Plc南京中勝站降壓井設計方案

1、目 錄一、前言3二、降水設計有關參數4三、地質條件表達5四、降水目的及要求6五、基坑底板穩(wěn)定性驗算6六、降壓井的布置依據8七、降壓井工作量的初步布設13八、布井合理性驗證14九、降壓井構造與設計要求16十、施工工藝與技術要求16十一、降水運行18十二、施工技術措施20十三、主要機械設備選用20十四、施工管理人員及勞動力配備21十五、附圖表21一、前言在建車站基坑內降水井于2003年2月11日開始施工，成井施工嚴格按照設計深度及要求進行，成井施工過程嚴格按照有關標準施工，確保了成井施工的質量，并按要求打完一口井就及時下泵加真空抽水。抽水工作于2003年2月16日開始正式抽水，抽水初期采用真空加潛

2、水泵交替抽水，基坑開挖后即采用潛水泵抽水，真空泵停止運行?；娱_挖施工于3月22日開始進行，挖土工作先由1#活塞風井部位開始進行，上部疏干降水效果良好，出土很干。在實際開挖施工過程中我們發(fā)現(xiàn)實際地質情況與勘察報告所提供的資料有所出入：根據勘察提供的地質情況1#活塞風井部位：00.50m為軟可塑狀素填土，0.501.80m為軟可塑狀粉質粘土，1.8016.40m為流塑狀飽和淤泥質粉質粘土，16.40m以下為砂層，該層為承壓含水層，為影響地鐵施工的主要含水層；在實際開挖施工過程中：01.50m為素填土層，1.50m以下為粉土、淤泥質粉質粘土的互層，在基坑內觀測孔施工過程中，深度為15.50m時已經

3、進入了承壓含水層。當1#活塞風井部位在挖至9m深左右時基坑底部多處發(fā)生管涌現(xiàn)象，無法制止。經計算、并經多方討論分析，一致認為是由于下部承壓含水層承壓水的頂托力大于基坑底至承壓含水層頂板間的土壓力致使基坑底部失穩(wěn)造成的。因此，為了保證基坑開挖的順利進行，在基坑開挖時必須降低下伏承壓含水層的承壓水水位，才能滿足基坑底板穩(wěn)定性的要求。由于其它局部包括局部區(qū)間段承壓含水層頂板都比該局部的埋深要淺，局部部位已經被揭穿，因此在開挖過程中也都必將發(fā)生突涌現(xiàn)象，故必須降低承壓含水層的水位。實踐證明原降水設計不能滿足基坑底板穩(wěn)定性要求，為了保證基坑開挖施工的順利進行，經多種方案的討論、比照，根據施工要求和前期施

4、工的經驗設計了此承壓水降水方案。二、降水設計有關參數一工程概況 擬建工程為南京地鐵南北線一期西延線中勝站主體結構以及中勝站小行站區(qū)間線路。設計的線路范圍里程：中勝站XK3+477.10XK3+734.10，總長257m；區(qū)間線路XK3+734.100XK4+241.078，總長506.978m。根據設計，中勝站主體結構基坑采用明開挖，圍護結構采用SMW工法；區(qū)間線路分地下段與路基段兩局部，而地下段又分出露段與暗埋段兩局部。地下段線路的結構為隧道結構。整個地下段的結構由小行站向中勝站方向傾斜，斜率約為2.1%3.1%。地下段基坑采用灌注樁加深攪的圍護結構，基坑開挖采用明開挖。本次降承壓水設計的范

5、圍主要是在中勝站主體結構和區(qū)間隧道地下段XK3+734.100XK4+834.100范圍的部位。二基坑開挖深度1、中勝站主體mm，相應的mm；mm； 2、區(qū)間線路三基坑寬度：m；區(qū)間線路：12.00m；四車站主體結構基坑圍護情況： 中勝車站四周采用SMW工法圍護，深度為：m,m；區(qū)間地下段基坑采用灌注樁加深攪的圍護結構。五±0.000，方案中所涉及的深度及標高均以此為準。三、地質條件表達根據南京市測繪勘察研究院提供的勘察報告，本場地分布的地層主要是：在深度為11.70m16.40m絕對標高為5.00m10.00m以上主要分布的地層是人工填土、粉質粘土及淤泥質粉質粘土層，在該深度以下主

6、要分布的地層是粉土、粉砂、粉細砂層。根據地層的水文地質特性，上部以粘性土為主的淤泥質粉質粘土與粉質粘土的滲透性較差，其滲透系數一般可達107cm/s。而下部的粉土與粉細砂層的滲透性較好，土層中的含水量較大，地下水的補給速率也較快。根據本場地的該兩大層土的分布與埋藏條件，按其水文地質類型，可分為：上部潛水層，下部承壓含水層型兩大類型。根據勘察報告，下部承壓含水層為影響地鐵施工的主要含水層(施工中測得該層承壓含水層的承壓水水頭為：2.50m)。四、降水目的及要求一降水的目的是：通過降壓井抽水及時降低下部承壓含水層的水頭高度，防止基坑底板突涌等不良現(xiàn)象的發(fā)生，確?；娱_挖后基坑底的穩(wěn)定，以保證基坑開

7、挖的平安性。二根據設計及實際的地質情況本次需將承壓水水頭降至基坑開挖面以下0.50m左右，即12.50m左右。五、基坑底板穩(wěn)定性驗算一基坑底板的穩(wěn)定條件：基坑底板至承壓含水層頂板間的土壓力應大于承壓水的頂托力。即： H·s Fs·w·h 式 中： H 基坑底至承壓含水層頂板間距離m s 基坑底至承壓含水層頂板間的土的加權平均重kN/m3 h 承壓水水頭高度，靜止水位至承壓含水層頂板的距離m w 水的重度kN/m3 Fs 平安系數()二車站局部：根據勘察報告提供的有關數據，1#活塞風井部位基坑開挖面至承壓含水層頂板的土層的重度為18KN/m3，該局部基坑開挖約12m

8、，承壓含水層頂板埋深為16.40m，承壓水水位按2.50m計算。具體如下：1、1#活塞風井部位上覆土壓力為：H·s =18×4.4=79.2 kPa2、1#活塞風井部位下伏承壓含水層的承壓水的頂托力為：Fs·w·h×10× kPa3、穩(wěn)定性驗算Fs·w·h - H·s = 79.2 145.95 = - kPa那么：承壓水的頂托力大于上部土壓力。4、根據上述驗算結果分析：當車站在的1#活塞風井部位基坑開挖至地表以下12.00m時，下部承壓水的頂托力大于基坑底至承壓含水層頂板間的土壓力，即基坑會發(fā)生突涌現(xiàn)象

9、。故該部位在基坑開挖時必須降低下伏承壓含水層的水頭壓力，才能滿足基坑底板穩(wěn)定性的要求。需降低的值如下：h降 w6.7m根據計算結果分析得出1#活塞風井部位承壓水水頭降至地面下9.2m(絕對標高-2.70m)，可保證基坑底板的穩(wěn)定。由于車站其它局部承壓含水層頂板都比該局部的埋深要淺，局部局部已經挖至承壓含水層頂板，因此也必將發(fā)生此現(xiàn)象，必須降低承壓含水層的水頭。三區(qū)間隧道局部：根據勘察報告提供的有關數據，區(qū)間在里程部位基坑開挖面至承壓含水層頂板的土層的重度為18KN/m3，該局部基坑開挖約9m，承壓含水層頂板埋深約為14m，承壓水水位按2.50m計算。具體如下：1、里程XK3+834.100部位

10、上覆土壓力為：H·s =18×5=90 kPa2、里程部位下伏承壓含水層的承壓水的頂托力為：Fs·w·h×10× kPa3、穩(wěn)定性驗算Fs·w·h - H·s = 90 120.75 = - kPa那么：承壓水的頂托力大于上部土壓力。4、根據上述驗算結果分析：當區(qū)間在里程部位的基坑開挖至地表以下9m左右時，下部承壓水的頂托力大于基坑底至承壓含水層頂板間的土壓力，即基坑會發(fā)生突涌現(xiàn)象。故該部位在基坑開挖時必須降低下伏承壓含水層的水頭壓力，才能滿足基坑底板穩(wěn)定性的要求。需降低的值如下：h降 = 30.75/w

11、 =30.75/10 3.1m根據計算結果分析得出在區(qū)間里程部位承壓水水頭降至地面下m(絕對標高)，可保證基坑底板的穩(wěn)定。由于區(qū)間其它局部承壓含水層頂板都比該局部的埋深要淺，因此也必須降低承壓含水層的水頭。六、降壓井的布置依據一抽水試驗1、抽水試驗的目的 1測定井的出水量Q與水位下降值S隨時間變化的關系。 2確定該區(qū)域承壓含水層的水文地質參數包括： a水平滲透系數Kh與垂直滲透系數Kv。 b越流因子無量綱Br。 c壓力傳導系數a。 d含水層的各向異性系數Kv/Kh。 3根據獲得的水文地質參數，初步設計降壓井。2、抽水試驗工作量的布置 1根據降水目的與要求及降水目的層的水文地質條件，采用多孔抽水

12、試驗。布置一組抽水試驗井包括一口抽水井、一口觀測井。 2井位布置 a)本次進行的一組抽水試驗井均位于2#活塞風井部位基坑外側，詳見“降壓井井位平面布置示意圖圖1。 b)抽水井：抽水井為Y27號降壓井。 c)觀測井：觀測井為Y25號降壓井，距抽水井Y23的距離為：20.00m。3井徑 抽水井與觀測井的井徑均為250mm。4井深抽水井與觀測井的結構相同，井深均為：30.00m，詳見“降壓井井結構圖圖4。3、抽水試驗方法 本次抽水試驗采用非完整井非穩(wěn)定流的方法進行抽水試驗，做一次抽降。本次抽水試驗歷時約2760分鐘。4、抽水設備及觀測器具 1根據降壓井的實際出水量選用175QJ32-48/4型深井潛

13、水泵。 2水位觀測儀器采用毫安表式水位測量計，抽水井及觀測井的水位讀數均讀到厘米。 3出水量的觀測儀表應選用2寸流量表水表來測定。5、動水位測定 1抽水試驗前測得靜止水位的深度及絕對標高： a抽水井為2.25m(井口標高6.20m)，即絕對標高： 3.95m。 b觀測井為2.70m(井口標高6.70m)，即絕對標高： 4.00m。 2動水位觀測時間：開泵后按第1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，12，14，16，18，20，25，30，40，50，60，70，80，90，100，110，120min進行觀測，以后每隔30min觀測一次，300min以后每隔60min觀測一次，720min

14、以后每隔120min觀測一次。 3觀測井內測水位下降值，抽水井測恢復水位值。6、出水量的觀測 1為了保證抽水井有相對恒定的出水量，故在泵的出水口處接一三通用于回水，并在回水口處接一閥門以控制井的出水量，經觀測本次抽水試驗出水量控制在30m3h。 2出水量觀測的間隔時間開始為1530min觀測一次，2個小時后每30min觀測一次。本次抽水試驗觀測得出水量一般為3129.70m3h，保證了抽水期間流量的變化不超過±5%的要求。7、水文地質參數計算 1由抽水井與觀測井的結構可知本次抽水試驗采用的抽水井及觀測井均屬非完整井。 2根據觀測井的水位降S與時間t的實測數據，在雙對數紙上繪制LgSL

15、gt曲線，見圖6。3根據抽水試驗資料分析，采用以下計算公式： Q 4KhM r Br 2M2 2L-dL1-d1 S= Wur , + 1 n2 nd1 M nL1 M nd M nL MSin( )-sin( )·Sin( )-sin( ) n=1 KV Kh nr M r BrWur 2+ 2 式中： Br 越流因子無量綱。 Kv、Kh 分別為含水層垂直向和水平向滲透系數m/d。 Q 抽水井出水量m3/d。 S 干擾抽水水位降m。 M 含水層厚度m,根據有關資料本次取35m。 T 導水系數 m2/d， T = Kh· M。 r 觀測孔至抽水井距離m。 L、L1 分別為抽

16、水井及觀測井的過濾器底部至含水層頂板距離m。 d、d1 分別為抽水井及觀測井的過濾器頂部至含水層頂板距離m。 WUr 井函數。 Ur 井函數自變量，Ur =r2/4at。 a 導壓系數m2/d。t 抽水延續(xù)時間d。 4實測曲線與標準曲線的擬合根據觀測井的抽水試驗實測數據采用上述計算公式，在計算機內與多條標準曲線進行擬合，經擬合獲得一條與實測曲線擬合最正確的計算曲線。實際擬合情況如下：序號時 間min實測降深值m標準降深值m112233495106147208309401050116012801310014150152101640017520186401982020940211180221420

17、 注：擬合圖見圖55經計算機擬合后計算出該承壓含水層的水文地質參數如下：參 數計算方法水 平滲透系數Khmd垂 直滲透系數Kvmd導 水系 數Tm2d導 壓系 數am2d越 流因 子Br曲線擬合法59800600二抽水試驗結果分析1、從本次抽水試驗結果得到的LgsLgt曲線光滑，其尾部有些波動是由于受潮汐影響由于潮水的漲落，致使河床底部的荷載發(fā)生變化，含水層受到壓縮或膨脹引起的地下水位變化。 2、由于受施工條件等因素的影響，加之本場地地質條件很復雜，承壓含水層頂板起伏很大，因此本次抽水試驗存在一定的誤差，但根據擬合情況來看該理論方法計算的水文地質參數根本符合本場地水文地質的實際情況的，本次抽水

18、試驗已到達了預期目的。七、降壓井工作量的初步布設一中勝站主體根據抽水試驗的有關資料，并考慮到周圍的施工環(huán)境，車站局部降壓井做如下布設：車站主體結構基坑外南北兩側各布置一排降壓井，具體如下：1、基坑南側設計布置14口降壓井，設計單井出水量為：30 m3h，設計井的結構詳見“降壓井結構圖圖34。2、基坑北側設計布置14口降壓井，設計單井出水量為：50 m3h由于Y20、Y22號降壓井距周圍房屋太近，該兩井設計單井出水量按30 m3h，設計井的結構詳見“降壓井結構圖圖4。二區(qū)間線路根據抽水試驗的有關資料，并考慮到周圍的施工環(huán)境，區(qū)間隧道局部降壓井做如下布設：在區(qū)間隧道基坑外北側布置一排降壓井，具體如

19、下：設計布置6口降壓井，設計單井出水量為：50 m3h，設計井的結構詳見“降壓井結構圖圖4。注：由于承壓含水層頂板起伏較大，實際施工時在保證單井出水量的前提下，可根據施工時進入承壓含水層的情況調整井的深度及結構。降壓井的平面位置詳見“降壓井平面布置示意圖圖12。八、布井合理性驗證一各抽水井對各預測點的距離： 單位：m 預測點抽水井號特征點A特征點B特征點C特征點DY21Y22Y23Y24Y25Y26Y27Y28Y29Y30Y31Y32Y33Y34二計算結果根據本次抽水試驗計算的參數，采用上述計算公式按照設計的單井出水量進行群井抽水對預測點A、B、C、D四點的干擾水位下降進行計算，計算結果如下：

20、 單位：m 時間天預測點1235710特征點A特征點B特征點C特征點D三從以上計算結果分析: 根據上述計算結果，在車站基坑開挖時,按照設計的單井出水量抽水3天以后，車站預測點A、B三點的水位下降值均已超過10m,已經完全能夠滿足降深10m的要求；在局部區(qū)間段基坑開挖時，按照設計的單井出水量抽水5天以后，區(qū)間預測點C的水位下降值已超過10m,已經完全能夠滿足降深10m的要求，而預測點D的水位下降值為4.32m，按穩(wěn)定性驗算的結果，此處的平安降深深度為：3.1m，此時也已能滿足要求。 四結論采用本次抽水試驗的成果,進行了水位下降預測，經計算本次布井能滿足本工程基底穩(wěn)定性的要求。說明在這種場地和水文

21、地質條件下本次布井是合理的。九、降壓井構造與設計要求 1、井口：井口應高于地面以上，以防止地表污水滲入井內，一般采用優(yōu)質粘土或水泥漿封閉，其封閉深度詳見“降壓井結構圖圖34。 2、井壁管：井壁管均采用焊接鋼管，井壁管的直徑為250mm內徑。 3、過濾器濾水管：濾水管采用橋式濾水管，濾水管外包兩層30目40目的尼龍網，濾水管的直徑與井壁管的直徑相同。4、沉淀管：沉淀管焊接在濾水管底部，直徑與濾水管相同，長度為，沉淀管底口用鐵板封死。 5、填礫料礫砂：濾水管部位圍填磨圓度較好的綠豆砂摻粗砂按1：1比例混合，填入部位詳見“降壓井結構圖圖34。 6、填粘性土封孔：為防止抽潛水引起的地面沉降，在礫料的圍

22、填面以上必須采用優(yōu)質粘土圍填至地表并夯實，并做好井口管外的封閉工作。7、各井結構及過濾器的安裝部位詳見“降壓井結構圖圖34。十、施工工藝與技術要求 成孔施工機械設備選用GPS10型工程鉆機及其配套設備。采用正循環(huán)回轉鉆進泥漿護壁的成孔工藝及下井壁管、濾水管，圍填填礫、粘性土等成井工藝。其工藝流程如下： 1、測放井位：根據井位平面布置示意圖測放井位，當布設的井點受地面障礙物或施工條件的影響時，現(xiàn)場可作適當調整。 2、埋設護口管：護口管底口應插入原狀土層中，管外應用粘性土和草辮子填實封嚴，防止施工時管外返漿，護口管上部應高出地面。 3、安裝鉆機：機臺應安裝穩(wěn)固水平，大鉤對準孔中心，大鉤、轉盤與孔的

23、中心三點成一線。 4、鉆進成孔：降壓井開孔孔徑為500mm，一徑到底。鉆進開孔時應吊緊大鉤鋼絲繩，輕壓慢轉，以保證開孔鉆進的垂直度，成孔施工采用孔內自然造漿，鉆進過程中泥漿密度控制在，當提升鉆具或停工時，孔內必須壓滿泥漿，以防止孔壁坍塌。5、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，進行沖孔去除孔內雜物，同時將孔內的泥漿密度逐步調至，孔底沉淤小于30cm，返出的泥漿內不含泥塊為止。 6、下井管：井管進場后，應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

24、管焊接要牢固，垂直，下到設計深度后，井口固定居中。 7、填礫料：填礫料前在井管內下入鉆桿至離孔底，井管上口應加悶頭密封后，從鉆桿內泵送泥漿進行邊沖孔邊逐步稀釋泥漿，使孔內的泥漿從濾水管內向外由井管與孔壁的環(huán)狀間隙內返漿，使孔內的泥漿密度逐步稀釋到，然后開小泵量按前述井的構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。 8、井口封閉：在礫料的圍填面上采用優(yōu)質粘性土圍填至地表，為防止圍填時產生“架橋現(xiàn)象，圍填前需將粘土搗碎粒徑小于5cm為宜。圍填時應控制下入速度及數量，沿著井管周圍按少放慢下的原那么圍填。然后在井口管外做好封閉工作。 9、洗井：回填完畢后先在井內下如活塞，用

25、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，此時應向井內邊注水邊拉活塞。當活塞拉出的水根本不含泥砂后，再用空壓機抽水洗井，吹出管底沉淤，直到水清不含砂為止。 10、安泵試抽：成井施工結束后，根據開挖進度在降水井井內及時下入深井潛水泵、鋪設排水管道、電纜等，抽水與排水系統(tǒng)安裝完畢，即可進行試抽水。電纜與管道系統(tǒng)在設置時應注意防止在抽水過程中不被挖土機、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。 11、排水: 洗井及降水運行時應用管道將水排至場地四周的明溝渠內，通過排水溝渠將水排入場外預設的排水溝渠中，場地四周的排水

26、管道應定時清理，確保排水系統(tǒng)的暢通。十一、降水運行 一試運行 1、試運行之前，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。2、試運行時，觀測井的出水量，水位下降值，以驗證抽水量與下降能否滿足降水設計的要求。3、每一口井單獨用一臺水泵進行抽水，抽水設備的抽水能力要和單井的涌水量相匹配，不能低于單井涌水量，也不宜大于單井涌水量。 二降水運行 1、正式降水運行根據施工情況可在基坑開挖到5m左右時開始抽水，以降低下部承壓水頭，保證施工時基坑底板的穩(wěn)定。 2、降水運行過程中，對各停抽的井及時做好水位觀測工作，以便及時掌握承壓含水層水頭的變化情況。3、在降水運行過程中當承壓水頭降至設計要求時，可適當調控降壓井的開啟數量，以控制承壓水水頭的下降幅度，減少因降水而引起的地面沉降。 4、降水運行期間，現(xiàn)場實行24小時值班制，值班人員應認真做好各項質量記錄，做到準確齊全。并