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降水工程施工方案第一节工程概况
一、场区地下水情况第一层上层滞水，埋深-
3.24〜-
4.46叫水位标高
41.27〜
42.48m,分布于上层杂填土中；第二层层间潜水，埋深-
15.50〜-
15.80m水位标高
30.18—
30.48m,分布于标高
28.16-
30.17m以上的细砂层
③】和卵石层
③中含水层厚度约
2.0m；第三层承压水，埋深T
7.15〜-
17.590水位标高
28.61-
28.85m,存在于
22.28-
26.64m以下的细砂
⑤及卵石
⑤层中含水层厚度约
16.0m,承压水头约2〜
6.70m；第四层也是承压水,分布于-
47.80m以下的细砂及卵石层中；地层组成及地质水文情况详见本工程勘察报告、地质水文报告
二、基坑开挖标高及受地下水位影响情况
1.中心建筑椭圆形基坑,主要开挖标高:-
27.00m.-
33.60m和-
43.00叫受第二层潜水、第三层承压水的影响，-
33.60m和-
43.00叫受第四层承压水水头压力的影响
2.南侧建筑主要开挖标高-
8.00m、-
10.00m及-
18.00m,其中T
8.00m受潜水影响，其他部位受上层滞水影响
3.北侧建筑主要开挖标高一
12.0m,仅受局部上层滞水影响
三、降水工程特点
1.超常深基坑开挖降水；中心建筑-
27.00m、一
33.60m和一
43.00m,降水深幅度
14.00m、
19.00m和
23.00m是目前国内最深、最大的城市建筑基坑降水工程
02.基坑进入承压水层，计算基坑出水量最大本工程中心建筑进入承压水层7-14m,最深
23.00m,由于开挖范围大,水位降深大，渗透系数大200-300m/d,如全部采用常规降水，总出水基坑半径ro=（A/n）1/2=（3200/n）1/2=
32.Om抽水影响半径R=2SKH=72m基坑涌水量Q=l.366K（2H-S）S/Lg（1+R/r）=
1081.872/
0.512=
2113.03m3/d0由于需将潜水全部疏干，含水层又薄，采用井距
7.50m,是根据在坑边形成降水帷幕及护坡桩间距的倍数（防锚杆击穿）确定的，井深是由置泵高度和沉淀高度确定的因此，井距、井深都不能按常规公式计算确定用小流量潜水泵抽吸少量承压水，加速潜水下渗是根据管井抽渗结合的原理确定的抽取承压水量5t/hX24hX
0.75X23□=2070m3/d（其中
0.75为井利用系数）2070m3/d
2113.03m3/d抽取承压水量小于潜水计算出水量
二、台仓基坑抗渗流稳定验算台仓基底标高-
43.00m,已进入粉质粘土
⑥层（隔水层），这层隔水层的厚度与下层承压水的关系是，基坑稳定验算的重要数据，目前我方掌握两份资料，一份业主提供的地质勘察报告，另一份是地铁复八线天安门西站地层组成情况，排除两份资料在其他地层组成上的差异，就涉及台仓安全的粉质粘土
⑥层而言，业主提供勘察报告粘性土层底埋深为-
47.86m,下层承压水厚度未提供，地铁天安门西站，粘性土底标高为-
50.35m（已换算为本工程相对埋深），下面有一层厚
4.40m的砂砾石（即承压水层），再下面是粘性土层，（见附图1-2-4地铁天安门西站地层参考示意图），承压水头标高-
22.7m〜-
23.70m（已换算为本工程相对标IWJ）根据招标文件关于地质水文资料指出“投标人有义务通过自己的努力核查这些资料的准确性」的精神C在业主提供的地质水文资料埋深以外的范围内参考了地铁天安门地层资料进行了基底稳定验算
1.基底稳定验算1基底涌水土层厚度D=50・35m-
43.00m=
7.35m2承压水头高度h=
50.35m-
22.70m=
27.65m3涌水层土的饱和重度r=20KN/rn3m4水的重度r F10KN/m3u5承压水水压力P P=r h=10KN/m3X
27.65m=
276.5KN/m2w ww6覆度重g g=D r=
7.35mX20KN/m3=
147.3KN/m2m7安全平衡计算:满足g=KXPw判为安全,K为安全系数取
1.
1147.3KN/m
2304.15KN/m2因此判定不安全，必须降低水压方可保证基底安全8减压计算
304.15KN/m3-
147.3KN/m3=
156.85KN/m3降低承压水水头16nl后P=10KN/m3X
27.65m-16m=
116.5KN/m2w平衡式g=KPw
147.3KN/m
2128.IKN/m2安全以上根据“建筑基坑工程技术规范”YB9258-97有关公式计算，由于未考虑土的粘结力、摩擦力以及减压井释放的压力，所以计算结果是偏安全的根据同理，如按照本工程的地质勘察报告中粉质粘土
⑥层厚度,-
33.60m基底也不够稳定，但鉴于暂缺有关地质水文参数,故只提出减压井方案,而不进行出水量计算
2.台仓减压井计算根据以上验算，需降低承压水头
16.00m基底方可安全计算参数渗透系数K=250m/d降水深度S=
16.OOm/d降水面积A=62mX45m=2790m2减压井内包面积抽水影响半径R=1OS K”J2530m基坑半径r=A/“”2=
29.80m0含水层厚度MM.40m总出水量Q:Q=
2.73KMS/Lgl+R/r=48048/
1.934=
24834.85m7d0g=120Jir Lk1/3r-过滤管半径取s单井出水量估算=1724m3/d L一过滤管进水部份取
4.40mK一渗透系数250m/d计算井数N=l.lQ/g=l.1x24834/1724=
15.85口取16口以上根据“建筑基坑支护技术规范”JGJ120-99有关公式计算，根据实际经验总出水量偏大，随着抽水时间的延续，出水量将减少1/3回灌井是根据地铁复八线天安门西站相同构造的回灌井实际回灌量确定的.超常降水，出水量影响半径都很,潜水含水层薄（约川），抽水影
2.0大，采用地连墙帷幕降水，防止了响半径约砂卵石降水固结沉降80m,对周围环境的影响小，对周围环境不会造成较大影响环境影响.地连墙内侧肥槽内布井（包括台仓.沿护坡桩外侧布井，井距（护
7.5m内），井距25m,共24口坡桩桩距倍数），共布置降水井23口.由开始打井，井深T
2.00m布井方
25.00mo・由-
8.0m开始打井,井深20m式管井类.（|）600mm井孔，（|）325nim钢井.（|）600mm井孔，（|）300mm（内径）限型及水水泥砾石井管，井下安装长管，其中滤管为桥式滤管10m
2.泵型号钢板网过滤器细0m潜水泵・20t潜水泵・5t咪校班长・落地式地连墙帷幕隔断潜水、承压.管井井点利用水头差，抽渗结合降水水.坑内设降（抽）水井，抽坑内积水.管井底进入承压水，要控制泵流降水方及帷幕少量渗水量少量抽吸承压水，使上层潜水法渗入.除冬季外，水位降低有可能全部引渗.滞水、潜水全部疏干.滞水、潜水全部疏干,承压水位，降深最深降水目10-14nb23m・降低少量承压水头的—部位中心建筑（椭圆基坑）南侧-
18.00m基坑.埋深浅，水量少，对周围环境很少产生影响，.深层抽水、降水范围小，同时采用回灌措但对浅基民房及管线稍微有影响施，对周围建筑物不会产生较大影响.出水量回灌地下，节省水资源（不80%含周边减压井）.沿基坑周边布井，井距根据水.沿台仓周围布减压井口，沿基坑周边
1.5m-
3.0m,16量确定，无滞水部分不布井，共打渗井约布置减压井口-
33.60m20个
300.回灌井布置在坑上帷幕外，东西侧各口
3.由地面开始打井，井深
12.0mo・减压井由周边T
2.00叫台仓-
20.00m开始打井.回灌井由地面开始打井,井深
85.0m井孔，填滤料或水洗粗砂,（（）600nim井孔,（|）325min钢管及桥式滤（.|）300mni2-4mm管轻型井点管钢管和滤管gOmm潜水泵.轻型井点射流泵.80ts II.渗井将上层粘性土内滞水引渗至下层细.减压井抽水，降低承压水头砂、卵石层内消散.回灌井“深抽浅灌”，将水回灌第
三、四.水量集中或污水不便引渗下层时，采用轻承压水层型井点（真空井点）强制抽水.保持连续抽水，备发电机.挖探（沟）找补给源加以治理.封井采用填碎石，压力灌浆.排降上层滞水.降低第四层承压水头约防止台仓基
16.0m,底隆起.在目前以下地质水文资料暂缺情
47.80m况下，-也需打减压井
33.60m南北侧建筑（含裙房）减压井量高达20万Hi7d.如-
43.00m基坑采用帷幕降水，其他部分采用常规降水,出水量也达10万m3/d,是单体建筑基坑降水计算出水最大的工程
四、特殊的工程地理环境及降水方案的选择与评估
1.本工程位于天安门广场西侧，是全国政治文化中心，中心建筑基坑开挖边线东距人民大会堂90余米，场区北临长安街及地铁复八线，西面和南面都是密集居民区和商业区，特殊的地理位置，使超常深基坑降水，对周围环境产生的影响十分重要，必须作到万无一失
2.根据降水工程的特点和难点，经过精心设计，反复论证，提出了多种降水方案，进行优化选择其中对如下两个降水方案进行了重点讨论第一种方案-
43.00m台仓基础采用地下连续墙帷幕降水，其他部位采用桩、锚支护常规降水此方案具有工期短、造价低，且可以采用分步、分期降水、地下水回灌等新技术,减少出水量及对周围环境的影响，是一个挑战性的降水方案，但需经过大量降水设计参数的采集试验；对周围环境的影响也需经过权威专家评估，这在短短的投标期间是不可能完成的第二种方案选择了中心建筑基坑采用地下连续墙帷幕降水，其他部位采用常规降水的安全、稳妥的降水方案经专家评估确认，选用第二种降水方案第二节主要降水方法
一、基坑降水方案以基坑部位、降水方法、地下水类型划分，分别采用中心建筑地下连续墙帷幕降水，南侧建筑-
18.00m基坑管井井点降水、上层滞水渗井井点降水和减压井及回灌井（见附基坑降水方案一览表
1.中心建筑地下连续墙帷幕降水1）基坑周围采用落地式地下连续墙，在进行边坡支护的同时形成降水帷幕，阻止地下水渗入基坑，防止降水漏斗对周围环境产生影响2）坑内降水井布置在基坑内，井孔直径“600ninb井管为“325rnni钢壁管和桥式滤管，井孔与井管间填4〜8mm滤料由地下连续墙顶标高开始打井，井深约
25.00mo3）降（抽）水井布置在地下连续墙帷幕周边肥槽内，井中距连续墙外皮
1.80m,井距
25.00m,预计在基坑内布置降水井22口，台仓内也布置降（抽）水井2口4）井内安装扬程大于30m,出水量20m3/d的潜水电泵5）坑内降（抽）水井要随挖土的深（高）度，逐节拆除直至坑底标高以上
1.Omo肥槽回填土时，如需保留部分降（抽）水井,再进行接井6）坑内降水井的排水管道为6200mm钢管，设在地下连续墙顶部，还要设置集水箱进行二次提水至地面
2.南侧建筑-
18.00m管井井点降水1）中心建筑南侧东西长约80nb南北宽约40m,基坑底标高T
8.00m,采用桩锚支护不能隔水，因此，须采用管井井点降水本基坑要求将潜水全部疏干，因此,降水井进入承压水,采用抽渗结合，抽吸少量承压水,利用水头高差，加速潜水渗入承压水层.经计算出水量约2200m7d（详见基坑降水计算书），因承压水位随季节年变幅约
3.0m,除冬季外可自渗至下层2）管井降水井，井孔直径（］）600mm井管0300mm水泥砾石管，为增加孔隙率，潜水层底标高下，安装2m长的钢板网过滤器（水泥砾石管孔隙率约15%,钢板网过滤器约60%）,以加速层底残余潜水流入井内3）管井降水井有由-
8.00m开始打井，井深
20.00m,井距
7.50m,布置在东、西、南护坡桩外侧，井中距桩外皮l.30ni，共布置降水井23口，注意降水井要布置在护坡桩后面，防止被锚杆击穿4）降水井井内安装扬程大于30m,出水量5m3/d的潜水电泵，要用调整出水量及降深，防止过多抽吸承压水5）地面排水管为e150mm钢管2-3排，抽出的地下水经沉淀箱后部分排入临近的市政管道内
3.减压井及回灌井1）台仓坑底标高-
43.00叫已进入粉质粘土
⑥层，因本工程勘察报告未提供-
47.80m以下的地层组成及其他水文地质参数,参考地铁复八线有关资料进行了验算并提出减压井方案;经验算,坑底有被承压水顶穿的可能，因此须采用减压井抽水，降低承压水头约
16.0m,方可保证基底安全2）经计算，台仓承压水头降低
16.0%总出水量约25000m3/d,水头稳定后维持出水量约18000m3/do据此，在台仓周围布置16口减压井（其中两口同周边减压井重合，详见基坑降水井点平面布置图）3）根据本工程的勘察报告,-
33.60口的坑底也有被第四层承压水顶穿的可能,为稳妥安全,在基坑周边地连墙内侧也设减压井，两口坑内降水井间布置一口减压井，由T
2.0ni开始打井共布置周边减压井20口连同台仓共布置减压井36□□减压井布置在周边是为了便于抽水4）减压井井孔直径（|）600mni,井管为（|）325niiii钢管，其中井底以上
12.0m为桥式滤管,其余为钢壁管井孔与井管之间、滤管部分填4-8mm滤料，粉质粘土
⑥层范围内用粘土球止水，其他部位填混合料5）减压井内安装扬程大于150m,出水量80m3/h的潜水泵6）周边减压井由T
2.00m开始打井，井深
44.00m,台仓减压井起始标高为-
20.00m,井深
36.00m,要随着挖土深度逐节拆至坑底标高+50cm7）抽出的地下水经（|）300nim排水管及二次扬水装置排入地面回灌井，及市政雨水或污水管道8）减压井封井采用填碎石,压灌水泥浆法9）由于减压井出水量较大，采用回灌方式将水回灌地下回灌井采用“深抽浅灌L即减压井抽第四层承压水，回灌至第三层和第四层承压水层内10）回灌井井孔直径MOOmm,井管为巾325mm钢管和桥式滤管，井深85m,其中-
35.00~-
85.00m为桥式滤管，周围填4~8mm滤料,0~
35.0m为钢壁管，井孔与井管间填红粘土止水回灌井管边侧绑一根帕0111叫长60m测水管,观测回灌水位11）地铁复八线天安门西站构造相同的回灌井，平均单井回灌量约MOOm/d,本工程单井回灌量按3000nV7d计算，6口回灌井平均每天回灌15000nT7d（扣除回扬井），回灌台仓减压井出水量约80虬12）为保持单井回灌量，回灌井每七天回扬一次13）回灌井6口，布置在南侧建筑的东侧和西侧各3口，要布置在远离基坑锚杆区的地段，防止被锚杆击穿周边减压井因暂缺设计参数,暂不布置回灌井应当指出的是,业主暂未提供-
47.86m以下的地质水文资料,开工前要进行详勘，根据详勘资料进行设计与校核，因此，减压井及回灌井的数量有可能增加或减少C基底稳定验算及减压井出水量计算详见后附“基坑降水设计计算书
4.上层滞水渗井井点1）上层滞水存在于-
3.24m~-
4.46m的杂填土内，水量因补给源而异，可利用地层的组成特点，利用渗井将杂填土、粉质粘土夹层穿透，使上层滞水导入下层细纱和卵石层消散2）渗井井孔直径0300mm,井深不小于
12.00m,井孔内填2-4mm滤料或水洗粗砂3）渗井井距L5~
3.0ni,根据滞水量确定，出水量较多时L50m,反之
3.0m,如水量极少可不布置渗井井点，计划布置渗井约300个4）当出水量大，自渗效果不明显时，可在渗井内安装（|）50mm井点管，配备射流泵箱及排水总管进行强制抽水，每20个井点配备一台射流泵箱5）滞水量很大，分布集中时，要挖探坑，寻找补给源，如为管道漏水要堵漏治理，切断补给源是治理滞水最好的办法
5.在基坑坑边，布置M27nin）水位观测孔10个，其中观测承压水位6个（30m深），观测潜水位4个（20m深）用减压井观测第四层承压水位位置见图1-2T基坑降水井点平面布置图
6.坑内钢管井降抽水井、水泥砾石管井、减压井、回灌井及水位观测孔，构造及止水位置，详见图1-2-2各类管井构造简图
7.沉降观测点布置见第九章工程测量方案
二、降水施工
1.管井施工管井包括T
8.00m内管井井点,坑内抽水井、减压井以及回灌井1）管井降水施工工艺流程放线定井位一挖泥浆沟（坑）一埋设钢护桶一井机就位一成孔一下井管一填滤料一封井一洗井一安装排水管一装泵一抽水2）打井采用泵吸反循环钻机，自造浆护壁，地下有旧房基或卵石粒径过大时可采用CZ-22冲击钻3）成孔后立即下井管，钢管井接头要焊牢，并包塑料布，水泥砾石管要用竹片夹牢、绑紧，防止弯曲或脱落4）填滤料要从井孔四周均匀回填，防止将井孔挤偏水泥砾石管要加井盖5）洗井采用空压机气举法，要从井底逐节，逐层吹洗，将井底泥砂吹净，洗出清水为止6）潜水泵用钢丝绳吊在井内，置泵标高为坑底设计标高下
4.50m,根据出水量及降深调整置泵位置，直至达到降水要求7）管井水泵分别连接与出水口径相匹配的橡胶管，与地面排水管相连
2.渗井井点施工1）渗井钻孔（井）采用长螺旋钻机，滞水量大，塌孔严重时采用门式正循环钻机2）成孔（井）后立即填滤料，防止塌孔，缩径，影响渗水效果3）大型机械难以就位的地段，可采用套管法成孔4）渗井内安装井点管，按照轻型井点工艺要求和规程施工
3.水位观测孔采用SH30地质钻套管法成孔
4.降水井和减压井的水泵要保持昼夜连续运转，防止因停泵，使水位上升，造成“涌槽”事故，为此采取以下措施1）每面分电闸箱，接水泵不多于3台，每台水泵用一个电插销2）现场准备300KW柴油发电机组3）专人巡查，发现停泵立即处理E3基坑降水对周围环境产生的影响，主要是地下水下降引起的地层压缩固结,产生地面沉降和大量抽取地下水造成资源超长开采以及打井及回灌井造成的水质污染
一、地面沉降的预测
1.潜水分布于标高
28.16-
30.17m的细砂和卵石层中，含水层厚约
2.0m,因砂卵石层压缩模量很大（60〜120Mpa）,用SJHOAP/E.2计算降水引起的沉降量极小,其降水影响半径R=2S HK2=2x
1.8x2x2501/2=
80.00m,对重要建筑物不会构成影响
2.承压水由于含水层厚度大，影响范围也较大，人民大会堂及地铁复八线天安门西站均在影响范围之内，其中地铁复八线及天安门西站持力层就在位于容易因降水产生固结沉降的粉质粘土
④层，且地基沉降尚未稳定，为此我们将挖深及降深都较大的中心建筑采用地下连续墙帷幕降水，就防止了基坑降水对其产生的影响基坑南侧建筑T
8.0m基坑采用管井井点降水，由于排降的潜水降深小，其北侧有帷幕墙，东西侧设回灌井,不会因降水而对周围环境造成影响
3.减压井抽降的是-
50.00m以下的第四层承压水头，即使降低
16.00m,水头仍在第三层承压水，即不排降第三层承压水,不会引起粉质粘土
④层的固结沉降,且采取回灌及地连墙加深等措施,因此,降水都不会引起地面有较大沉降
二、防止因基坑降水引起周围地面沉降的措施除采用帷幕止水及回灌外，还应采用以下措施
1.保证降水井、回灌井成井质量，井管接头要接牢，接缝缠塑料布，滤料符合设计要求，使管井排降水含砂量控制在l/lOOOOOo
2.采用分次降水，即边打井边洗井边抽水，用调整泵深来调整控制降水深度，以使水位缓缓平稳下降，因剧烈水位下降会增加沉降量
3.保持连续抽水，防止水位忽起忽落，因水位反复起落每次都会产生固结沉降,次数愈多，叠加沉降愈大
4.在现场周边及主要建筑物设置沉降观测点，定期对其进行沉降观测，发现异常立即采取措施处理
5.水位观测孔观测频率为基坑开挖阶段,水位每天一次；进入土建结构施工阶段,水位每周三次地面沉降观测点观测频率见测量方案
三、水资源保护措施
1.台仓减压井出水量的80%通过回灌井回灌地下
2.回灌井密封，防止污水流入，每次回灌都要请有关部门进行水质化验，符合回灌要求时方可回灌
3.打井原土自造泥浆护壁，封井止水采用自然红粘土，洗井用气举法，不得使用化学剂第四节主要机械配备及施工进度
一、基坑降水主要施工机械配备及插入施工时间
1.正式挖土前三天，配备长螺旋钻机2台，正循环钻机2台，进行渗井施工，每天可完成渗井50口o连续作业6天可完成全部渗井
2.中心建筑地下连续墙完成1/3时，立即插入坑内打坑内降水井和周边减压井，配备泵吸反循环钻机8台，每天成井4口，连续作业6天可完成，注意必须先做地下连续墙，再打降水井，防止地下连续墙施工泥浆堵塞降水井要边打井边进行坑内降水井的水泵安装和排水管组装，抽水7天后即可挖土
3.台仓减压井配备反循环钻机3台，每天成井3口，连续作业6天可完成全部台仓减压井
4.南侧-18m基坑管井同护坡桩施工平行作业，护坡桩成桩后，立即插入打降水井，泵吸反循环钻机4台，每天成井4口，连续作业5天可完成-
18.00m基坑管井边打井，边进行水泵管道组装，群井抽水7天后方可挖土
5.回灌井采用泵吸反循环钻机5台，每天平均打井2口，6口回灌井共打3天,安泵组装管道5天共计8天，原则上，除渗井需提前插入外，降水工程见缝插针、不占工期，按要求完成进度计划综上所述，降水工程主要施工机械为长螺旋钻机2台，正循环钻机2台,泵吸反循环钻机10-12台.第五节质量安全要求
1.开工前对全体职工进行技术、质量、安全交底，建立现场质量安全保证体系,作到分工明确，责任到人，确保施工质量和安全
2.打井前要摸请地下障碍物情况，以保证施工安全
3.保证成井质量，井孔直径，井深不得偏小，井位位移±10皿n,井斜百米不得大于2度
4.滤料要符合要求，含泥（屑）量不小于5虬
5.管井降水井，回灌井抽排水含砂量不大于1/5万
6.施工机械不得碰压降水井及供电、排水系统
7.卵石层中承压水渗透系数大，一旦停泵，水位回升很快，降水井、减压井运行期间，必须在现场配备专用发电机
8.土钉锚杆施工要躲避降水井，防止将其击穿
9.遵守值班制度，夜间值班人员不得睡觉，防止煤气中毒及触电事故.季节性施工措施见第七章其他土建分项工程施工方案第六节施工准备工作
1.进行测量放线，根据打井起始标高确定井深，根据帷幕或护坡桩位置确定井位
2.作好施工用电打井每台钻机用电30KW,抽水用电每台水泵4T0KW,打井用电约300KWo抽水用电约250KW.
3.作好施工用水现场设置帕自来水龙头不少于4-6个，供打井用同市政等有关部门联系，在绒线胡同和人民大会堂西侧路指定雨水或污水井不少于4个，以排放抽出的地下水附基坑降水计算书
一、基坑降水
1.由于降水最大的中心建筑采用了落地式地连墙，隔断了地下水的来源，降（抽）水目的只是抽取帷幕内原有积水，湿作业施工水及帷幕渗水；出水量难以确定，仅从土方要求水位下降的工期及帷幕内积水量估算确定坑内布置24口降（抽）水井，单井出水量约400m3/do
2.南侧-
18.00m,要求潜水全部疏干，虽管井已进入承压水用抽取承压水替换潜水，故仍按潜水完整井计算基坑面积A=80mX40m=3200m2降水深度S=3O.5O m-
28.70m=
1.80m含水层厚度H=
30.50m-
28.50m=
2.0m渗透系数K=200m/d。
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