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1、一、編制依據1.1中鐵第一勘察設計院集團有限公司提供的北京地鐵亦莊線工程宋家莊站初步設計編制相關文件及技術要求；1.2由中鐵第一勘察設計院集團有限公司提供北京地鐵亦莊線工程宋家莊站初步設計結構文件（2008年7月22日）；1.3北京市勘察設計研究院有限公司編制的北京市軌道交通亦莊線工程宋家莊站巖土工程勘察報告（詳勘）2007地鐵詳勘 YZS1；1.4北京市地質工程勘察院編制北京地鐵亦莊線工程總體設計第二篇 土建方案 第一冊 車站工程 第六分冊 車站降水；1.5北京地鐵亦莊線先期開工車站及區間降水方法設計咨詢報告專家評審會專家意見（2007年9月）；1.6建筑基坑支護技術規程（DB11/489-2、2007）；1.7建筑基坑支護技術規程（JGJ120-99）；1.8北京市建設工程施工降水管理辦法；1.9北京市建設工程施工降水管理辦法實施細則；1.10地下鐵道工程施工及驗收規范（GB50299-1999）；1.11地下鐵道、輕軌交通巖土工程勘察規范（GB 503071999）。二、工程概況及周邊環境條件北京地鐵亦莊線（L2線）是北京市城市軌道交通線網規劃中連接北京市中心城和亦莊新城的輕軌線路，線路基本沿北京市東南復合交通走廊布設，途經豐臺、朝陽、大興三個轄區和亦莊開發區。亦莊線宋家莊站為地下二層一島兩側車站，北側為地鐵5號線宋家莊站。車站有效站臺中心里程為右線K0+115m，車站有效站臺右3、線中心軌頂高程為25.711m。結構標準段總寬度為54.41m，總高為13.33m，車站總長為261.35m。頂板覆土厚度與在建5號線車站相同，為1.82.35m左右，基坑開挖深度為16m左右，車站主體結構標準段開挖寬度為54.41m。車站起始里程K0+0.000m，終點里程K0+250.300m。本工程基坑開挖深度內共涉及兩層地下水，主要受第1層潛水及第2層層間水影響，因此本次降水方案擬對這兩層水進行抽降。宋家莊站工程基坑開挖20m范圍內管線全部進行拆改移，降水井施工不考慮管線影響。本站設計降水管井全部布設在結構施工圍擋內，降水施工不考慮對周圍道路影響。宋家莊站降水采用群井抽水，因降水目的層4、滲透系數小，其降水影響半徑較小，且抽水量不大，經計算本站點周邊由于降水形成的地下水位下降而引起的地面沉降不大于5mm。車站西側緊臨鑫兆雅園，為確保在降水施工過程中既有建筑物的安全使用，在鑫兆雅園布設建筑物沉降監測點進行監測。三、工程地質、水文地質條件根據北京市勘察設計研究院有限公司編制的北京市軌道交通亦莊線工程宋家莊站巖土工程勘察報告（詳勘）2007地鐵詳勘 YZS1，本場地工程地質、水文地質條件如下：（一）工程地質條件本次勘察的控制性勘探孔最大深度為45.00m。按照地層沉積年代、成因類型及巖性名稱，將本次勘察深度范圍內地層自上而下可分為人工堆積層、新近沉積層及第四紀沉積層共三大類，按地層巖5、性及其物理力學性質進一步分為12個大層及其亞層，有關各土層的巖性特征分述如下。人工填土層：粉土質素填土層：黃褐色，稍密，濕，含磚、灰渣，局部為細砂填土、粉質粘土填土夾層；雜填土1層：雜色，稍密，稍濕濕，磚渣、灰渣、碎石，局部為生活垃圾；粉質粘土質素填土2 層：黃褐色，稍密，稍濕濕，磚渣、灰渣，粉土質素填土夾層。該層厚度變化較大，一般厚度 1.004.70m，土質不均，工程性質差。新近沉積層：粉土層：褐黃色灰黃色，中密密實，稍濕濕，局部為粉質粘土、粉砂夾層；粉質粘土1 層：褐黃色黃褐色，中密，濕飽和，有粉土、粉砂夾層。該層層頂標高 35.1538.54m。細砂、粉砂層：褐黃色灰黃色，中密密實，濕6、飽和，含云母、氧化鐵、少量圓礫。該層層頂標高 32.9837.17m。第四紀沉積層：粉質粘土層：褐黃色，中密，濕飽和；粉土1 層：褐黃色，中密密實，濕飽和，局部為粉質粘土、細砂夾層；細砂、粉砂2層：褐黃色，中密，濕飽和，該層層頂標高 31.8834.90m。粉質粘土層：褐黃色，中密，濕飽和，局部為粉土、粉砂夾層；粉土1層：褐黃色，中密密實，濕飽和，局部為粉質粘土夾層；粘土2層：褐黃色，中密，濕飽和，細砂、粉砂3層：褐黃色，中密密實，飽和，該層層頂標高 25.9727.46m。細砂、粉砂層：褐黃色，密實，飽和，含云母、氧化鐵、少量圓礫。粉土1層：褐黃色，密實，濕飽和。該層層頂標高 20.18227、.15m。粉質粘土層：褐黃色，中密，濕飽和，局部有粘土、粉土夾層；粉土1層：褐黃色，密實， 濕飽和，含云母，氧化鐵。該層層頂 標高 18.1420.68m。細砂、中砂層：褐黃色，密實，飽和；卵石、圓礫1層，雜色，密實，飽和，級配較好；粉質粘土2層：褐黃色，中密，濕飽和；粉土3層：褐黃色，密實，濕飽和，含云母、氧化鐵。該層層頂標高 16.1118.45m。卵石、圓礫層：雜色，密實，飽和，亞圓形，級配較好，含中砂約 2030，屬低壓縮性土；細砂、中砂1層：褐黃色，密實，飽和，含云母、少量圓礫。該層層頂標高 9.049.89m。粉質粘土(11)層：褐黃色，中密，濕飽和，局部有粉土、粉砂夾層；粉土(18、1)1層：褐黃色， 密實，濕飽和，含云母、氧化鐵。該層層頂標高3.94m。卵石(12)層：雜色，密實，飽和，亞圓形，級配較好，含中砂約30。該層層頂標高 0.342.78m。粉質粘土(13)層：褐黃色，中密，濕飽和，局部為粉土夾層；粉土(13)1層：褐黃色，中密密 實，濕飽和，含云母、氧化鐵。該層層頂標高-4.11-2.72m。（二）水文地質條件根據詳勘報告，場區共存在4層地下水，各層水的埋深、分布見下表：地下水性質、埋藏深度及滲透系數一覽表層序地下水性質水位埋深（m）水位標高（m）觀測時間含水層巖性特征滲透系數（m/d）第1層潛水5.506.4033.1834.062007年8月上旬9月上旬9、第3大層中的砂土層56.3033.612007年11月下旬第2層層間水10.1029.682007年5月上旬第4大層中的粉土層0.58.009.7029.8431.692007年8月上旬9月上旬8.009.2030.4931.862007年11月下旬第3層潛水承壓水23.1024.0015.7716.682007年5月上旬第8大層砂土、卵礫石層/23.0025.3014.2816.652007年8月上旬9月上旬23.2026.0013.8615.812007年11月下旬第4層承壓水25.8013.742007年8月上旬9月上旬第12大層卵礫石、砂土層/場區第1層水天然動態類型為滲入蒸發、徑流型10、，主要接受大氣降水入滲、農林灌溉水入滲和地表水體滲漏補給，并以蒸發、徑流方式排泄。水位年變幅為2.003.00m。場區第2層水天然動態類型為滲入徑流型，以越流補給、地下水側向徑流補給為主，排泄方式主要為側向徑流和越流。水位年變幅為1.003.00m。場區第3、4層水天然動態類型為滲入徑流型，以地下水側向徑流補給、越流補給為主，并以側向徑流、人工開采為主要排泄方式。水位年變幅為3.005.00m。本工程典型的地質剖面見下圖：四、不采用帷幕隔水方法理由和依據4.1計算基坑涌水量4.1.1計算基坑等效半徑(r 0)r0 =0.565(K)1/2 =0.565124001/2= 62.92(m)式中：11、K矩形或不規則形狀基坑面積。4.1.2計算降水井影響半徑(R)潛水 (第三大層中的砂土層)： R1=2S1（k1H1）1/2= 20.6(50.6) 1/2 =2.08 (m)層間水 (第四大層中的粉土層)： R2=2S2（k2H2）1/2=21.5(0.51.5) 1/2 =2.60(m)式中：k土層滲透系數；S設計降水深度；H含水層厚度。4.1.3基坑涌水量(Q)潛水完整井： 1.366k1(2H1-S1)S1 Q1 = =174.08 (m3d)lg(R1+r0)r0 1.366k2(2H2-S2)S2 Q2 = =87.39 (m3d)lg(R2+r0)r0 基坑涌水量Q = Q1 +12、 Q2 = 261.5 (m3d)。4.1.4總抽水量(Qz )預計總抽水時間為300天，查表得抽水折減系數1=0.7。Qz=1Q d = 54915 m34.2帷幕隔水選型及方案設計如采用旋噴樁止水帷幕設計方案如下：護坡樁樁徑800mm1000mm，樁間距1300mm1500mm，護坡樁樁頂分別位于地面下2.10m及地面。旋噴樁樁徑550mm，樁長12.0m或14.0m，兩護坡樁間布置一根或兩根旋噴樁，旋噴樁咬合寬度200mm，與護坡樁咬合寬度不小于75mm。共計布設旋噴樁854根。詳見護坡樁+旋噴樁止水帷幕平面布置圖、剖面圖。4.3帷幕隔水增加工程造價（T）護坡樁支護系統造價：T1-1 =13、 26817194.00元旋噴樁止水帷幕總造價：T1-2 = 854根12m/根300元/m = 3074400.00元施工降水造價T2 = 150S =15012400 = 1860000.00元帷幕隔水增加的工程造價：T= 0.25T1-1T1-2T2 =0.252681719430744001860000=7893698.5元4.4經濟合理性比較帷幕隔水增加的工程造價（T）與減少抽水總量（Qz）比值(M)M = T / Qz =7893698.5 / 54915 = 143.7（元/ m3）M50元/立方米，可認定為采用帷幕隔水經濟不合理，可進行施工降水。五、降水和排水系統設計5.1降水14、系統設計沿基坑外側布置降水井,井中心線距基坑開挖上口線3.0m，井間距7m，兩期共布置降水井（含疏干井）118口，詳見降水井平面布置圖。井身構造：井深20m，井徑600mm，井管400無砂水泥管，過濾器與井管材料相同，孔隙率2530%，濾管外包一層80目尼龍網，濾料：粒徑37mm水洗濾料。5.2排水系統設計水泵：采用揚程大于24m潛水泵。排水總管：采用直徑200mmPVC管，根據現場排水出口位置，沿降水井周邊布置。排水管線坡度不小于1。5.3觀測井設計在基坑內選擇4口疏干井作為觀測井，見降水井平面布置圖。觀測井結構與降水管井相同，詳見降水井剖面圖。六、降水管井施工6.1測放井位點根據施放的基礎15、軸線、控制點以及北京市軌道交通亦莊線工程宋家莊站降水井平面布置圖，施放降水井井位點。放點工作完成后，報請現場監理工程師進行檢查驗收。6.2井點位置物探復查由專職物探技術人員對施放后的井點位置進行管線復查，結合已有的管線資料以及物探資料再次復核井位，確保降水井施工對地下管線無任何影響。6.3鉆機成孔鉆進采用清水鉆進，自造泥漿護壁，一徑到底。施工中泥漿池采用現場圍堆方案，成孔后清理外運。6.4下井管、填濾料終孔并由質檢員檢查孔深及泥漿比重合格后，下入井管。井管選擇按設計圖紙要求。下管時確保井管連接順直、牢固。井管接口部位纏裹塑料布，砂卵石層位置包裹砂網。濾料采用粒徑37mm的水洗石屑，填料至地面以16、下3.0m后用粘土封孔；填料時應從孔口四周均勻填入，嚴禁用手推車直接倒入，防止井管歪斜、濾料蓬塞。6.5洗井下管填料后，24小時內及時洗井。采用空氣壓縮機氣舉法洗井，反復清洗直至水清，出水量正常為止，之后用泥漿泵二次抽洗，直至水清砂凈。6.6技術要求6.6.1井位要求（1）井位施放時必須詳細調查核實場區地下管線分布情況，當無法確定時可采用人工開孔的方法，當確認地下無各種管線后方可施工；（2）為避開各種障礙物，降水井間距可作局部調整，但間距最大不應超過10m，且降水井總量不得減少。本工程屬于明挖施工，應先施工支護樁后施工降水井；（3）站體開挖施工前，降水井的布設應已形成封閉。6.6.2井身結構誤17、差要求（1）井徑誤差20mm；（2）垂直度誤差1%；（3）井深應滿足井結構圖中文字說明部分的要求。填料要求（1）含水層段礫料應具有一定的磨圓度，礫料含泥量（含石粉）3%，粒徑24mm；（2）要避免填料速度過快或不均造成濾管偏移及濾料在孔內架橋現象，洗井后濾料下沉應及時補充濾料，要求實際填料量不小于95%理論計算量。 6.6.4洗井要求（1）洗井要求達到“水清砂凈”；（2）下管、填料完成后應立即進行洗井，成井洗井間隔時間不能超過8小時； （3）建議采用隔離塞分段洗井，如果泥漿中含泥砂量較大，可先進行撈渣，再進行洗井；（4）當常規洗井效果不好時，可加洗井劑浸泡后再洗井。6.4.5抽水要求（1）開挖18、至地下水位標高前的超前抽水時間不少于20天； （2）抽水含砂量控制：為防止因抽地下水帶出地層細顆粒物質造成地面沉降，抽出的水含砂量必須保證：粗砂含量1/5萬；中砂含量1/2萬；細砂含量1/1萬；（3）首次（洗井后抽水前）含砂量檢測合格后，在抽水期間間隔時間不超過3個月定期進行含砂量檢測，異常情況下應根據情況加密檢測次數。七、管井降水對施工安全和環境影響的評估本工程降水目的層為第一層潛水和第二層層間水。對環境的影響主要在于水位降低致使周邊建筑物產生附加沉降；成井及抽水過程中由于細顆粒流失形成地下空洞。降水施工過程中，必須采取如下措施，將影響控制在允許范圍內。7.1分層總和法計算附加沉降第一層潛水19、抽降引起附加應力：層頂：0，層底：p01=wH1=100.6=6kPa，層厚：0.6m。第二層層間水抽降引起附加應力：層頂：6kPa，層底：p02=p01wH2=21kPa，層厚：1.5m。第一層潛水位于細砂、粉砂層，壓縮模量ES = 27MPa；第二層潛水位于第四大層的粉土層即粉土1層，壓縮模量ES = 15MPa。按疏干計算：總沉降量S = Hii/ ESi =1/20.66/271.5(216) /15 =1.42mm。由于總沉降量較小，因此可不進行差異沉降計算。降水井抽水過程中，須對周邊高達建筑物進行沉降監測，沉降監測方法及周期須符合相關規范要求，另行編制。7.2對周邊環境的影響根據上20、述7.1計算，由于基坑降水引起的地面沉降總沉降量1.31mm，滿足周圍環境要求。7.3防止降水井施工和抽水產生地下空洞的措施1.管井成孔采用反循環鉆機成孔，地層自造漿護壁，預防塌孔，防止土顆粒流失。2.嚴格控制含砂量：選擇優質的無砂砼濾管，外包一層80目尼龍網，防止土顆粒流失。含砂量降水初期控制在半小時內含砂量小于1/10000；降水過程中管井正常運行時含砂量小于1/50000。及時監測含砂量，降水初期監測周期為7天，正常運行過程中監測周期為30天。降水井使用過程中如發現含砂量監測數值超標，則應檢查單井出砂量，對出砂量超標降水井做停抽處理。3.降水井使用完成后及時用粘性土回填封井。八、抽水量計21、量方法、計量設施和措施8.1沉砂池的位置、計量方法和儀器型號本工程在東北角和西南角各設一個總出水口，進入蓄水沉砂池，（沉淀池容積12 m3，具體做法見詳圖），出水口處安裝經標定后的明渠堰槽計量計。安裝完畢，調試合格，并經有關單位驗收后，方可排水。8.2排水計量的檢查和維護現場應對降水派專人進行管理，負責人員應每天不少于兩次檢查計量排水系統，并做好記錄，發現異常時，應及時查明原因，排除故障，保證排水計量系統正常工作。如不能排除故障，應及時向有關單位報告。8.3減少抽水量措施依據地下水位觀測結果和地下結構施工進度，及時停止抽水。九、地下水綜合利用北京市淺層地下水因受到輕微污染而不再適合飲用,但是在未經處理的情況下其水質完全能夠滿足低質用水的要求，可以代替部分清潔水用于現場施工、生活雜用、綠化、道路抑塵等。本次降水工程抽取的地下水計劃在上述幾個方面進行利用，具體如下：地下水綜合利用項目及用水量匯總表用水項目單位面積用水量（m3/dm2）用水面積（m2）天數總用水量（m3）現場施工用水80m3/d30024000生活雜用30m3/d3009000綠化用水0.00550003007500道路抑塵0.0022000030012000合計： 52500