1、一、编制依据1.1中铁第一勘察设计院集团有限公司提供的北京地铁亦庄线工程宋家庄站初步设计编制相关文件及技术要求；1.2由中铁第一勘察设计院集团有限公司提供北京地铁亦庄线工程宋家庄站初步设计结构文件（2008年7月22日）；1.3北京市勘察设计研究院有限公司编制的北京市轨道交通亦庄线工程宋家庄站岩土工程勘察报告（详勘）2007地铁详勘 YZS1；1.4北京市地质工程勘察院编制北京地铁亦庄线工程总体设计第二篇 土建方案 第一册 车站工程 第六分册 车站降水；1.5北京地铁亦庄线先期开工车站及区间降水方法设计咨询报告专家评审会专家意见（2007年9月）；1.6建筑基坑支护技术规程（DB11/489-2、2007）；1.7建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99）；1.8北京市建设工程施工降水管理办法；1.9北京市建设工程施工降水管理办法实施细则；1.10地下铁道工程施工及验收规范（GB50299-1999）；1.11地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范（GB 503071999）。二、工程概况及周边环境条件北京地铁亦庄线（L2线）是北京市城市轨道交通线网规划中连接北京市中心城和亦庄新城的轻轨线路，线路基本沿北京市东南复合交通走廊布设，途经丰台、朝阳、大兴三个辖区和亦庄开发区。亦庄线宋家庄站为地下二层一岛两侧车站，北侧为地铁5号线宋家庄站。车站有效站台中心里程为右线K0+115m，车站有效站台右3、线中心轨顶高程为25.711m。结构标准段总宽度为54.41m，总高为13.33m，车站总长为261.35m。顶板覆土厚度与在建5号线车站相同，为1.82.35m左右，基坑开挖深度为16m左右，车站主体结构标准段开挖宽度为54.41m。车站起始里程K0+0.000m，终点里程K0+250.300m。本工程基坑开挖深度内共涉及两层地下水，主要受第1层潜水及第2层层间水影响，因此本次降水方案拟对这两层水进行抽降。宋家庄站工程基坑开挖20m范围内管线全部进行拆改移，降水井施工不考虑管线影响。本站设计降水管井全部布设在结构施工围挡内，降水施工不考虑对周围道路影响。宋家庄站降水采用群井抽水，因降水目的层4、渗透系数小，其降水影响半径较小，且抽水量不大，经计算本站点周边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。车站西侧紧临鑫兆雅园，为确保在降水施工过程中既有建筑物的安全使用，在鑫兆雅园布设建筑物沉降监测点进行监测。三、工程地质、水文地质条件根据北京市勘察设计研究院有限公司编制的北京市轨道交通亦庄线工程宋家庄站岩土工程勘察报告（详勘）2007地铁详勘 YZS1，本场地工程地质、水文地质条件如下：（一）工程地质条件本次勘察的控制性勘探孔最大深度为45.00m。按照地层沉积年代、成因类型及岩性名称，将本次勘察深度范围内地层自上而下可分为人工堆积层、新近沉积层及第四纪沉积层共三大类，按地层岩5、性及其物理力学性质进一步分为12个大层及其亚层，有关各土层的岩性特征分述如下。人工填土层：粉土质素填土层：黄褐色，稍密，湿，含砖、灰渣，局部为细砂填土、粉质粘土填土夹层；杂填土1层：杂色，稍密，稍湿湿，砖渣、灰渣、碎石，局部为生活垃圾；粉质粘土质素填土2 层：黄褐色，稍密，稍湿湿，砖渣、灰渣，粉土质素填土夹层。该层厚度变化较大，一般厚度 1.004.70m，土质不均，工程性质差。新近沉积层：粉土层：褐黄色灰黄色，中密密实，稍湿湿，局部为粉质粘土、粉砂夹层；粉质粘土1 层：褐黄色黄褐色，中密，湿饱和，有粉土、粉砂夹层。该层层顶标高 35.1538.54m。细砂、粉砂层：褐黄色灰黄色，中密密实，湿6、饱和，含云母、氧化铁、少量圆砾。该层层顶标高 32.9837.17m。第四纪沉积层：粉质粘土层：褐黄色，中密，湿饱和；粉土1 层：褐黄色，中密密实，湿饱和，局部为粉质粘土、细砂夹层；细砂、粉砂2层：褐黄色，中密，湿饱和，该层层顶标高 31.8834.90m。粉质粘土层：褐黄色，中密，湿饱和，局部为粉土、粉砂夹层；粉土1层：褐黄色，中密密实，湿饱和，局部为粉质粘土夹层；粘土2层：褐黄色，中密，湿饱和，细砂、粉砂3层：褐黄色，中密密实，饱和，该层层顶标高 25.9727.46m。细砂、粉砂层：褐黄色，密实，饱和，含云母、氧化铁、少量圆砾。粉土1层：褐黄色，密实，湿饱和。该层层顶标高 20.18227、.15m。粉质粘土层：褐黄色，中密，湿饱和，局部有粘土、粉土夹层；粉土1层：褐黄色，密实， 湿饱和，含云母，氧化铁。该层层顶 标高 18.1420.68m。细砂、中砂层：褐黄色，密实，饱和；卵石、圆砾1层，杂色，密实，饱和，级配较好；粉质粘土2层：褐黄色，中密，湿饱和；粉土3层：褐黄色，密实，湿饱和，含云母、氧化铁。该层层顶标高 16.1118.45m。卵石、圆砾层：杂色，密实，饱和，亚圆形，级配较好，含中砂约 2030，属低压缩性土；细砂、中砂1层：褐黄色，密实，饱和，含云母、少量圆砾。该层层顶标高 9.049.89m。粉质粘土(11)层：褐黄色，中密，湿饱和，局部有粉土、粉砂夹层；粉土(18、1)1层：褐黄色， 密实，湿饱和，含云母、氧化铁。该层层顶标高3.94m。卵石(12)层：杂色，密实，饱和，亚圆形，级配较好，含中砂约30。该层层顶标高 0.342.78m。粉质粘土(13)层：褐黄色，中密，湿饱和，局部为粉土夹层；粉土(13)1层：褐黄色，中密密 实，湿饱和，含云母、氧化铁。该层层顶标高-4.11-2.72m。（二）水文地质条件根据详勘报告，场区共存在4层地下水，各层水的埋深、分布见下表：地下水性质、埋藏深度及渗透系数一览表层序地下水性质水位埋深（m）水位标高（m）观测时间含水层岩性特征渗透系数（m/d）第1层潜水5.506.4033.1834.062007年8月上旬9月上旬9、第3大层中的砂土层56.3033.612007年11月下旬第2层层间水10.1029.682007年5月上旬第4大层中的粉土层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层潜水承压水23.1024.0015.7716.682007年5月上旬第8大层砂土、卵砾石层/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层承压水25.8013.742007年8月上旬9月上旬第12大层卵砾石、砂土层/场区第1层水天然动态类型为渗入蒸发、径流型10、，主要接受大气降水入渗、农林灌溉水入渗和地表水体渗漏补给，并以蒸发、径流方式排泄。水位年变幅为2.003.00m。场区第2层水天然动态类型为渗入径流型，以越流补给、地下水侧向径流补给为主，排泄方式主要为侧向径流和越流。水位年变幅为1.003.00m。场区第3、4层水天然动态类型为渗入径流型，以地下水侧向径流补给、越流补给为主，并以侧向径流、人工开采为主要排泄方式。水位年变幅为3.005.00m。本工程典型的地质剖面见下图：四、不采用帷幕隔水方法理由和依据4.1计算基坑涌水量4.1.1计算基坑等效半径(r 0)r0 =0.565(K)1/2 =0.565124001/2= 62.92(m)式中：11、K矩形或不规则形状基坑面积。4.1.2计算降水井影响半径(R)潜水 (第三大层中的砂土层)： R1=2S1（k1H1）1/2= 20.6(50.6) 1/2 =2.08 (m)层间水 (第四大层中的粉土层)： R2=2S2（k2H2）1/2=21.5(0.51.5) 1/2 =2.60(m)式中：k土层渗透系数；S设计降水深度；H含水层厚度。4.1.3基坑涌水量(Q)潜水完整井： 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总抽水量(Qz )预计总抽水时间为300天，查表得抽水折减系数1=0.7。Qz=1Q d = 54915 m34.2帷幕隔水选型及方案设计如采用旋喷桩止水帷幕设计方案如下：护坡桩桩径800mm1000mm，桩间距1300mm1500mm，护坡桩桩顶分别位于地面下2.10m及地面。旋喷桩桩径550mm，桩长12.0m或14.0m，两护坡桩间布置一根或两根旋喷桩，旋喷桩咬合宽度200mm，与护坡桩咬合宽度不小于75mm。共计布设旋喷桩854根。详见护坡桩+旋喷桩止水帷幕平面布置图、剖面图。4.3帷幕隔水增加工程造价（T）护坡桩支护系统造价：T1-1 =13、 26817194.00元旋喷桩止水帷幕总造价：T1-2 = 854根12m/根300元/m = 3074400.00元施工降水造价T2 = 150S =15012400 = 1860000.00元帷幕隔水增加的工程造价：T= 0.25T1-1T1-2T2 =0.252681719430744001860000=7893698.5元4.4经济合理性比较帷幕隔水增加的工程造价（T）与减少抽水总量（Qz）比值(M)M = T / Qz =7893698.5 / 54915 = 143.7（元/ m3）M50元/立方米，可认定为采用帷幕隔水经济不合理，可进行施工降水。五、降水和排水系统设计5.1降水14、系统设计沿基坑外侧布置降水井,井中心线距基坑开挖上口线3.0m，井间距7m，两期共布置降水井（含疏干井）118口，详见降水井平面布置图。井身构造：井深20m，井径600mm，井管400无砂水泥管，过滤器与井管材料相同，孔隙率2530%，滤管外包一层80目尼龙网，滤料：粒径37mm水洗滤料。5.2排水系统设计水泵：采用扬程大于24m潜水泵。排水总管：采用直径200mmPVC管，根据现场排水出口位置，沿降水井周边布置。排水管线坡度不小于1。5.3观测井设计在基坑内选择4口疏干井作为观测井，见降水井平面布置图。观测井结构与降水管井相同，详见降水井剖面图。六、降水管井施工6.1测放井位点根据施放的基础15、轴线、控制点以及北京市轨道交通亦庄线工程宋家庄站降水井平面布置图，施放降水井井位点。放点工作完成后，报请现场监理工程师进行检查验收。6.2井点位置物探复查由专职物探技术人员对施放后的井点位置进行管线复查，结合已有的管线资料以及物探资料再次复核井位，确保降水井施工对地下管线无任何影响。6.3钻机成孔钻进采用清水钻进，自造泥浆护壁，一径到底。施工中泥浆池采用现场围堆方案，成孔后清理外运。6.4下井管、填滤料终孔并由质检员检查孔深及泥浆比重合格后，下入井管。井管选择按设计图纸要求。下管时确保井管连接顺直、牢固。井管接口部位缠裹塑料布，砂卵石层位置包裹砂网。滤料采用粒径37mm的水洗石屑，填料至地面以16、下3.0m后用粘土封孔；填料时应从孔口四周均匀填入，严禁用手推车直接倒入，防止井管歪斜、滤料蓬塞。6.5洗井下管填料后，24小时内及时洗井。采用空气压缩机气举法洗井，反复清洗直至水清，出水量正常为止，之后用泥浆泵二次抽洗，直至水清砂净。6.6技术要求6.6.1井位要求（1）井位施放时必须详细调查核实场区地下管线分布情况，当无法确定时可采用人工开孔的方法，当确认地下无各种管线后方可施工；（2）为避开各种障碍物，降水井间距可作局部调整，但间距最大不应超过10m，且降水井总量不得减少。本工程属于明挖施工，应先施工支护桩后施工降水井；（3）站体开挖施工前，降水井的布设应已形成封闭。6.6.2井身结构误17、差要求（1）井径误差20mm；（2）垂直度误差1%；（3）井深应满足井结构图中文字说明部分的要求。填料要求（1）含水层段砾料应具有一定的磨圆度，砾料含泥量（含石粉）3%，粒径24mm；（2）要避免填料速度过快或不均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，要求实际填料量不小于95%理论计算量。 6.6.4洗井要求（1）洗井要求达到“水清砂净”；（2）下管、填料完成后应立即进行洗井，成井洗井间隔时间不能超过8小时； （3）建议采用隔离塞分段洗井，如果泥浆中含泥砂量较大，可先进行捞渣，再进行洗井；（4）当常规洗井效果不好时，可加洗井剂浸泡后再洗井。6.4.5抽水要求（1）开挖18、至地下水位标高前的超前抽水时间不少于20天； （2）抽水含砂量控制：为防止因抽地下水带出地层细颗粒物质造成地面沉降，抽出的水含砂量必须保证：粗砂含量1/5万；中砂含量1/2万；细砂含量1/1万；（3）首次（洗井后抽水前）含砂量检测合格后，在抽水期间间隔时间不超过3个月定期进行含砂量检测，异常情况下应根据情况加密检测次数。七、管井降水对施工安全和环境影响的评估本工程降水目的层为第一层潜水和第二层层间水。对环境的影响主要在于水位降低致使周边建筑物产生附加沉降；成井及抽水过程中由于细颗粒流失形成地下空洞。降水施工过程中，必须采取如下措施，将影响控制在允许范围内。7.1分层总和法计算附加沉降第一层潜水19、抽降引起附加应力：层顶：0，层底：p01=wH1=100.6=6kPa，层厚：0.6m。第二层层间水抽降引起附加应力：层顶：6kPa，层底：p02=p01wH2=21kPa，层厚：1.5m。第一层潜水位于细砂、粉砂层，压缩模量ES = 27MPa；第二层潜水位于第四大层的粉土层即粉土1层，压缩模量ES = 15MPa。按疏干计算：总沉降量S = Hii/ ESi =1/20.66/271.5(216) /15 =1.42mm。由于总沉降量较小，因此可不进行差异沉降计算。降水井抽水过程中，须对周边高达建筑物进行沉降监测，沉降监测方法及周期须符合相关规范要求，另行编制。7.2对周边环境的影响根据上20、述7.1计算，由于基坑降水引起的地面沉降总沉降量1.31mm，满足周围环境要求。7.3防止降水井施工和抽水产生地下空洞的措施1.管井成孔采用反循环钻机成孔，地层自造浆护壁，预防塌孔，防止土颗粒流失。2.严格控制含砂量：选择优质的无砂砼滤管，外包一层80目尼龙网，防止土颗粒流失。含砂量降水初期控制在半小时内含砂量小于1/10000；降水过程中管井正常运行时含砂量小于1/50000。及时监测含砂量，降水初期监测周期为7天，正常运行过程中监测周期为30天。降水井使用过程中如发现含砂量监测数值超标，则应检查单井出砂量，对出砂量超标降水井做停抽处理。3.降水井使用完成后及时用粘性土回填封井。八、抽水量计21、量方法、计量设施和措施8.1沉砂池的位置、计量方法和仪器型号本工程在东北角和西南角各设一个总出水口，进入蓄水沉砂池，（沉淀池容积12 m3，具体做法见详图），出水口处安装经标定后的明渠堰槽计量计。安装完毕，调试合格，并经有关单位验收后，方可排水。8.2排水计量的检查和维护现场应对降水派专人进行管理，负责人员应每天不少于两次检查计量排水系统，并做好记录，发现异常时，应及时查明原因，排除故障，保证排水计量系统正常工作。如不能排除故障，应及时向有关单位报告。8.3减少抽水量措施依据地下水位观测结果和地下结构施工进度，及时停止抽水。九、地下水综合利用北京市浅层地下水因受到轻微污染而不再适合饮用,但是在未经处理的情况下其水质完全能够满足低质用水的要求，可以代替部分清洁水用于现场施工、生活杂用、绿化、道路抑尘等。本次降水工程抽取的地下水计划在上述几个方面进行利用，具体如下：地下水综合利用项目及用水量汇总表用水项目单位面积用水量（m3/dm2）用水面积（m2）天数总用水量（m3）现场施工用水80m3/d30024000生活杂用30m3/d3009000绿化用水0.00550003007500道路抑尘0.0022000030012000合计： 52500