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苏州市轨道交通2号线延伸线工程土建施工项目（第二批）II-Y-TS-03标 独墅湖南站深基坑专项施工方案编 制：_复 核：_审 批：_ 苏州-Y-TS-03标项目经理部 目 录1 编制依据12 工程概况12.1工程设计概况12.2 地面交通现状22.3基坑周边建筑物及管线情况22.4工程地质及水文地质条件32.4.1地层层序32.4.2水文地质条件62.5车站基坑概述73 基坑围护结构及支撑设计概况84 工程重难点及对策115 施工总体部署135.1总体部署及场地平面布置图135.2总体施工方案综述155.3施工进度安排205.4基坑开挖准备工作215.4.1基坑开挖前应完成的工作内容215.4.2技术准备工作215.4.3机械设备准备225.4.4材料准备235.4.5劳动组织准备236 基坑降水方案236.1基坑工程地下水风险分析236.1.1潜水含水层及微承压含水层236.1.2微承压含水层246.1.3应对措施246.2降水方案设计256.2.1基坑抗突涌稳定性验算256.2.2降压井设计296.2.3降水井设计346.3减压降水引起的地面沉降控制386.4抽水试验方案386.4.1试验目的及内容386.4.2试验工作量布置396.4.3试验设计396.4.4结果统计与分析406.5管井构造与成井技术要求406.5.1管井构造406.5.2成井技术要求416.6成井施工工艺416.6.1前期准备工作426.6.2成孔施工436.6.3洗井446.6.4特殊过程质量控制要求456.7降水运行管理456.7.1降水运行工况456.7.2降水运行保障措施466.7.3降水运行管理476.7.4降水井点保护486.8应急预案496.8.1用电应急预案496.8.2配备降水备用物资506.9封井方案506.9.1封井原则506.9.2封井方案516.10施工设备配备表527 基坑开挖及支撑安装方案537.1基坑开挖准备工作537.2基坑周边围护、通道557.3基坑开挖技术标准557.4基坑土方开挖567.4.1基坑土方开挖组织原则567.4.2基坑土方开挖施工原则567.4.3主体基坑开挖方法607.4.4基坑开挖中应注意的事项647.4.5土石方外运657.5支撑施工657.5.1龙门吊设置657.5.2钢支撑参数667.5.3钢支撑架设工艺流程667.5.4支撑架设方法677.5.5施工技术措施717.5.6钢支撑的拆除737.6基坑回填747.7确保基坑开挖安全的技术保证措施748 基坑施工监测方案768.1基坑安全等级及标准说明768.2 编制依据778.3监测工作的目的778.4监测内容798.5监测方法808.5.1围护结构深层水平位移监测（测斜）808.5.2围护结构顶部水平位移监测858.5.3坑外地下水位的监测898.5.4支撑轴力的监测908.5.5沉降变形监测948.5.6围护结构裂缝及渗水988.5.7建筑物的倾斜监测988.5.8建筑物裂缝监测988.5.9平面控制网与高程控制网988.5.10安全巡视工作要求988.6监测工作实施步骤988.6.1前期准备阶段988.6.2测试仪器设备的埋设阶段988.6.3监测工作的注意事项988.6.4初始数据采集阶段988.6.5监测周期与频率988.4.6报警值的确定原则及报警值988.4.7测试资料的综合分析阶段988.5监测管理988.5.1监测方案管理988.5.2监测数据管理988.5.3监测信息反馈988.5.4监测预警与处理988.5.5应急监测措施988.6拟投入人员设备988.6.1拟投入主要设备988.6.2拟投入人员989 雨季施工措施989.1雨季施工技术措施989.2雨季安全与文明施工措施989.3材料准备9810 基坑施工应急预案9810.1应急工作原则9810.2事故类型9810.3组织机构及职责9810.3.1应急救援领导小组9810.3.2指挥领导小组成员9810.3.3应急处理组织机构9810.3.4危险源监控9810.3.5应急响应9810.4应急处置措施9810.5应急材料准备9810.6应急预案演练9811 基坑开挖质量保证措施9812 施工安全保证措施9812.1安全生产组织机构9812.2 安全管理人员岗位职责9812.3安全生产管理制度9812.4安全生产保证体系9812.5 安全生产监控网络9812.6安全保证措施9812.6.1思想保证措施9812.6.2 现场安全保证措施9812.6.3 主要施工项目安全保证措施9813 文明施工管理9813.1施工现场管理9813.1.1 施工现场标准化管理9813.1.2 现场安全、保卫措施9813.1.3 现场卫生管理9813.2周围环境保护9813.3噪声和振动控制9813.4污水处理981 编制依据(1)苏州市轨道交通2号线延伸线工程施工图设计独墅湖南站车站结构主体围护结构（2012年9月）；(2)苏州市轨道交通2号线东延伸线(独墅湖南站)岩土工程详细勘察报告（上海市隧道工程轨道交通设计研究院2012.05）；(3)地下铁道工程施工及验收规范(GB50299-1999)（2003年版）；(4)混凝土结构工程施工及验收规范(GB50204-2002)；（2011版）(5)建筑地基与基础施工质量验收规范(JGJ79-2012)；(6)建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012）；(7)建筑基坑工程监测技术规范（GB50497-2009）；(8)施工现场临时用电安全技术规范JGJ462005(9)城市轨道交通工程测量规范(10)其它有关国家、江苏省、苏州市现行技术标准、规范和规定等；(11)本工程总施工组织设计及相关文件。2 工程概况2.1工程设计概况苏州市轨道交通2号线总体呈南北走向，线路起于相城区太平车辆段以西太东路，终点位于园区星华街。2号线线路全长42.249km，全线设35座车站。独墅湖南站为第6个车站，车站共设4个出入口2个风亭。本站有效站台中心里程为右DK33+716.000,设计起点里程为右DK33+642.900，设计终点里程为右DK33+828.100。车站主体结构外包长度185.2m，采用明挖顺作法施工。既有地面标高在2.52-3.59m（黄海高程）左右。站顶板覆土深度4.04.8m。本站两端区间为盾构区间，东、西端左、右线均为盾构到达井。平面位置图见图2-1图2-1 独墅湖南站平面位置图2.2 地面交通现状独墅湖南站位于启月街与若水路路交叉口处，启月街为双向4车道，车流量较小，车站施工期间启月街交通封闭断道绕行。若水路为双向4车道，车流量不大，车站施工期间若水路交通封闭断道绕行。2.3基坑周边建筑物及管线情况车站位于启月街与若水街之间，横穿河道（河底标高-1.0m），周边为规划用地，无重要建、构筑物及管线。影响车站结构施工的管线已迁改出主体结构范围外外，河道采用回填处理，将河水截流。 2.4工程地质及水文地质条件本工程所在场区位于苏州市工业园区，地貌类型单一，属长江三角洲冲湖积平原。场区内地势平坦、水系发育，系典型的江南水网化平原。2.4.1地层层序根据地质资料，地层层序自上而下依次为：层：人工填土，层底埋深0.505.50m、层底标高2.82-1.84m、揭示层厚0.505.50m；一般呈灰黄色灰色或杂色，土质不均、松散、成分复杂，表层一般为水泥路面，下部以素填土为主，成分主要为粘性土，含植物根茎、有机质和少量碎石等；局部为杂填土，含碎石、砖块、建筑垃圾等。1层：粘土，层底埋深3.705.70m，层底标高-0.82-2.37、揭示层厚0.804.00m；灰灰黄色为主，偶为灰蓝，、灰褐或灰绿色，含少量铁锈斑点，夹薄层粉土，局部为粉质粘土；可塑为主，偶呈软塑，欠均匀，有光泽，无摇振反应，干强度高，韧性高，平均压缩系数a0.1-0.2为0.36MPa-1，压缩性中等。1层：粘土，层底埋深6.809.50m，层底标高-4.03-6.40m、揭示层厚1.804.80m；褐黄草黄色，偶为暗绿，尚均匀，含铁锰质结核和灰色条纹，局部为粉质粘土；可塑硬塑，有光泽，无摇振反应，干强度高，韧性高，平均压缩系数a0.1-0.2为0.24MPa-1，压缩性中等。2层：粉质粘土，层底埋深9.7013.50m，层底标高-6.22-10.82m、揭示层厚1.504.80m；草黄色为主，偶为褐黄、灰黄或灰蓝色，尚均匀，含铁锰质结核和灰色条纹，夹有薄层粉土或粘土，局部较多；可塑为主，偶为软塑，稍有光泽，无摇振反应，干强度中等，韧性中等，平均压缩系数a0.1-0.2为0.38MPa-1，压缩性中等。1层：粉质粘土，层底埋深13.0020.10m，层底标高-9.72-17.24m、揭示层厚0.8010.00m；灰色，欠均匀，含云母，夹薄层粉土，局部较多；软流塑，偶呈可塑，稍有光泽，无摇振反应，干强度中等，韧性中等，平均压缩系数a0.1-0.2为0.40MPa-1，压缩性中等。2层：粉土夹粉质粘土，层底埋深17.6024.00m，层底标高-14.89-20.68m、揭示层厚0.8010.50m；灰色，欠均匀，含云母碎屑，夹层状粘性土，局部夹粉砂；饱和，平均孔隙比为0.792，平均实测标贯击数为13.7击，稍密中密，无光泽，摇振反应中等，干强度低，韧性低，平均压缩系数a0.1-0.2为0.19MPa-1，压缩性中等。1层：粉质粘土，层底埋深29.4036.30m，层底标高-26.72-32.64m、揭示层厚7.2016.70m；灰色，欠均匀，夹薄层粉土、粉砂局部较多，含云母、有机质；软流塑，偶呈可塑，稍有光泽，无摇振反应，干强度中等，韧性中等，平均压缩系数a0.1-0.2为0.38MPa-1，压缩性中等。2层：粉土，层底埋深36.0039.50m，层底标高-32.45-35.84m、揭示层厚1.507.30m；灰色，欠均匀，含云母、长石等，夹薄层粘性土，局部较多；饱和，平均孔隙比为0.765，平均实测标贯击数为24.6击，中密，无光泽，摇振反应中等迅速，干强度低，韧性低，平均压缩系数a0.1-0.2为0.19MPa-1，压缩性中等。1层：粉质粘土，层底埋深,42.5044.50m，层底标高-38.78-40.84m、揭示层厚5.007.50m；灰色，欠均匀，含有机质、腐植质等，夹薄层粉土、粉砂，局部较多，偶为粘土；软塑可塑，稍有光泽，无摇振反应，干强度中等，韧性中等，平均压缩系数a0.1-0.2为0.30MPa-1，压缩性中等。3层：粉质粘土，层底埋深50.9055.30m，层底标高-48.13-51.84m、揭示层厚7.9012.80m；灰色，欠均匀，含少量有机质、腐植质，泥钙质结核，夹薄层粉土、粉砂，局部较多，偶为粘土；软塑为主，偶呈可塑或流塑，稍有光泽，无摇振反应，干强度中等，韧性中等，平均压缩系数a0.1-0.2为0.33MPa-1，压缩性中等。1层：粘土，层底埋深53.1060.30m、层底标高-50.13-56.60m、揭示层厚1.305.70m；灰绿青灰色，偶呈灰黑色，尚均匀，含铁锰质结核、氧化铁斑点，局部为粉质粘土，夹薄层粉土；可硬塑，有光泽，无摇振反应，干强度高，韧性高，平均压缩系数a0.1-0.2为0.20MPa-1，压缩性中等。层：粉砂，青灰灰色，欠均匀，含云母、有机质、少量腐植质，夹少量砾石，局部夹薄层粉质粘土；饱和，平均实测标贯击数为41.8击，密实，平均压缩系数a0.1-0.2为0.16MPa-1，压缩性中等偏低。土层参数见表2-1，结构所处地层位置见图2-2。表2-1 土层参数表图2-2 结构所处地层位置图2.4.2水文地质条件苏州市地处江南水网区，属长江流域太湖水系，区内地表水系极其发育，主要有太湖、独墅湖、阳澄湖群及大小规模不等的河渠组成。根据枫桥站多年平均水位2.95m，历史最高水位4.5m。根据地下水埋藏条件，可将地下水分为孔隙潜水、微承压水及承压水。潜水：主要赋存于浅部土层的孔隙中，其富水性受土性和厚度控制，通常表现为差。勘探期间工程所在场区内潜水位埋深1.003.30m，标高-0.082.26m、平均1.11m。另根据区域观测资料，苏州地区历史最高潜水位标高为2.63m，近35年来最高潜水位标高为2.50m，潜水位年变化幅度为12m。微承压水：工程所在场区内微承压水主要赋存于粉土夹粉质粘土2层和粉土2层中，其中2层埋深13.0020.10m、层顶标高-9.72-17.24m，2层层顶埋深29.4036.00、层顶标高-26.72-32.42m。微承压含水层补给来源主要为大气降水、地表水、上部潜水的垂直渗流，以民间取水及向周围湖（河）网的侧向径流为其主要的排泄方式；根据2012年3月17日3月23日勘察实测，2层微承压水位埋深为5.24m、标高-2.78m，另根据区域观测资料，苏州地区近35年最高微承压水水位标高为1.60m左右；地下水年变化幅度约为0.8m。承压水：工程所在场区内承压水主要赋存于粉砂层，其层顶埋深53.1060.30m，层顶标高-50.13m56.60m。其补给来源为上部松散层渗入补给、微承压水与之联通补给、越流补给及地下径流补给，排泄方式主要是人工开采及其对下部含水层的越流补给和侧向径流排泄；根据区域观测资料，承压水水位标高一般在-2.5-4.0m。根据水质分析报告成果，场区地表水、浅部地下水及地基土对混凝土具有微腐蚀性、在干湿交替条件下对钢筋混凝土中的钢筋具有弱腐蚀性、在长期浸水条件下对钢筋混凝土中的钢筋具有微腐蚀性。2.5车站基坑概述车站标准段开挖深度约18.6m，端头井开挖深度约20.2m，车站底板位于2粉土夹粉质粘土，地下连续墙进入2粉土层。基坑开挖范围内的土层主要有：人工填土层，粘土1层，粘土1层，粉质粘土2层，粉质粘土1层，粉土夹粉质粘土2层。车站底板位于2粉土夹粉质粘土层，地下连续墙底进入2粉土层。车站侧壁安全等级为二级。3 基坑围护结构及支撑设计概况车站围护结构采用800mm（端头井1000mm）厚地下连续墙，标准段地下连续墙长度为31.775m，端头井地下连续墙长度为34.420m，采用水下C30混凝土。连续墙接头形式为锁口管柔性接头，接缝处采用两根800450旋喷桩止水。车站第一道支撑采用钢筋砼支撑，其余三道支撑采用钢支撑，第三道支撑下1.5m处设置换撑。钢筋砼支撑截面采用800X1000的C30钢筋砼，水平间距为9m，钢支撑采用609（t=16mm）钢管撑，水平间距约3m。支撑位置图见图3-1、3-238图3-1 围护结构第一道支撑平面位置图图3-2 围护结构第二四道支撑平面位置4 工程重难点及对策序号重、难点原因分析主要对策、措施1降水施工根据水文地质条件，工程所在场区内微承压水主要赋存于粉土夹粉质粘土2层和粉土2层中。车站底板位于微承压水层2粉土夹粉质粘土层，车站围护结构连续墙已完全隔断承2粉土层中的承压水层，但局部未将2粉土层隔断。基坑开挖可能会受到2粉土层微承压水的影响，基底有发生突涌的危险，故车站需采用疏干井、降压井进行降水。基坑开挖深度为18.620.2m，降水若不到位，基坑开挖及结构施工就无法进行。若降水过量则会引起周边地下水位下降，导致周边地面沉降，存在一定的风险，因此深基坑降水施工是本工程的难点。据车站土层含水情况进行降水设计，疏干井按230m2/口布设，并在南北端头井设降压井，施工中加强水位监测，以控制地表沉降及对周边建构筑物的影响。严格控制降水水位，采用按需降水方式。开始降水后，应随时监测基坑周围土体沉降量及对建构筑物等的影响。项目部指派专人24小时值班看管降水，加强水位观测。备用发电机及水泵，保证降水过程中不间断。保证封井质量。2深基坑开挖施工车站基坑开挖深度为18.6m20.2m，底板位于微承压水层2粉土夹粉质粘土层，基坑开挖将受到微承压水的影响，深基坑开挖是本工程的难点。控制连续墙与内支撑施工质量，施工过程中对连续墙垂直度、钢筋笼质量，支撑安放标高，预加轴力等参数进行严格的控制。确保基坑降、排水的质量，基坑内外排水通畅。及时抽排基坑内地表的明水，防止地表水渗入土中软化土体。严格贯彻“开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖”原则组织信息化施工，处理好开挖和支撑的关系，及时施作垫层和底板，控制基底隆起。处理好拆支撑和结构混凝土施工的关系，结构钢筋混凝土按照设计顺序从下至上逐层施工，支撑严格按设计顺序拆除。基坑开挖采用分段、分层开挖，每段坡度为1:1.5，基坑开挖至基底时在坡底设置挡水坝。加强监测，包括基坑变形、围护结构沉降、支撑应力的变化等，及时反馈信息指导施工。加强冬季、雨季基坑开挖的安全管理工作，做好冬季融沉、雨季防汛工作。编制“深基坑施工应急预案”，备好应急物资，做到有备无患，成立抢险应急分队，经常组织学习和抢险模拟演练，一旦发生险情时可以做到“发现早、反应快、处理及时”，把损失降低到最小。5 施工总体部署5.1总体部署及场地平面布置图独墅湖南站分二期施工，第一期完成车站主体基坑围护结构、土方开挖及主体结构；第二期完成车站的出入口及风亭施工。车站主体基坑开挖在一期内完成。施工总体部署见图5-1独墅湖南站施工总体部署图，其平面布置图见图5-2独墅湖南站主体结构平面布置图，附属基坑开挖平面布置参照主体基坑开挖平面布置图。图5-1 独墅湖南站施工总体部署图图5-2 独墅湖南站平面布置图5.2总体施工方案综述独墅湖南站基坑开挖采用明挖法施工，施工顺序见图5-3。图5-3 施工工序图（1）车站南、北端头井设计均为盾构到达井，结合现场实际情况，土方开挖顺序拟定为自北向南顺序施做。（2）由于基坑下半部主要为软弱的粘土层，为保证基坑施工正常进行，防止不良地下水作用发生，确保基坑边坡稳定、基坑周边建筑物、道路及地下设施的安全，基坑内采用管井疏干降水，降水在开挖前提前20天进行。（3）主体结构施工分段标准按17m20.5m，本站长185.2m，结构施工分为10段，挖机挖至坑底时及时封底，每段封底长度68m,累计封底长度达到1721m时进行结构底板施工。（4）基坑开挖每工作面配备1台长臂挖掘机配、1台普通挖机(1m3)和2台小挖机配合，主体基坑开挖总体分层按支撑情况分层，共分5大层，附属基坑分4层。过程开挖分层深度不得大于3m，总体开挖分段长度按车站施工缝进行，过程分段，按挖机回转半径考虑一般为6m。（5）土方开挖采用从上至下，分层分部开挖，严格遵守先撑后挖的原则，挖到支撑位置，及时架设支撑。因土方开挖时正值雨季，为安全起见土方开挖总长度按1：3放坡，当北端头井土方开挖到底形成完整的开挖面后各项工序自北向南依次施工。（6）土方开挖施工一定与测量监测紧密结合，一旦支撑轴力、围护结构变形、水位井水位变化速率较大，立即停止施工且通知设计与业主研究对策，隐患处理完毕后方可继续施工。5.3施工进度安排首先确定单斗挖掘机台班生产率，车站基坑开挖采用单斗挖掘机开挖，每小时生产率Ph（m3/h）按照下式计算：Ph=60qnK 其中n=60Tp单斗挖掘机台班生产率Pd（m3/台班）按照下式计算：Pd=8PhKb 其中n=60Tp上式中：q土斗容量（m3）；n每分钟挖土次数（次）；Tp挖掘机每次循环作业延续时间（s）； K系数，一般为0.60.67；Kb工作时间利用系数，向汽车装土时，其值为0.680.72，在侧向装土时，其值为0.780.88。经计算，挖掘机每小时Ph=60130.65=117m3每台班生产率为：117100.8748.8m3基坑土方开挖总量约69333m3，根据雨季影响、基坑深度影响及钢支撑施工干扰等因素，结合现场实际情况，平均每天按开挖600m3安排施工进度，计划施工工期为115天，土方开挖时间初定于2013年5月1日开始，2013年8月23日结束。5.4基坑开挖准备工作5.4.1基坑开挖前应完成的工作内容（1）施工前按总平面布置图的规划，在一定距离布点，各控制点均应为永久性的坐标桩和水准基点桩，所布置的测量控制点均应以书面形式报监理复核，复核无误后方可使用，并采取有效保护措施，以防破坏。（2）清除基坑范围内障碍物及管线改移。（3）做好基坑周围的排水沟和沉淀池，使基坑开挖时抽出的水经排水沟、进沉淀池沉淀后，才排至市政管网。（4）按工程监测要求，做好各种不同类型的测点布置，并测设各测点的初始数据。（5）根据工程地质及水文地质资料，做好地面排水，坑内降水在开挖前20天开始，并检查其排水效果。（6）完成地下连续墙顶冠梁及第一道钢筋砼支撑施工；根据设计提供的采用支撑的形式、轴力的形式等有关参数，进行支撑的设计、加工等工作内容。（7）落实弃、存土场地并勘察运输路线；（8）应急物资、设备进场，人员到位。5.4.2技术准备工作（1）划分分层及分步开挖的流程段。基坑土方开挖分区如图5-4。（2）掌握气象资料，以便综合组织全过程的均衡施工，制定雨季施工措施，掌握好现场地下水位等资料。（3）由项目技术负责人组织施工人员认真学习和研究图纸，并进行自审、会审等工作，以便熟练、准确的指导施工。（4）通过学习、熟悉图纸内容，了解设计要求施工达到的技术标准，明确工艺流程。（5）组织施工班组共同学习施工图纸，并做好技术交底工作，商定施工配合事宜。（6）根据施工方案确定施工机具、设备的要求及施工进度的安排，编制施工机具设备需求量计划，并使之得以落实，确保按期进场，准时开工。5.4.3机械设备准备独墅湖南站基坑土方开挖拟投入机械设备如表5-1：表5-1 基坑土方开挖拟投入机械设备表编号名称型号规格单位数量备注1潜水泵150QJ10-50/7台202污水泵150JC303台43小挖掘机日立EX100台241m3普通挖掘机PC200台15长臂挖掘机小松-5PC20L台16垂直出土设备套17自卸汽车CQ3260-02台108空压机4L-20/8台19风镐/液压破碎锤G10/DYB-70S台4/110千斤顶QW100组311电动葫芦CD110-30D台212龙门吊16t/10t台1/113汽车吊25t台214电焊机BX1-500台415钢筋调直机GT414台116钢筋弯曲机400台117钢筋切割机GA40mm台15.4.4材料准备基坑开挖材料准备主要为609钢管支撑进场准备。基坑开挖过程中，按照工程进度分批进场，并在现场进行拼装。5.4.5劳动组织准备为了加强建设项目管理、全面履行合同，确保工程建设工期、质量和安全，保护环境，全面实现建设目标，按照项目法施工原则，将组织一个有丰富深基坑工程施工经验的项目部领导班子。根据本工程的内容及施工特点，选用精干、专业的施工人员进行施工，并根据进度要求安排提前进场。(1)基坑开挖基坑开挖采用4台挖掘机挖土，10辆汽车运弃土。人工降排水、修整基坑。并据施工进度情况及时调整人力。(2)钢支撑施工钢支撑安装采用人工配合龙门吊，基坑开挖及钢支撑施工共需作业工人30人，人员根据施工进度情况及时调整。6 基坑降水方案6.1基坑工程地下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，可能引发本工程施工风险的主要含水层如下：6.1.1潜水含水层及微承压含水层潜水含水层主要由浅部填土层组成，受大气补给和地表水补给，土层中的重力水影响基坑的干开挖。微承压水含水层主要赋存于2粉土夹粉质粘土，该层渗透性较强（弱透水），易引发流土、管涌等渗透变形，影响基坑施工及安全。主体基坑开挖面挖穿该层，开挖过程中对该层前期应进行降压，降低2粉土夹粉质粘土层水位，后期需对该层进行疏干处理。 6.1.2微承压含水层对本工程基坑开挖可能有影响的微承压水含水层主要为2粉土层，该含水层组渗透性为弱透水，埋深相对较浅，对主体基坑施工会造成微承压水突涌风险。同时，围护结构地连墙局部未将2粉土层隔断，故承压水水减压降水不当，易对周边环境造成较大影响。6.1.3应对措施针对前面所述的基坑降水风险分析，拟考虑以下降水设计思路：1)潜水含水层及微承压含水层设计思路（1）主体结构基坑挖穿潜水含水层和微承压含水层，基坑开挖过程需前期考虑对微承压含水层进行降压，后期需对微承压含水层进行疏干处理，保障基坑收底安全。针对本工程特征采用降水管井进行降水。降水井的结构根据基坑的开挖工况及地层分布特征进行设计。为加强主体基坑的降水效果，故选择部分降水井采取不割管处理，靠近混凝土支撑，搭设平台。另外，由于主体基坑开挖底面位于2粉土夹粉质粘土层中，本工程降水井降水具有一定的特殊性，基坑开挖至2粉土夹粉质粘土层底部时，下部为垂直向渗透性较差的1粉质粘土层，2粉土夹粉质粘土层底部的重力水不能较好的发生渗流进入降水井中，由于降水井本身的井损问题，将在1粉质粘土层上部的2粉土夹粉质粘土层中形成“残存水”的现象，不能达到良好疏干效果的目的。因此，在这种情况发生较严重的时候，可根据实际情况针对局部区域搭设轻型井点辅助降水。（2）由于本工程浅部粉性土含水量大，对围护施工质量通常有较大的影响。在坑外针对潜水含水层及(微)承压含水层按照相关规范要求布设一定的水位观测点用于监测降水期间水位的变化。2)（微）承压含水层设计思路根据基坑底板抗突涌验算结果，主体结构需考虑针对2粉土层布设降压井进行减压降水。另外，为了检验降水效果，并考虑一定的安全储备，还应布置若干该层降压井作为观测兼备用井。开挖过程中，确保降压井的不间断工作。根据降水井抽水量及观测井的地下水位，确定开启的降水井数量，按照“按需减压”原则合理降水，将降水对环境的影响控制到最低程度。为确保降水井的不间断工作，施工现场应有双电源保证措施，应配置备用发电机组。3)其它设计思路降水井的平面布置应统筹考虑基坑的支撑、加固及工程桩的影响，井位的布置应方便其它工序的施工作业及降水井的保护。6.2降水方案设计6.2.1基坑抗突涌稳定性验算基坑开挖后，由于（微）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（微）承压含水层的顶托力时，（微）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。如图6-1所示.通常采用式（6-1）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。 式（6-1）图6-1 基坑抗承压水突涌稳定性验算原理示意图式（5-1）中：承压含水层顶面至基底面之间的上覆土压力，（kPa）初始状态下（未减压降水时）承压水的顶托力，（kPa）承压含水层顶面至基底面间各分层土层的厚度，其和等于图5-1中的h，（m）承压含水层顶面至基底面间各分层土层的重度，（kN/m3）高于承压含水层顶面的承压水头高度，即图5-1中所示H，（m）水的重度，工程上一般取10，（kN/m3）安全系数，工程上一般取1.051.20；本工程取1.05（根据围护结构设计）1)2粉土夹粉质粘土层主体结构基坑位于2粉土夹粉质粘土中，且围护已将2粉土夹粉质粘土层隔断，开挖过程需考虑前期对2粉土夹粉质粘土层进行降压处理，后期对其疏干降水，保障基坑收底安全。2)2粉土层（1）南端头井根据S28CZ1钻孔地勘资资料，按照不利原则，本次降水方案设计中2层初始承压水位标高取-2.78m。计算安全系数下的承压水顶托力FswH=（-2.78-（-26.75）10.01.05251.7kPa端头井的开挖标高为-16.752m，下翻梁开挖标高为-17.752m。开挖-16.752m时：土压力Pcz181KPa开挖-17.752m时：土压力Pcz171.9Kpa根据围护纵剖面图，选取S28CZ1作为计算参考孔，其承压含水层顶板标高为-26.75m。（2）北端头井根据S28XZ8钻孔地勘资料，按照不利原则，本次降水方案设计中2层初始承压水位标高取-2.78m。计算安全系数下的承压水顶托力FswH=（-2.78-（-28.53）10.01.05270.4kPa端头井的开挖标高为-16.752m时：土压力Pcz225KPa（3）标准段根据S28CZ1钻孔地勘资资料，按照不利原则，本次降水方案设计中2层初始承压水位标高取-2.78m。计算安全系数下的承压水顶托力FswH=（-2.78-（-26.75）10.01.05251.7kPa标准段普遍开挖标高约为-15.105m，下翻梁开挖标高为-16.105m。开挖-15.105m时：土压力Pcz222.4KPa开挖-16.105m时：土压力Pcz203.3KPa基坑底板抗突涌稳定性验算结果详见表6-1：表6-1 基坑抗突涌稳定性验算表（2层）工程部位开挖标高（m）承压水顶托力（kPa）上覆土压力（kPa）水位降深需求（m）控制水位标高（m）南端头井主区-16.75，下翻梁-17.75251.7主区181，下翻梁171.9主区6.73；下翻梁7.6主区-9.5；下翻梁-10.4标准段主区-15.105；下翻梁-16.105251.7主区222.4；下翻梁203.3主区2.8；下翻梁4.6主区-5.58；下翻梁-6.38北端头井-16.75270.42254.3-7.08根据以上计算结果，在安全系数取1.05的情况下，本工程主体结构各部位均需考虑对2层进行降压处理。针对上述计算结果，为了保证基坑稳定，根据公式hs FswH，计算基坑开挖时基坑稳定临界开挖深度，计算结果如下表6-2：表6-2 基坑临界开挖深度（2层）工程部位承压水顶托力(kPa)降压临界开挖标高(m)南端头井251.7-13.43北端头井270.4-14.3标准段（47轴）251.7-13.43由以上计算显示，安全系数取1.05时，当主体结构基坑开挖标高等于或大于-12.72m时，需开启2层降压井，以降低基坑突涌风险。6.2.2降压井设计根据基坑底板抗突涌稳定性验算结果，本工程需对2层粉土进行降压设计，需布置一定数量的降压井。参考类似工程经验，本工程考虑布设6口降压井（含2口降压备用兼观测井），井深均设计为38.00m。后期施工需先施工数口降压井进行抽水试验，并根据抽水试验结果优化本工程降压井设计。1)降压降水井的计算（1）南端头井经基坑底板的抗突涌稳定性分析，2层微承压水在南端头井需要进行减压降水，由于围护结构没有完全隔断2层微承压水，用大井法计算其基坑涌水量。大井法计算其基坑涌水量： 70m3/d 式中： Q基坑侧向径流补给量（m3/d） K渗透系数（m/d），0.52m/d M含水层的厚度（m），5m S水位降深（m），7.6m R影响半径（m），136m r引用影响半径（m），r=27m降水井单井出水能力： 82.8m3/d l有效过滤器长度，2m r井半径，0.1365m K渗透系数，0.52m/d计算所得单井出水量是最大单井出水量，根据实际，单井出水量取30m3/d。 降水井数量：2.6口经计算，在东端头井需要进行减压降水，因此，在该位置布置承压井3口。.（2）北端头井经基坑底板的抗突涌稳定性分析，2层微承压水在西端头井需要进行减压降水，由于围护结构没有完全隔断2层承压水，用大井法计算其基坑涌水量。大井法计算其基坑涌水量： 45.8m3/d 式中：Q基坑侧向径流补给量（m3/d）K渗透系数（m/d），0.52m/dM含水层的厚度（m），5mS水位降深（m），4.3mR影响半径（m），120mr引用影响半径（m），r=33m降水井单井出水能力： 82.8m3/dl有效过滤器长度，2mr井半径，0.1365mK渗透系数，0.52m/d计算所得单井出水量是最大单井出水量，根据实际，单井出水量取30m3/d降水井数量：2口经计算，在东端头井需要进行减压降水，综合考虑，在该位置布置承压井3口。根据前述基坑突涌稳定性安全验算结果，本工程必须对承压含水层采取有效的减压降水措施，才能防止产生基坑突涌破坏。为了有效降低和控制承压含水层水头,确保基坑安全，必须进行专门的水文地质渗流计算与分析。根据拟建场地的地质条件、基坑围护结构特点以及开挖深度等因素，本次设计采用了三维渗流数值法进行计算，为减压降水设计与施工提供理论依据。2、水文地质概念模型本次承压水减压降水设计中，考虑到降水过程中上覆潜水含水层将与下伏承压含水层组之间将发生水力联系，因此，将上覆潜水含水层以及下伏深层承压含水层组一起纳入模型参与计算，并将其概化为三维空间上的非均质各向异性水文地质概念模型。3、基坑降水数值（1）地下水渗流三维数学模型根据本工程的承压含水层的特性，以及围护情况，在计算时采用如下地下水渗流三维数学模型。式中：； ； ；为储水系数； 为给水度；为承压含水层厚度；为潜水含水层厚度；分别为各向异性主方向渗透系数；为点在时刻的水头值； 为源汇项；为计算域初始水头值；为第一类边界的水头值；为储水率 ；为时间；为计算域；为第一类边界，为第二类边界；nx、ny、nz分别为边界的外法线沿x、y、z轴方向单位矢量； q为上单位面积的侧向补给量(m3/d)。对整个渗流区进行离散后，采用有限差分法将上述数学模型进行离散，就可得到数值模型，以此为基础编制计算程序，计算、预测降水引起的地下水位的时空分布。（2）渗流计算数值模型的建立根据研究区的几何形状以及实际地层结构条件，对研究区进行三维剖分。网格立体剖分图见图6-2。图6-2离散模型三维网格划分（3）降水预测结果根据模拟计算，在保证基坑最深处承压水水位达到安全埋深的前提下，需要在主体基坑内布置6口降压井（含2口降压备用兼观测井）进行降水，井深均为38.0m，其中4口抽水井开启抽水，承压水位降深预测情况见图6-3。图6-3 承压水位降深等值线图（单位：m）由上图可知：在4口降压井开启2天后，主体基坑内各区段均满足基坑降水设计要求。在钻机进场后应先施工数口降压井后需进行抽水试验，并根据试验结果对减压降水方案作进一步优化。6.2.3降水井设计1)降水井数量设计采用围护明挖施工时，需及时疏干开挖范围内土层中含水，保证基坑干开挖的顺利进行。因此，开挖前需要布设若干降水井。结合本工程实际情况，本次降水工程降水井单井有效抽水面积a井取230m2。坑内降水井数量计算公式： n = A / a井式中：n 基坑内降水井数量(口)； A 基坑面积 (m2)；a井 单井有效降水面积 (m2)；主体结构降水井的数量设计以上述计算为依据。综合考虑潜水含水层地质条件、基坑形状及开挖因素，本工程降水井数量布置情况如下表：表6-3 降水井数量设计工程部位面积（m2）计算井数（口）实际井数（口）井号主体结构365115.8716J1J16具体各井管平面位置、布设尺寸及井结构详见图6-4。2)降水井深度设计基坑开挖范围内土层的水位应控制在基坑开挖面以下3m，考虑井损及水力梯度等因素的影响，主体结构降水井的深度一般为开挖面以下约57m。根据基坑开挖深度，主体结构降水井的深度设计为25m。6.2.4观测井设计由于本工程周边环境简单，本次降水方案设计在坑外不布设水位观测井，在坑外布设水位监测孔，间距约40m,深度为基坑开挖深度H+2m，该水位监测孔深度能观测到2层水位变化情况。6.2.5降水井布设根据以上计算，本工程降水井的布置情况如下所示：主体基坑共布置16口降水井，井号为J1J16，井深设计为25.00m，布置6口降压井(含2口降压备用兼观测井)，井号为Y1Y4、YG1YG2，井深设计为38.00m。具体的井位及井结构见图6-5。图6-4独墅湖南站主体基坑降水平面布置图图6-5 独墅湖南站降水井结构图6.3减压降水引起的地面沉降控制（1）降水前对施工场地周围的已有建筑物，施工前先踏勘一遍。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三点：降水范围宜小不宜大，降水时间宜短不宜长，降压深度宜浅不宜深。（3）在后期挖土施工的过程中，尽量提高效率，缩短挖土时间，相应得减少抽水时间，同时减少降水对周边环境的影响。（4）在降水运行过程中随开挖深度加大逐步降低承压水头，避免过早抽水减压。在不同开挖深度的工况阶段，合理控制承压水头，在满足基坑稳定性要求前提下，防止承压水头过大降低，这将使降水对周边环境的影响减少到最低限度。（5）采用信息化施工，对周边地面、邻近建（构）物进行位移监测，发现问题及时处理，调整抽水井及抽水流量，指导降水运行和开挖施工。（6）编制降压井的降水工况，根据合理按需降水的原则进行抽水。（7）密切关注坑外水位观测井水位，施工方、监测方、降水方、监理方应加强沟通协调，发现问题及时处理。6.4抽水试验方案6.4.1试验目的及内容为了后期优化方案，获取含水层相关的水力参数，因此，在正式降水方案之前需要进行实际抽水试验，其主要目的及内容为：本次试验的主要目的为：1、确定承压含水层的初始水位及水文地质参数；2、确定降压井单井出水量；3、检验降水效果，看是否能够满足设计最大降深的要求。6.4.2试验工作量布置根据试验目的，结合场地情况与周边环境，对本次抽水试验工作量进行如下布置：1、根据工程实际情况，利用基坑所有部分降压井分别进行单井抽水试验、群井抽水试验。2、根据抽水试验内容，确定本次抽水试验的试验设备需要如下：抽水设备： 深井水泵2台 ； 水位计：2套； 流量表（三角堰）：2个。6.4.3试验设计本次试验降水验证试验先进行单井定流量抽水试验，后进行两井定流量抽水试验。两次抽水试验之间让地下水位充分恢复。试验过程中抽水井与观测井同步进行水位观测。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。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0.1m3。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6-4 基坑试验过程一览表试验阶段试验方式抽水井号观测井号试验目的试验周期第一阶段单井试验Y2Y1、YG1确定初始水位、单井出水量1d水位恢复试验Y1、YG1掌握单井抽水后的水位恢复速率1d第二阶段群井试验Y1Y2YG1检验降水效果2d水位恢复试验YG1掌握两井抽水后的水位恢复速率2d注：具体抽水试验时间可现场具体情况进行调整。6.4.4结果统计与分析抽水试验结束后，需要对抽水过程中所采集的数据进行统计与分析，试验结果统计与分析主要内容有：1)计算单井出水量：通过对各观测井抽水时稳定水量资料的统计与分析，综合计算单井出水量，为后期抽水运行时配备设备提供参考依据。2)计算承压含水层水文地质参数3)根据抽水试验资料，验证降水方案的可行性，必要时对方案进行调整优化，以保证最佳的降水效果。6.5管井构造与成井技术要求6.5.1管井构造1)井壁管：井壁管均采用焊接钢管，井壁管直径均为273m。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。6.5.2成井技术要求1)井口高度：井口应高于地表以上0.200.50m，以防止地表污水渗入井内；2)围填滤料：降水井滤料填至地面以下23m，降压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。6.6成井施工工艺具体成井施工流程见图6-6。图6-6 成井施工流程图6.6.1前期准备工作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，应与工程师及时沟通并采取其他措施，必要的时候可对井位作适当调整。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0.10m0.30m。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。6.6.2成孔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。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1.101.15，当提升钻具或停工时，孔内必须压满泥浆，以防止孔壁坍塌。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。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。4)埋填滤料填滤料前在井管内下入钻杆至离孔底0.30m0.50m，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。6.6.3洗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，此时应向井内边注水边拉活塞。当活塞拉出的水基本不含泥砂后，可换用空压机抽水洗井，吹出管底沉淤,直到水清不含砂为止。洗井完毕后，可以下泵试抽。试抽成功，代表该井成孔完毕，可以投入使用。图6-7
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