成本高，后期成本稍低，降水井位于坑内，造成土方工期延长。 管井降水法 1、井点深度未进入下部隔水层，抽水控制水位降深； 2、基坑涌水量按基底及边坡侧墙进水考虑； 3、降水井布置在基坑范围外，确保形成封闭。 1、施工占用场地较小； 2、工艺成熟，北京地区应用广泛。 卵石地层压缩模量较大，水位降低引起地表沉降较小，需采用包裹尼龙网的方式避免细颗粒流失问题。 先期成本较低，后期成本高于坑内抽水，抽水周期同坑内降水。 暗挖法施工工点木樨园桥南站~大红门站区间局部+联络线、六营门站、五福堂站~终点区间坑外降水。 大红门站及五福堂站，根据结构设计要求、含水层底板埋深大的特点，基坑内外降水均按照非完整井考虑。各施工方法优缺点详见表7.2-1。 通过以上初步分析，可以初步得出以下结论： 1、从施工技术角度，在悬挂式止水帷幕+坑内降水相对坑外降水技术难度大，施工质量不易控制。 2、从施工成本、及水资源保护角度，现阶段资料无法详细进行止水帷幕设计与基坑内、外降水设计，因此无法准确估算悬挂式止水帷幕内降水与基坑外降水抽水量差距，同时也无法结合工期进行经济性分析。 建议明挖车站在后续设计阶段，根据工程地质条件及水文地质条件确定后，计算基坑内、外两种方式下的涌水量大小，进一步对基坑内、外降水方式进行比选。 7.3 施工降水实施原则 综合以上分析，北京地铁8号线三期各工点以采用施工降水方式降低开挖范围内地下水水位为主，局部不具备条件采用注浆止水。具体原则如下： （1）基坑或隧道开挖轮廓范围外10米内，地面场地条件具备施工降水井点的空间条件，并且避开地下管线；同时通过分析确定地下水水位下降引起地表附加沉降不会对周边建构筑物造成破坏的前提下，优先选用管井围降的施工降水方法。 （2）施工降水设计满足1.2节主要技术要求。 （3）局部暗挖工程地面不具备作业条件，造成管井降水无法实现围降效果，则采用洞内降水的地下水控制措施，洞内降水无法实现则采用洞内全断面注浆止水的地下水控制措施。 （4）拟建结构临近重要建构筑物，且有较大影响时，应对周边建构筑物基础采取加固保护措施，或在拟建结构与已建构筑物间施作止水帷幕，切断施工降水与周边建构筑物场地的地下水水力联系，确保已建构筑物安全稳定。 7.4 降水工程特点 （1）地下水水位高于结构底板，须采用管井降水的方法降低地下水水位至结构底板以下0.5m，确保干槽作业。 （2）含水层岩性以卵石为主，渗透性较强，水量极为丰富。设计单井出水量较高，因此井身设计应具有较好的透水性。 （3）含水层岩性以卵石为主，前期成井难度大、耗时长，施工降水后期抽水成本较高。 （4）成井过程中泥浆护壁易堵塞井壁孔隙。成井工艺、洗井方法选择应因地制宜，从而确保成井质量。 （5）抽排水量较大，需详细调查市政排水设施能否满足排水量要求，必要时增设专用的排水管线。 （6）含水层渗透性强，补给量大，必须确保开挖过程中抽水持续性，必须配备备用电源。 第8章 降水工程总体方案设计 8.1 成井工艺比选 目前，北京地区常用成孔工艺包括正、反循环工艺，潜孔锤、乌卡斯冲击工艺，长螺旋、旋挖回转工艺，各工艺在降水井成孔应用中，具有如下特点。 表8.1-1 成孔工艺特点比较 特点 工艺 粒径要求 常见成孔直径 泥浆使用 施工效率 （圆砾卵石） 施工 成本 反循环工艺 <100mm 600mm 需泥浆护壁 >20m/台班 低 冲击工艺 无 >200mm 需泥浆护壁 3-10m/台班 一般 回转工艺 <200mm >800mm 需泥浆护壁 >40m/台班 较高 北京地铁8号线三期全线，卵石地层岩性特征：最大粒径不小于150mm，一般粒径50～100mm，亚圆形，级配连续，磨圆度中等，细中砂充填约35%。根据表8.1-1比选情况，建议试用反循环成孔工艺或旋挖工艺。 8.2 井身结构比选 目前，北京地区降水井井管管材主要为水泥材质和钢材质两种，常见井管及参数、性能如下： 表8.2-1 降水井井管性能比较 性能 井管类型 孔隙率 管径/壁厚 （mm） 强度 （KN） 连接方式 无砂混凝土管 12%～15% 400/50 ≥200 竹片+铁丝绑扎 加筋水泥管 <35% 360/35 ≥368 焊接 桥式滤水管 <30% 219-325/4-8 强度高于上述两种 焊接 传统的无砂滤水管填砾石孔隙率要降低40%，采用加筋管降低更多，而桥式滤水管仅下降10%。综合考虑工点抽水量及洗井方法等，确定全线各工点井管选材如下： 大红门站降水井较深，基坑涌水量较大，建议采用加筋混凝土井管。 木樨园桥南站、木樨园桥南站~大红门站区间局部+联络线、和义站、和义站~西洼地站区间、西洼地站、六营门站、五福堂站、五福堂站~终点区间、大红门车辆基地出入段线建议采用无砂混凝土管。 8.3 设计计算 降水设计计算流程如下： 确定降深s、渗透系数K、含水层厚度H(M) 计算影响半径R 计算基坑涌水量Q 计算单井出水量q 计算管井数量n 计算管井间距L 计算管井深度H’ 计算等效半径ro 确定布井形式 图8.3-1 降水设计流程 各设计参数计算公式如下。 井深设计公式： 式中，H—降水井深度，m； H1—基坑深度，m； H2—降水水位距离基坑底要求的深度，m； H3—iL，i为水力坡度，宜为1/10～1/15；L为降水井排与基坑中心线距离，m； H4—降水期间的地下水位变幅，m； H5—降水井过滤器的工作长度，m； H6—沉砂管长度，m。 等效半径计算公式： 式中，ro— 基坑等效半径，m； F— 基坑面积，m2。 影响半径： 潜水： 承压水： 式中，R—降水影响半径，m； s—基坑水位降深，m； H—含水层厚度，m ； K—渗透系数，依据抽水试验报告或经验取值，中粗砂取30m/d，卵石取200~250 m/d。混合含水层采用加权平均计算方法确定，m/d。 基坑涌水量计算公式： 潜水完整井： 潜水非完整井： 承压水完整井： 承压水非完整井： 式中，Q—基坑涌水量，m3/d； K—渗透系数，m/d； H—潜水含水层厚度，m； M—承压水含水层厚度，m； s—基坑水位降深，m； R—降水影响半径，m； h—基坑动水位至含水层底板的深度，m； l—滤管有效工作部分长度，m