地铁建设工程降水井施工

第一章主要设计原则及技术要求

1.1主要设计原则

由于地铁建设工程降水其复杂程度远远大于一般基坑降水工程，因此，除满足一般降水规范要求外，还必须遵循以下原则：

（1）、根据地铁降水工程的特点，以“安全至上、质量第一”为准则确保施工安全；

（2）、降水井布置重点考虑对交通、周边环境的影响。减少降水施工、抽水所占用的地面空间；

（3）、降水井布置要避开地下管线、地下构筑物及车站主体(专家论证将侵占主体的井移出)，同时控制距建筑物基础的距离；

（4）、必须有效控制降水引起建筑物沉降以及地下水环境的影响；

（5）、必须要考虑降水工程实施的可行性，施工工艺成熟，完成设计的可靠性，对地下水资源的保护，降低降水工程成本；

（6）、降水结束，对降水设施的处理必须符合市政管理的有关规定。

1.2、主要设计标准

（1）、降深控制要求：

开挖基底在潜水含水层底板以下，要求将基底范围内的潜水疏干。

（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降水引起附加应力而产生的沉降计算、倾斜计算。由降水引起的附加沉降不能对周边建筑产生危害性影响及影响其正常使用。

第二章降水方案设计

底层中存在三层地下水，第一层为表层孔隙性潜水，第二层为浅层微承压水，均属于第四系松散岩类孔隙水。第三层为岩石裂隙水，属于碎屑岩类裂隙水。

2.1地下水影响分析

各土层在地下水的作用下容易坍塌，直接影响地下工程的施工，因此，必须重视地下水的影响，施工前应做好降水设计，施工过程做好降、排水工作，通过采取排、降水措施，施工中地下水位应保持在作业面1.0米以下，做到干开挖、干施工。

2.2隧道排水量计算

根据上述分析及区间结构施工顺序，对和春区间主体的隧道排水量进行计算：[原始条件]：依据标准:《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJ/T-98)

计算理论依据：

式中：

HW——降水井的深度（m）；

HW1——隧道的深度（m）；

HW2——降水水位距隧道底部的要求深度（m）；

HW3——HW3＝ir0，i为水力坡度，取1/10～1/15；r0为降水井分布范围半径（m）；

HW4——降水期间水位变化幅度（m）；

HW5——降水井滤管的工作长度（m）；

HW6——降水井沉砂管长度（m）。

第三章施工准备

3.1　技术准备

根据现场实际情况及时制定切合实际的、可实施的施工方案，特别是降、截水方式的选择上本着“安全第一，经济合理”的原则，在规范允许的情况下尽可能地做到实施方案的最优化，并且得到业主、监理的审核、批准。

3.2　现场准备

（1）、根据现场情况合理部署，做好统筹安排。

（2）、进行现场临时设施及临水、临电的搭设和布置工作。

（3）、机械准备：根据审批的方案和施工进度的安排，及时分批分期按计划组织施工降水井、运输等所用机械的进场，按照现场平面及进度的安排进行动态布置。

第四章降水井施工

4.1降水井结构

降水井孔径mm，井深37米，井间距6米，安装mm无砂滤管，井孔与滤管间充填3-7mm豆石，填至地平线下2米，2米以上用粘土封口。降水井井口处做操作井，砖墙M5.0砌筑，封口为成品井盖。操作井内径1m,深度为：起点井深mm，从起点井开始，操作井深度依次为+i*L（i为汇流管坡度5‰，L为从起点操作井开始至该操作井的汇流管道长度）

降水井井点在地面时采用暗埋井，井口结构见图

4.2降水井施工

（1）、工艺流程

管井降水施工工艺流程。

（2）、工艺要点

①成孔：采用水冲反循环钻机钻孔，确保孔径不小于mm，深度大于设计深度，以考虑抽水期间沉淀物可能达到的沉积高度所产生的影响，并保证钻孔圆正垂直。钻孔过程中采集土样，核对含水层所在部位和土的颗粒组成。

②清孔：井管下入前进行清孔作业，清孔采取注入清水置换，利用砂石泵抽出沉碴，并测定井深。

③下井管：井管采用无砂滤管，每节长1.0m，利用汽车吊分节吊放。井管接头处用尼龙网包裹严密，下到设计深度，顶部高出地面20cm，并采取措施加以临时保护。

④填滤料：井管到达设计深度后，适当稀释井内泥浆，然后立即在井管周围灌填滤料。滤料采用人工沿井孔四周均匀连续填入，滤料填至井口下1m处，其上用粘土回填。滤料采用φ3～7mm干净豆石。

⑤洗井：完成滤料灌填后，按规定进行洗井。在成井后8h内，将污水泵放入井底反复抽洗，保证渗水效果，洗井过程中观测水位及出水量变化情况。

⑥安装潜水泵及管路系统

安装前检查电机和泵体，确认完好无误后方可安装；

潜水电机、电缆和接头的绝缘安全可靠，并配有保护开关控制，以确保安全运转；

安装过程中保证各连接部位密封可靠不漏气；

将真空泵进出水、进出气调节好，保证正常运转；

管路在基坑边缘汇入总管，将水排入市政污水系统；

管路上装有真空表、水表、闸阀、单向阀，以便于控制、管理，气管连接处保证密封、不漏气。

⑦试抽：洗井后，对井管进行单井试抽，如有异常情况，重新洗井，并再次进行抽水试验。

第五章降水常见问题与处理对策

5.1地下水位降不下去

井泵的排水能力有余,但井的实际出水量很少,地下水位降不下去。

（1）、产生原因

①洗井质量不良，砂滤层含泥量过高，孔壁泥皮在洗井过程中尚未破坏掉，孔壁附近土层在钻孔时遗留下的泥浆没有除净，结果使地下水向井内渗透的道路不畅，严重影响单井集水能力；

②水文地质资料与实际情况不符，井点滤管实际埋设位置不在透水性好的含水层中；

③井深、井径和垂直度不符合要求，井内沉淀物过多，井孔堵塞。

（2）、预防措施及处理方法

①在井点管四周灌砂滤层后应立即洗井，一般在抽筒清理孔内泥浆后，用活塞洗井，或用泥浆泵冲清水与拉活塞相结合洗井，借以破坏深井孔壁泥皮，并把附近土层内遗留下来的泥浆吸出，然后立即单井试抽，使附近土层内未吸净的泥浆依靠地下水不断向井内流动而清洗出来；

②需要疏干的含水层均应设置滤管；滤网和砂滤料规格应根据含水层土的颗粒分析选定；

③在井孔内安装或调换水泵前，应测量井孔的实际深度和井底沉淀物的厚度。如果井深不足或沉淀物过厚，须对井孔进行冲洗，排除沉碴。

5.2地下水位降深不足

地下水位降深不足，观测孔水位未降低到设计要求。

（1）、产生的原因

①基坑局部地段的井点跟数不足；

②井泵型号选用不对，井点排水能力太低；

③单井排水能力未能充分发挥；

④水文地质资料不确切，基坑实际涌水量超过计算涌水量。

（2）、预防措施与处理方法

①按照实际水文地质资料计算降水范围总涌水量，管井单位降水能力、抽水时所需过滤部分总长度、井点根数、间距及单井出水量。复核井点过滤部分长度、井点进出水量及特定点降深要求；

②选择井泵时应考虑到满足不同降水阶段的涌水量和降深要求；

③改善和提高单井排水能力，根据含水层条件设置必要长度的滤水管，增大滤层厚度；

④在降水深度不够的部分增设井点根数；

⑤在单井最大集水能力的许可范围内，更换排水能力较大的井泵；

⑥洗井不合格时应重新洗井，以提高单井滤管的集水能力。

第六章施工保证措施

6.1质量保证措施

为保证降水管井质量，满足2～3年期内的有效降水，应加强以下内容：

（1）施工技术员要对降水井孔位、孔径、垂直度进行检查、日复核，确保每眼降水井位置都符合设计要求，重点对成孔的孔径大小、垂直度；成孔后替浆效果（稀释泥浆，减少沉渣，降低孔璧泥皮厚度），进行检查；

（2）在成孔安装砂管之前，通知监理部门对孔底标高、尺寸、土质、岩性进行检验，合格后应迅速封底。如发现地质情况与设计不符时，要会同设计、监理共同研究处理。

此外，除检查孔深之外，保证下井管的垂直度，要对污砂管得质量进行检测，合格使用，有瑕疵的，质量有隐患的一律不得使用，管与管连接要对正，竹板夹固结牢固，绑扎结实，下放平稳，记录真实、及时、准确；采用滤料为3～7mm的碎石，滤料含泥量（含石粉）≤3%，现场应用清水清洗，冲去石粉。但严禁使用片状、针状的石屑。粒料采用人工填送，填料应均匀、速度不得过快，避免造成滤管偏移及滤料在孔内架桥现象。洗井后滤料下沉应及时补充滤料，实际填料量不小于理论计算量的95%。

（3）在砂管安装完后，立即进行洗井作业，达到设计及降水施工规范要求方可结束洗井作业。下管、填料完成后应立即进行洗井，特殊情况如上路施工，成井－洗井间隔时间不应超过8小时。洗井的时间应根据洗井效果确定，一般洗井时间不得小于6小时，直到抽上来的水全部是清水，没有浑浊现象。

（4）和春区间降水井抽出的水从泵管、支管汇入集水总管后排入市政雨水管道。降水井均位于景阳大路辅道、11高校内、华天停车场，所以降水井均设为暗井。管道埋深1.7m，可保证冬季正常使用工作，无需进行冬季保温措施。

6.2安全施工管理措施

1.根据施组和工程实际情况，编制详细的安全操作规程、细则，并制定切实可行的安全技术措施，分发至工班，组织逐条学习、落实，所有工人在进场作业前必须严格进行“三级”教育，特殊工种须持证上岗。

2.每一工序开工前，做出详细的施工方案和实施措施，报监理审批后，及时做好施工技术及安全工作的交底，并在施工过程中督促检查。

3.为施工人员配备齐全的安全生产用品（安全帽、绝缘鞋、绝缘手套、防护口罩、防护衣等），所有施工人员必须戴安全帽，特殊工种按规定带好防护用品。

4.降水井施工在结构施工围挡范围内的，做好统筹安排，避免相互干扰。按照场地内文明施工要求组织施工。

6.3文明施工管理措施

1.降水井施工在结构施工围挡范围内的，做好统筹安排，避免相互干扰。按照场地内文明施工要求组织施工。

2.降水井施工在结构施工围挡范围发的，现场道路平整、坚实、畅通，危险地点应悬挂按照有关规范规定的标牌，夜间有人经过的坑、洞应设红灯示警，现场道路符合规范要求。

3.用于降水井施工的线路架设，不得使用裸导线。临时敷设的电线路，必须安设绝缘支撑物。

4.降水井作业场所和临时安全疏散通道保持24小时安全照明和警示标志。

6.4环境保护管理措施

1.降水井施工前先人工挖探沟复查地下构造物，如地下电缆、光缆、给排水管道等的埋设深度及走向，并采取相应的措施进行保护。降水井施工中如发现危及到地下构筑物、地面建筑物或有危险品、文物时，立即停止施工，待处理完毕后施工。

2.地下水资源保护

本站主要抽取的是潜水和泥岩裂隙水，为了节约水资源，避免造成水资源浪费，可采取以下方法：

(1)根据隧道施工顺序，合理安排分区段，分段抽水;

(2)根据降水期间地下水动态水位变化情况，随时调整泵量，避免造成水位太大降深(超过设计要求)浪费水资源；

3.地下水污染防治

本站施工降水主要涉及到的地下水为表层孔隙性潜水和泥岩裂隙水，由于本次降水是以“抽-排”方式为主，即将潜水和层间水～承压水通过降水井从地下抽出，然后排入市政雨管道，因此不会造成地下水的污染。

6.5降水设施的后期处理

施工降水为结构工程施工的辅助工程，属于临时工程范畴，因此降水工程结束(竣工)后，应予以拆除或采取适当处理措施。本工程施工围挡、临时供电线路、临时建筑设施等，应在工程竣工或完成其使用目的后立即拆除，降水井和其它地下临时工程应按有关规定进行处理，恢复地面原貌。

管井的后期处理：降水管井在完成其使用目的后，首先切断供抽水用电源，拆除井下水泵、电缆、泵管。为防止潜水对下层层间潜水的污染，采用粘性土回填至井口2.0m处,然后回填石屑，间隔3天后再用C15素混凝土回填，并人工捣实。近地表部分按原地貌恢复。

占用现场路面的部位的后期处理：当降水工程结束后，应按市政管理的有关规定，将暗埋的排水管、电缆等挖出之后，分层回填级配砂石，并分层夯实到规定的高度后，填mm厚的无机料，然后铺筑路面沥青混凝土（同原设计结构）。

第七章降水管理

降水工作持续时间较长，降水管理工作的要点是：

（1）降水开始后，随时了解水位动态变化，根据水位观测情况，控制降水井排水时间和时间间隔，控制真空泵抽吸力度，保证系统有足够的真空度。

（2）降水期间安排三班人员日夜值班，进行排水降水控制操作、水位观测和数据记录。

（3）降水期间安排专人负责对抽水设备和运行状况进行定时维护、检查和保养，观测记录水泵的电源、出水等情况，保证抽水设备始终处在正常运行状态。

（4）降水期间严禁随意停抽。

（5）更换水泵时，测量井深，掌握水泵安全深度，防止埋泵。

（6）发现出水、涌砂，立即查明原因，采取措施处理。

（7）备好备用电源，保证抽水正常、连续进行。

（8）基坑开挖过程中，密切注意真空效果，做好密封工作。

（9）若因地下围护结构渗漏而引起坑外水位下降超过规定值时，控制抽水力度或停抽。采取措施处理后再复抽。

第八章降水监测

由于降水期较长，降水使场区地下水均衡关系发生较大变化，必然对周边环境产生影响。为了较准确的掌握场区地下水动态变化，及时采取必要的处理措施，在降水工程施工的同时，应建立地下水动态监测网。

（1）、地下水对周边影响的监测

由于降水会引起土壤结构的变化，本工程必须采用信息化施工，通过监测，及时分析反馈监测结果，掌握因降水引起的周边环境以及地下水位的变化，做到心中有数，确保基坑及周边环境的安全。基坑工程施工及地下结构施工期间，周边建筑物、重要道路及地下管线等保护对象进行系统的监测，可在基坑外布置观测点。通过监测，可以及时掌握周边环境的变化情况，做到及时预报，为基坑边坡和周边环境的安全与稳定提供监控数据，防患于未然；通过监测数据与设计参数的对比，可以分析设计的正确性与合理性，科学合理地安排下一步工序，必要时及时修改设计，使设计更加合理，施工更加安全。

1）地表沉降监测

A测点埋设

在平行于车站主体围护结构的方向,并分别距围护结构边缘、5米、10米、15米、20米处,用Φ的钻机将地面硬化层钻透，随即打入作为监测点的钢筋，使钢筋与土体结为整体，可随土体的变化而变。为了避免车辆对测点的破坏，打入的钢筋要低于路面5-10cm，并于测点外侧设置保护管，且上面覆盖盖板保护测点。

B监测方法

①在沉降监测前1个月埋设不少于2个水准点，水准点设在现场附近，组成水准控制网，对水准点定期进行校核，防止其本身发生变化，以保证沉降监测结果的正确性。水准点的埋设要求外界影响小、不易扰动或震动影响、通视好、测点距离不超过m，以保证监测精度。

②根据监测对象性质、允许沉降值、沉降速率、仪器设备等因素综合分析，确定量测精度，区间沉降监测采用精密水准仪按二等水准精度要求进行监测。

③沉降监测的技术措施：

a、观测前对所用的水准仪和铟钢尺进行校验，做好记录，在使用过程中不随意更换；

b、首次进行观测，适当增加测回数，一般取2--3次的数据作为初始值。

c、定期对水准点进行校核、测点检查和仪器校验，确保测量数据的准确性和连续性。

d、记录每天测量的气象情况、施工进度和现场工况，以供监测数据分析时参考。

e、确定沉降监测控制标准值，作为监测数据分析时的对照数据，测量数据超出允许值时及时反馈信息。

2）周边建筑物监测

A建筑物沉降监测

①建筑物沉降监测点埋设:根据地质和车站深度等确定的施工影响范围是车站结构1.5倍埋深范围以及暗挖段埋深1.5倍范围内的所有地面建筑物。在这些建筑物的四个角上采用植筋的方式，将钢筋植入建筑物的构造柱或地圈梁中。监测点必须埋设牢固，并等其稳固后方可使用。沉降观测点的埋设特别注意保证在点上垂直置尺和良好的通视条件。

地表沉降测点剖面

b观测在水准尺成像清晰时进行，避免视线穿过玻璃、烟雾和热源上空。

c前后视观测最好使用同一根水准尺，前后视距尽可能相等，视距一般不超过50m，前视各点观测完后，回视后视点，最后闭合于水准点。

B建筑物裂缝监测

①测点埋设

用两块白铁皮，一片取mm×mm的正方形，固定在裂缝的一侧，并使其一边和裂缝的边缘对齐。另一片为50mm×mm，固定在裂缝的另一侧，并使其中一部分紧贴相邻的正方形白铁皮。当两块白铁皮固定好以后，在其表面均涂上红色油漆。

②监测方法

a首先了解建筑物的设计、施工、使用情况及沉降观测资料，以及工程施工对建筑物可能造成的影响；记录建筑物已有裂缝的分布位置和数量，测定其走向、长度、宽度及深度；分析裂缝的形成原因，判别建筑物的发展趋势，选择主要裂缝作为观测对象。

b当裂缝继续发展，两白铁片将逐渐拉开，露出正方形白铁片上原被覆盖没有涂油漆的部分，其宽度即为裂缝加大的宽度，可用尺子量出。

c定时进行观测，观测频率按两次观测间裂缝发展不宜大于0.1—0.5mm及裂缝所处位置而定。

C建筑物倾斜监测

当在建筑物出现不均匀沉降时，才有必要进行建筑物的倾斜测量。建筑物倾斜监测，因全线隧道影响范围内建筑物均为整体刚度较大的建筑，经综合比选认为，用差异沉降法推算建筑物倾斜的方法既能达到反映建筑物的倾斜变化情况又切实可行。

α=h/L

α—推算的倾斜度

h—相对沉降差

L—两监测点水平距离

AB为变形前两监测点的相对位置，当建筑物发生倾斜时，B点将变化到B′点位置，由此即可按上式推算建筑物倾斜度α和判断倾斜方向。相对沉降差h与沉降监测结果相结合。

监测点间的水平距离L用经鉴定的钢卷尺丈量两次。量距相对中误差不大于1/0。

（2）、地下水位监测

①地下水位观测目的

通过地下水位的观测，了解抽水期间水位的变化情况，从而对水位进行预测，保证基坑的安全。

②观测井的布置

为了准确掌握基坑内的水位变化，在基坑外布设6个观察孔，基坑内布设3个观察孔，在监测降水井水位时同时监测观察孔水位，掌握准确基坑内水位。观察孔深度为15m，孔壁材料为Φ75mm的PVC塑料管，管壁每隔30mm梅花状钻6mm小孔，用纱网包裹3层以利于透水，填料为中粗砂。

③降水监测内容

监测内容：静水位、动水位、水位降深、静动水位之差。

其它：如孔深、水泵型号、出水量、水泵泵体位置标高等。

④水位测量仪器方法

采用电测水位计。由万能表或微安表、电极、双导线组成，当电极接触水面时，电源回路导通，即可测出水面高度。

⑤测频率：观测时间为每天三次，每班一次。

降水开始前，统一测量静水位，降水初期，降水井水位观测的时间间隔不得超过8小时，基坑水位稳定后水位观测时间可延长至12小时，并及时做好记录。特殊情况下的观测频率：雨季期间、雨后等特殊情况下可适当加强观测，至特殊情况结束。

第九章降排水维护管理及特殊情况的应急处理措施

降水工程施工结束后，是较长时间的维持降排水阶段，延续降排水要到二衬施工结束，降排水维护与动态观测是该阶段的工作重点。在降排水过程中也可能会出现诸如外来水涌出、潜水和层间水不能完全疏干等问题，需采取必要的处理措施。

（1）、定时巡视降排水系统的运行情况，及时发现和处理系统运行的故障和隐患，如水泵抽水出水情况，是否需要检修换泵；供电线路是否正常；排放水的含砂情况及排水联络管道是否畅通。

（2）、在更换水泵时应先量测井深，掌握水泵安全合理的下入深度，以防埋泵。

（3）、注意对井口的防护、检查，防止杂物、行人掉入井内。

（4）、当发生停电时，应及时更换电源，尽量缩短因断电而停止抽水的时间间隔，备用发电机保持良好，要随时处于准备发动状态。

第十章降排水相关设施维护与检修

为了使降水工作正常进行，降水运行工程中要经常巡查降水设施是否正常，例如每天在测量降水井水位时观察水泵出水管是否有漏水现象。对有漏水渗水的设施要及时更换。每天派专人巡查排水渠道，检查渠道四周是否有漏水渗水或其他异常情况，对发现有漏水渗水或异常情况的部位进行围堵，改用大泵抽水绕过该段，并对有问题的部位进行维修处理。

每天在测量水位时观察水泵运转是否正常，发现水泵停转或运转异常，立即将泵提出降水井，更换新泵。现场派两名专业修理人员，对出现问题的水泵现场进行检修，对现场无法修理的水泵，送往专门修理厂进行维修。同时有专业电工每天对用电器进行巡查，对发现问题的用电器及时进行更换和维修，保证降水设施的正常运行。

第十一章抽水注意事项

（1）、洗井时要严格把关，防止施工人员将泵提高后，制造洗井完成假象。

（2）、为保证基础施工正常进行，降水井应提前7-10天开启。

（3）、应根据不同地段井出水量大小配置不同型号和扬程的潜水泵，同时预备一定数量的备用潜水泵。水泵流量宜为30-50m/h，扬程50m左右。一级和二级降水公用井宜选择流量较大的水泵。

（4）、在降水工作启动之前，应统一测量井内的水位。降水工作启动后，动水位和出水量的测量时间宜在抽水开始后每10分钟各测量一次水位和水量，当发现有吊泵现象时应采取必要措施。当水位和水量趋于稳定时可每隔2-3小时观测一次，当水位趋于设计水位后可每天测量一次。

（5）、当降水井中的水位趋于稳定尚不能达到水位下降值，应加大水泵出水量，以达到设计降深值。

（6）、为了更好的控制降水井内的水位和因孔内水位下降过快而发生吊泵现象，每个降水井口均安装回水阀和止水阀，便于控制水位和随时更换水泵。

（7）、对水位、水量观测记录应及时整理，绘制流量与时间和水位降深与时间过程曲线图，分析水位下降趋势，预测达到设计降水深度的时间。

（8）、降水过程中应随时观测出水含砂量，当含砂量超标或涌砂量有增大趋势时，应立即停泵并查找原因及时解决涌砂问题，防止涌砂引起地面塌陷并对附近基础造成影响。

（9）、在基坑开挖过程中，应及时观测基坑侧壁和坑底的渗水现象，并查明原因，以便采取必要的处理措施。

（10）、降水期间应对抽水设备和运行状况定期进行检查，发现问题及时处理，保证抽水设备始终处于正常工作状态。

（11）、降水期间不得随意停抽，同时配备预备电源，当发生停电时，应及时更换电源，保证降水正常进行。

（12）、降水工作结束后，应对降水井妥善处理，或拔管或封填，以免留下不安全隐患。