1基坑降水分析
本工程降水分为坑内开挖范围内疏干性降水和深层承压含水层减压降水。针对这两类降水分别进行降水设计和现场施工运行。 1.1含水层降水风险分析
根据工程场地工程地质条件与水文地质条件分析，可能引发本工程施工风险的主要含水层如下：
分布于基坑开挖面底部的④2粉土微承压水含水层是本工程疏干降水的重点和难点，该层渗透性较强（弱透水），易引发流土、管涌等渗透变形，影响基坑施工及安全。主体基坑开挖面地层位于该层，开挖过程中对该层前期应进行疏干处理。开挖至底部时若有降水不足、降水井破坏、基坑围护有渗漏、强降雨等发生时，坑底易发生滞水等情况，妨碍垫层、底板施工进度，可采用轻型井点进行强降水处置措施进行应急处置。
深层第⑦2粉土承压含水层对工程施工有影响，易引起坑底隆起、基坑突涌等风险，需在基坑开挖后期对其进行降压处置措施。 1.2降水目的和要求
1、根据本工程的基坑开挖和基础底板结构施工要求，其降水目的为：
（1）疏干基坑开挖范围内土体中的地下水，方便挖掘机和工人在坑内施工作
业；
（2）降低坑内土体含水量，提高坑内土体强度，减少坑底隆起和围护结构的
变形量，防止坑外地表过量沉降；
（3）提高开挖过程中土体稳定性，防止土层纵向滑坡；
（4）及时降低下部承压含水层的承压水水头高度，防止基坑底部突涌的发生，
确保施工时基坑底板的稳定性。
2、具体的降水要求：
（1）降低基坑范围内地下水水位至基坑开挖底面以下0.5～1.0m； （2）降低基坑开挖影响范围内承压水水位至安全水位以下。
（3）根据基坑突涌可能性计算，进行减压性降水，在满足工程减压要求前提下，尽量减少由于降压降水引起的地表沉降以及降水对周边建筑物的不利影响。
1.3基坑突涌的可能性评价
在评价其对基坑工程的影响时，宜根据其动态规律，按最不利原则考虑。 当前，基坑突涌可能性计算多采用安全系数法：当基坑底板至承压含水层顶板间的土压力应大于或等于安全系数下承压水的顶托力，则基坑是稳定的，否则便有突涌的可能。
计算公示为：Pcz/Pwy=（H·γs）/（γw·h）≥Fs
式中：
Pcz—基坑底至承压含水层顶板间土压力（kPa）；
Pwy—承压水头高度至承压含水层顶板间的水压力（kPa）； H — 基坑底至承压含水层顶板间距离（m）； h—承压水水头高度至承压含水层顶板距离（m）； γ
s
— 基坑底至承压含水层顶板间土的平均重度（kN/m3）；
γw — 水的重度（kN/m3），取10kN/m3； Fs — 安全系数，取国家标准安全系数1.10；
根据勘察资料，拟建场区承压水含水层由晚更新统沉积成因的土层组成，主要为⑦2粉土或粉砂层，因此，对本工程影响较大的主要为⑦2粉土或粉砂层承压含水层，含水层最浅处水位埋深33.0m。按不利原则计算，承压水水头埋深为3.0m，上覆土层重度取平均19.4kN/m3 。
1、突涌可能性计算：
（1）基坑标准段开挖深度按17.15m计算 PCZ=（33. 0-17.15）×19.4=307.5kpa， Pwy=（33.0-3.0）×10.0=300.0kpa， Fs= PCZ / Pwy =1.02＜1.10 突涌；
（2）基坑北端头井、南端头井处开挖深度分别按18.95m、19.94m计算 南端头
PCZ=（33.0-19.94）×19.4=253.4kpa， Pwy=（33.0-3.0）×10.0=300.0kpa， FS= PCZ / Pwy =0.84＜1.10 突涌。 北端头
PCZ=（33.0-18.95）×19.4=272.6kpa Pwy=（33.0-3.0）×10.0=300.0kpa， FS= PCZ / Pwy =0.91＜1.10 突涌。 （3）基坑换乘站开挖深度24.1m计算 PCZ=（33.0-24.1）×19.4=172.7kpa， Pwy=（33.0-3.0）×10.0=300.0kpa， FS= PCZ / Pwy =0.57＜1.10 突涌。
因含水层未被围护结构完全隔断，需要对基坑布设承压井。
本工程基坑安全开挖深度：H安全=h- Pwy/γs=33-300.0×1.10÷19.4=16.0m； 2、安全水位及水位最小安全降深计算如下： （1）对于基坑标准段
安全水位埋深：Hw= 33-PCZ/（1.10γw） =5.0m； 安全水位标高：Hw标= 2.7-Hw=-2.3m； 最小安全降深：hw= Hw-3.0= 2.0m。 （2）对于南端头井：
安全水位埋深：Hw= 33-PCZ/（1.10γw） =9.9m； 安全水位标高：Hw标= 2.7-Hw=-7.2m； 最小安全降深：hw= Hw-3.0= 6.9m。 （3）对于北端头井：
安全水位埋深：Hw= 33-PCZ/（1.10γw） =8.2m； 安全水位标高：Hw标= 2.7-Hw=-5.5m； 最小安全降深：hw= Hw-3.0= 5.2m （4）对于换乘站：
安全水位埋深：Hw= 33-PCZ/（1.10γw） =17.3m； 安全水位标高：Hw标= 2.7-Hw=-14.6m；
最小安全降深：hw= Hw-3.0= 14.3m 综合上述，对于第⑦2层会产生突涌，在开挖到临界深度后需启动降压措施，及时降低承压水水头。
2基坑疏干降水设计
2.1疏干井的布置原则
疏干井的布置，原则上按苏州地区单井有效降水面积的经验值结合拟建工程场区土层特征、基坑平面形状、尺寸确定，满足基坑开挖及施工要求，确保基坑施工安全、顺利进行。
由于场区内微承压水含水层（④2粉砂或粉土层微承压水）处于基坑开挖深度范围内，且围护结构已割断其基坑内外的水力联系，因此，仅需对其进行疏干处理即可。
疏干性降水的前提是基坑围护结构隔断基坑内外的水力联系，在此条件下，根据地区降水施工经验，单井有效降水面积为150m2～250m2，根据本工程开挖深度区域特点，结合基坑总涌水量计算，在开挖深度范围内，取约200m2/口，且相邻两口井之间距离在12～20m之间，一般可满足疏干性降水要求。
根据以上原则，为达到更好的降水效果，拟采用真空深井井点法。 2.2疏干井的布置
为确保基坑顺利开挖，需降低基坑开挖深度范围内的土体含水量。 按照上述原则，采用下式计算确定：
n＝A/a
式中：
n——井数（口）； A——基坑面积（m2）；
a——单井有效降水面积（m2）。
按上式计算，开挖区域的布井数量如下（见附图1）：
本工程主体基坑被中隔墙分为6个区域，从左至右编号为1区～6区，详见平面布置图。
第1区开挖面积为1253m2，疏干井数量n＝1253/200≈6口。根据以上计算并结合基坑形状及土层特点，本区域布置疏干井7口，编号S1～S7。端头井井深24m，一般井深22m，各井深度及滤水管位置详见附图1、2。
第2区开挖面积为1104m2，疏干井数量n＝1104/200≈6口。根据以上计算
并结合基坑形状及土层特点，本区域布置疏干井6口，编号S8～S13，设计井深22m。
第3区开挖面积为1142m2，疏干井数量n＝1142/200≈6口。根据以上计算并结合基坑形状及土层特点，本区域布置疏干井6口，编号S14～S19，本区域为换乘区段，设计井深28m。
第4区开挖面积为2440m2，疏干井数量n＝2440/200≈12口。根据以上计算并结合基坑形状及土层特点，本区域布置疏干井12口，编号S20～S31，设计井深22m。
第5区开挖面积为4032m2，疏干井数量n＝4032/200≈20口。根据以上计算并结合基坑形状及土层特点，本区域布置疏干井20口，编号S32～S51，设计井深22m。
第6区开挖面积为363m2，疏干井数量n＝363/200≈2口。根据以上计算并结合基坑形状及土层特点，本区域布置疏干井2口，编号S52～S53，设计井深24m。
2.3主体基坑总涌水量计算
根据工程实际情况，基坑围护结构隔断基坑内外潜水的水力联系，基坑开挖深度范围内总涌水量可按下式计算：
V=μ×A×M 计算式：W=μ×式中：W—应抽出的水体积（m3）
V—含水层体积（m3），V=基坑面积A×疏干含水层厚度M； A—基坑面积（m2）； M—疏干含水层厚度（m）；
—含水层给水度（粉土给水度经验值为0.08～0.15，粘性土给水度经验值为 0.01～0.05）。
根据此计算式对1区基坑进行总疏干水量计算如下：
基坑平均开挖深度取17.2m，初始潜水位埋深取1.0m。基坑的开挖面积1253m2。疏干范围内各土层厚度○13层平均厚度2.4m，③1平均厚度3.1m，③2平均厚度4.3m，④1平均厚度6.1m，④2平均厚度0.8m。
由此计算基坑需疏干的总水量为：
W1=0.03×1253×3.1=116.5m3。 WA2=0.03×1253×4.3=161.6m3 WA3=0.04×1253×6.1=305.7m3 WA4=0.12×1253×0.8=120.3m3
WA总= W1 +WA2 +WA3+WA4=704.1 m3。 2.4预降水天数计算
由于该基坑围护结构隔断潜水含水层基坑内外地下水水力联系，抽水量随抽水时间延续每日逐渐减少，根据场区含水层岩性、厚度并结合类似工程经验，预估抽水工期。
1、日抽水量计算
根据长期的降水经验，结合本次降水井井结构、地层情况，对于本工程基坑初始降水时最大单井涌水量约为6.0～10.0m3/d，抽水量随抽水天数增加逐渐减小，平均日单井涌水量约5.0m3/d。
则主体结构基坑单日总出水量分别为： ＱA=5.0×7=35.0m3/d； 2、抽水天数计算
抽水天数 T= 基坑总储水量W ÷单日出水量Q，则各基坑抽水天数分别计算如下：
TA= WA/ＱA=704.1/35.0≈20d；
3、从以上估算结果可知：仅考虑基坑内原有地下水疏干时，疏干性降水井全部抽水约20天后就能将基坑内的潜水疏干，满足基坑的干挖土施工的要求，在开挖期间继续降水，进一步提高土层的疏干效果。
同理，其它区域基坑开挖范围内疏干性降水井全部抽水约20天后就能将基坑内的潜水疏干，满足基坑的干挖土施工的要求，在开挖期间继续降水，进一步提高土层的疏干效果。 2.5降水井深度和数量统计
依据上面的井数计算，在本工程基坑内共布置疏干井53口，详见下表5.2-1。
表5.2-1 疏干井布置数量统计表
基坑 主体基坑 类型 疏干井 井深（m） 24.0 数量（口） 4 井编号 S1～S2， S52～S53 疏干井 疏干井 22.0 28.0 43 6 S3～S13、 S20～S51 S14～S19
3减压井降水设计
3.1承压水减压井的布置原则
（1）减压井间距、深度、孔径依据拟建工程场区水文地质条件、基坑总涌水量、单井降水能力并结合工程经验确定；
（2）减压井尽可能布置在不影响基坑开挖施工的位置； （3）减压井的布置应尽可能减小降水对周围环境的影响。 3.2减压井布置方案
根据勘察报告，工程场地范围内承压含水层水量较大，在保证基坑安全的同时，还要尽量使降水方案科学、经济、合理。本工程主体围护结构设计资料，采用800mm-1000mm地下连续墙围护，围护结构插入深度为32-51m，换乘段已隔断第⑦2层承压含水层基坑内外的水力联系。主体基坑未隔断⑦2层承压含水层
根据地质资料及工程特点，采用井点降水降低承压含水层水头高度，防止基坑突涌，保证基坑稳定性。考虑到降压性降水对周边环境的影响，承压水降压井宜布置在基坑内侧。
1、 第1区域减压降水
地下连续墙未隔断基坑内外该承压含水层水力联系，基坑总涌水量按均质含水层承压水完整井涌水量公式计算：
Q2.73kMsw
R0r0lgr0式中：
Q—基坑总涌水量(m3/d)； k—含水层渗透系数(m/d)；
SW—基坑水位最小安全降深(m)；
M—承压含水层厚度(m)； R0—抽水影响半径(m)； r0—基坑等效半径(m)。
根据勘察报告，⑦2粉土层承压含水层厚度约为10m。据勘察成果，取平均渗透系数k2.0m/d。为保证端头井基坑安全，最小安全降深取Sw=6.9m。抽水影响半径取R0=200.0m，基坑等效半径r0(ab)/423m。
对于一期基坑，Q2.732.0106.9384m3/d
20023lg23勘察资料提供的渗透系数及该区域工程经验，该承压含水层单井涌水量在q=200.0~500.0m3/d，故本次计算取单井涌水量q=300.0m3/d。
按式n=1.1×Q÷q，计算一期基坑需要的降压井数量： n=1.1×Q÷q=1.1×384÷300.0≈2口。
根据以上计算，基坑内布置2口减压井和1口观测兼备用井，其中端头布置1口降压井、标准段布置1口降压井，在端头井附近各布置1口观测兼备用井。
根据⑦2粉土层埋藏深度及厚度，设计减压井深度为45.0m，过滤器位置为35.0～44.0m，编号H1～H2、HG1。具体平面位置见附图1，井结构详见附图2。
2、 第2区域减压降水
地下连续墙未隔断基坑内外该承压含水层水力联系，基坑总涌水量按均质含水层承压水完整井涌水量公式计算。
为保证端头井基坑安全，最小安全降深取Sw=2.0m，基坑等效半径
r0(ab)/420m。
对于一期基坑，Q2.732.0102.0105m3/d
20020lg20勘察资料提供的渗透系数及该区域工程经验，该承压含水层单井涌水量在q=200.0~500.0m3/d，故本次计算取单井涌水量q=300.0m3/d。
按式n=1.1×Q÷q，计算一期基坑需要的降压井数量：
n=1.1×Q÷q=1.1×105÷300.0≈1口。
根据以上计算，基坑内布置1口减压井和1口观测兼备用井，根据⑦2粉土层埋藏深度及厚度，设计减压井深度为45.0m，过滤器位置为35.0～44.0m，编号H3、HG2。具体平面位置见附图1，井结构详见附图2。
3、 第3区域换乘段减压降水
根据地质勘察报告，第⑦2层承压含水层被地下连续墙隔断承压含水层基坑内外水力联系，按基坑开挖面积进行布置降压井，根据同类工程经验，一般单井控制面积400～800 m2，此取单井控制面积按600m2计算，基坑总涌水量按下式计算：
n＝A/a
按上式计算，开挖区域的布井数量如下：
换乘段第⑦2层承压含水层区域的开挖面积约1142㎡，n＝1142/600≈2口，由于围护结构已将该承压含水层基坑内外水力联系隔断，故换乘段基坑内布置2口减压井和1口观测兼备用井，根据⑦2粉土层埋藏深度及厚度，设计减压井深度为45.0m，过滤器位置为35.0～44.0m，编号H4、H5、HG3。
4、 第4区域减压降水
地下连续墙未隔断基坑内外该承压含水层水力联系，基坑总涌水量按均质含水层承压水完整井涌水量公式计算。
为保证端头井基坑安全，最小安全降深取Sw=2.0m，基坑等效半径
r0(ab)/438m。
对于一期基坑，Q2.732.0102.0138m3/d
20038lg38勘察资料提供的渗透系数及该区域工程经验，该承压含水层单井涌水量在q=200.0~500.0m3/d，故本次计算取单井涌水量q=300.0m3/d。
按式n=1.1×Q÷q，计算一期基坑需要的降压井数量： n=1.1×Q÷q=1.1×138÷300.0≈1口。
根据以上计算结合基坑长度，基坑内布置2口减压井和1口观测兼备用井，根据⑦2粉土层埋藏深度及厚度，设计减压井深度为45.0m，过滤器位置为35.0～
44.0m，编号H6、H7、HG4。具体平面位置见附图1，井结构详见附图2。
5、 第5和6区域减压降水
地下连续墙未隔断基坑内外该承压含水层水力联系，基坑总涌水量按均质含水层承压水完整井涌水量公式计算。
为保证端头井基坑安全，最小安全降深取Sw=5.2m，基坑等效半径
r0(ab)/456m。
对于一期基坑，Q2.732.0105.2430m3/d
20056lg56勘察资料提供的渗透系数及该区域工程经验，该承压含水层单井涌水量在q=200.0~500.0m3/d，故本次计算取单井涌水量q=300.0m3/d。
按式n=1.1×Q÷q，计算一期基坑需要的降压井数量： n=1.1×Q÷q=1.1×430÷300.0≈2口。
根据以上计算，结合基坑长度，基坑内布置3口减压井和1口观测兼备用井，根据⑦2粉土层埋藏深度及厚度，设计减压井深度为45.0m，过滤器位置为35.0～44.0m，编号H8～H10、HG5。具体平面位置见附图1，井结构详见附图2。 3.3降压井数量统计
依据上面的井数计算，在本工程基坑内外共布置降压井10口，详见下表5.2-2。
表5.2-2 降压井布置数量统计表
基坑 1区基坑 2区基坑 3区基坑 4区基坑 5、6区基坑 层位 类型 降压井 备用井 降压井 备用井 降压井 备用井 降压井 备用井 降压井 备用井 井深（m） 45.0 45.0 45.0 45.0 45.0 45.0 45.0 45.0 45.0 45.0 数量（口） 2 1 2 1 2 1 2 1 3 1 井编号 H1、H2 HG1 H3 HG2 H4、H5 HG3 H6、H7 HG4 H8～H10 HG5 ⑦2层 ⑦2层 ⑦2层 ⑦2层 ⑦2层 ⑦2层 ⑦2层 ⑦2层 ⑦2层 ⑦2层
3.4基坑减压降水控制分析
根据基坑突涌可能性分析及计算对主体⑦2层粉砂或粉土层承压水控制分析，基坑需降压部分进行开启时间与开启井数量、位置分析如下：
表5.2-3 基坑开挖承压水水位水量控制表
承压水水位工况（开挖深度） 标高控制要降深（m） 求（m） 工况1 16.0m 17.1m 工况2 18.9、19.9m 底板施工 工况3 底板强度达设计要求后 工况4 顶板完成前 工况5 8.2/9.9 8.2/9.9 5.2/6.9 5.2/6.9 FS=1.10 FS=1.10 停抽 抗浮阶段 封井 3.0 5.0 0.0 2.0 控制标准 安全系数 FS=1.10 FS=1.10 开启降压 井编号 --- H2、H3、H6～H9 H1、H10 H1、H10 单井涌水量 （m/d） --- 100-150 100-300 100-300 3对于换乘段，因围护结构已隔断承压含水层内外水力联系，没有补给来源，水位下降控制容易，按要求把水泵放置基坑底部附近进行疏干降水即可满足降水控制要求，在下二层板施工时停止降水。其它控制与其它区域类似。
各阶段减压降水与设计减压降水一致，且根据坑内水位，通过调节单价出水量进行“按需降水”控制，使坑内水位在确保安全水位的同时，不超降深。
在基坑开挖至16.3m深后，减压降水启动，根据坑外水位降深情况，监测周边环境变化，防止因水位降深过大而产生的超量沉降。 3.5 减压降水数值模拟 3.5.1数值模型 1． 渗流数值模型
在不考虑水密度变化的条件下，地下水三维连续渗流方程可用下面的偏微分方程来表示：
hhhh(Kxx)(Kyy)(Kzz)WSs xxyyzzt其中：Kxx、Kyy和Kzz为渗透系数在x、y、z方向上的分量；
h：水头；
W：单位体积流量，用以代表流进汇或来自源的水量； SS：孔隙介质的贮水率；
t：时间。
以上公式加上相应的初始条件和边界条件，便构成了一个描述地下水流动体系的数学模型，但该式的解析解一般很难求得。因此，采用有限差分数值法来求得上式的近似解。
首先将一个三维的含水层系统划分为一个三维的网格系统，整个含水层被剖分为若干层，每一层又剖分为若干行和若干列，这样含水层就被剖分为许多小长方体，每个长方体称为计算单元，每个计算单元的位置用该计算单元所在的行号（i）、列号（j）、层号（k）来表示，并用下标标记，则有：
i1,2,3,,nrowj1,2,3,,ncol k1,2,3,,nlay每个剖分出来的小长方体的中心位置称为节点，本模型采用单元中心法进行计算。地下水运动模型不但在空间上进行离散，同时也在时间上进行离散，采用向后差分，得出模型求解差分公式如下：
CR1i,j,k2m(him,j1,khi,j,k)CR1i,j,k2m(him,j1,khi,j,k)CC1i,j,k2m(him1,j,khi,j,k) m(him,j,k1hi,j,k)
CC1i,j,k2m(him1,j,khi,j,k)CV1i,j,k2m(him,j,k1hi,j,k)CV1i,j,k2Pi,j,khmi,j,kQi,j,kSSi,j,k(rjcivk)m1him,j,khi,j,ktmtm1
采用地下水三维水流模型进行基坑降水数值模拟，能够更加的贴近工程实际水流状态，可用于基坑降水的水位预测和降水方案的可行性分析。
根据场区的实际特点，计算区上下边界是弱含水层边界，四周边界取为常水头边界。为减小边界的不确定性给计算结果带来的影响，计算范围尽可能外延至合理范围。
在建立拟合期初始流场时采用观测水位，以线性插值的方式来求出同一层面上各单元中心点的初始水位值，弱透水层的水位也以插值的方法求得，然后以ASCII文件形式将模拟初始时刻水位值赋给模型。
2． 沉降数值模型
计算含水层的沉降量的沉降模型的方程为: △b*=-△h×△t×Sfe×A △b=-△h×△t×Sfv×A S=b1+b2+ ...+bn △h--水头变化量； △t—时间变化量；
△b*、△b--土层弹性压缩量、土层压缩量； A—相应土层厚度； Sfe--弹性压缩系数； Sfv—压缩系数； S—累计总沉降量。
方程中Δb 表示厚度为A 的含水层在Δt 时间内的压缩量。对于任何模型,若给定的前期固结水头大于初始水头,则指定前期固结水头为初始水头值，构成了求解地下水流和地面沉降之间的耦合模型。沉降模拟预测时，忽略土层的前期固结影响和试验期间减压降水的固结影响。 3． 模型剖分
根据场区的实际水文地质结构条件及几何形状进行三维剖分。由于承压含水层渗透性大，通过试算，确定以基坑中心点为基点，方向各延伸800m作为本次模拟计算区域，共计1600m×1600m。剖分时在基坑附近对网格加密，平面上剖分为158×116个网格单元（见图4.1），剖面上剖分为12层（见图4.2）。
图4.1 模型网格剖分图
图4.2 模拟范围局部放大图
3.5.2基坑数值模拟
根据钻孔地层和地下水位动态等建立基坑降水数值模拟模型，对布置的基坑减压方案进行数值模型模拟，通过数值计算手段进一步验证布置的方案的合理性，并预测基坑降水引起周边地区地下水渗流场变化趋势。
1.主体北侧区域基坑
根据布置的降水方案，对减压降水进行数值模拟，开启2口减压井。开挖至16.0m开始启动降压井（H1、H2），随开挖深度不断增加，至端头井开挖结束，单井涌水量在100～200m3/d，抽水稳定后可满足基坑开挖要求，各阶段水位降深运行结果如下：
图4.3 开挖17.1m前降压井期间水位降深等值线图
图4.4 开挖至坑底抽水稳定后水位降深等值线图
根据三维渗流数值模拟结果，主体基坑北侧1区域2口减压井全部开启运行5天后，基坑范围内承压水水位降深在3.0m左右，减压降水运行期间坑外水位降深在1.0～3.0m左右；基坑开挖至坑底后，运行稳定60天后基坑范围内水位降深为6.0～6.5m，减压降水运行期间坑外水位降深在3.0～6.0m左右。根据基坑稳定性分析计算结果，车站主体基坑安全水位降深5.2m左右，该减压性降水
设计满足主体基坑减压性降水要求，布置的减压降水方案是可行的。
减压降水对周边环境产生一定的影响，在降水影响半径范围内，由于土层产生压缩变形而引起一定范围内的地面沉降，其沉降量大小与减压降水强度、抽水时间长短等因素有关。为了解本工程减压降水对周边环境影响程度，预测上述减压方案运行时产生的地表沉降是必要的，并据此从环境影响角度分析减压降水方案的可行性。
图4.5 抽水60天后地表沉降等值线图
在持续减压抽水时，减压降水影响范围达200m左右，在抽水60天后基坑50m范围内沉降在4.0～8.0mm左右，此时基坑内减压降水对周边环境影响在控制范围内。
2.主体中间区域基坑
根据布置的降水方案，对减压降水进行数值模拟，开启2口减压井。开挖至16.0m开始启动降压井（H6、H7），随开挖深度不断增加，至端头井开挖结束，单井涌水量在100～200m3/d，抽水稳定后可满足基坑开挖要求，各阶段水位降深运行结果如下：
图4.3 开挖16.5m前降压井期间水位降深等值线图
图4.4 开挖至坑底抽水稳定后水位降深等值线图
根据三维渗流数值模拟结果，主体基坑北侧4区域2口减压井全部开启运行5天后，基坑范围内承压水水位降深在1.5m左右，减压降水运行期间坑外水位降深在1.0m左右；基坑开挖至坑底后，运行稳定60天后基坑范围内水位降深为3.0～3.5m，减压降水运行期间坑外水位降深在1.5～3.0m左右。根据基坑稳定性分析计算结果，车站主体基坑安全水位降深2.0m左右，该减压性降水设计满足主体基坑减压性降水要求，布置的减压降水方案是可行的。
减压降水对周边环境产生一定的影响，在降水影响半径范围内，由于土层产生压缩变形而引起一定范围内的地面沉降，其沉降量大小与减压降水强度、抽水时间长短等因素有关。为了解本工程减压降水对周边环境影响程度，预测上述减压方案运行时产生的地表沉降是必要的，并据此从环境影响角度分析减压降水方案的可行性。
图4.5 抽水60天后地表沉降等值线图
在持续减压抽水时，减压降水影响范围达100m左右，在抽水60天后基坑50m范围内沉降在3.0～5.0mm左右，此时基坑内减压降水对周边环境影响在控制范围内。
3.主体南侧区域基坑
根据布置的降水方案，对减压降水进行数值模拟，开启3口减压井。开挖至16.0m开始启动降压井（H8、H9、H10），随开挖深度不断增加，至端头井开挖结束，单井涌水量在100～200m/d，抽水稳定后可满足基坑开挖要求，各阶段水位降深运行结果如下：
3
图4.3 开挖17.1m前降压井期间水位降深等值线图
图4.4 开挖至坑底抽水稳定后水位降深等值线图
根据三维渗流数值模拟结果，主体基坑南侧区域3口减压井全部开启运行5天后，基坑范围内承压水水位降深在2.5m左右，减压降水运行期间坑外水位降深在1.0～2.0m左右；基坑开挖至坑底后，运行稳定60天后基坑范围内水位降深为6.5～7.5m，减压降水运行期间坑外水位降深在3.5～6.0m左右。根据基坑稳定性分析计算结果，车站主体基坑安全水位降深6.9m左右，该减压性降水设
计满足主体基坑减压性降水要求，布置的减压降水方案是可行的。
减压降水对周边环境产生一定的影响，在降水影响半径范围内，由于土层产生压缩变形而引起一定范围内的地面沉降，其沉降量大小与减压降水强度、抽水时间长短等因素有关。为了解本工程减压降水对周边环境影响程度，预测上述减压方案运行时产生的地表沉降是必要的，并据此从环境影响角度分析减压降水方案的可行性。
图4.5 抽水60天后地表沉降等值线图
在持续减压抽水时，减压降水影响范围达150m左右，在抽水60天后基坑50m范围内沉降在3.0～7.0mm左右，此时基坑内减压降水对周边环境影响在控制范围内。
换乘段围护结构隔断承压含水层基坑内外水力联系，减压降水对坑外影响较小，不在具体分析。其它区域与已分析的类似，可参照上述分析。
4降水对周边环境的影响及其控制措施
4.1降水对周边环境的影响分析
降水过程中，地下水位的不断降低将引起土体中孔隙水压力的下降，有效应力增加，而产生压缩变形。
由于基坑挡土墙阻滞作用，坑内潜水的疏干性降水对坑外环境的影响较小，可以忽略。但承压含水层的减压降水对周边环境有一定的影响，在降水影响半径
范围内，由于土层产生压缩变形而引起一定范围内的地面沉降，其沉降量大小与减压降水强度、抽水时间长短等因素有关。 4.2减压降水对环境影响的控制措施
为减小减压降水对环境的影响，拟采取以下措施：
（1）根据基坑开挖施工方案和施工进度确定减压井的开启顺序和降水强度，以实测承压水水头为基础，复核抗突涌验算，并以此作为降压依据，尽量缩短减压降水时间。基坑开挖过程中，各个分区内布置降压井要严格执行降压水启动程序。严格执行挖坑深度至16m时，降压水满足5.2m、开挖至19.9m时，降压水深满足6.9m的规定。开挖过程中随着开挖深度的增加按需降水，避免过度降压对环境造成的影响；
（2）采用信息化施工，对周围环境进行监测，发现问题及时调整抽水井数量及抽水流量，以指导降水运行和修复施工；
（3）监测单位和降水单位保证信息交流，以控制降压性降水的合理运行； （4）鉴于减压降水引起的地面沉降对周边环境的影响，建议采取有效措施对周边环境进行保护，针对保护对象考虑回灌措施；
（5）对各种管线、要保护的建筑、道路等，必须由专业监测单位进行监测。 （6）基坑开挖前，进行降水试验，验证降水效果和地墙的封闭性。
5成井施工工艺及技术要求
5.1降水井结构设计及要求
为保证井管具有一定的强度，并满足降水要求，采用铁质钢管设计方案，其结构设计、过滤器的安装部位详见图5.2-3，主要设计参数如下：
1、疏干井井结构 终孔直径：井径Ø600mm；
井口：高出地面0.3～0.5m，防止污水进入井内，井壁外围一般采用优质粘土或水泥浆封闭，其深度不小于2.00m。
井管：采用焊接钢管，直径Ø273mm；
滤水管：采用圆孔滤水管，直径Ø273mm，外包40～60目滤网； 砾料：各井从井底向上至地表以下3.00m围填中粗砂。 沉淀管长度：与滤水管同径，长度1.0m，沉淀管底部焊封。
2、承压水降压井 终孔直径： Ø600mm；
井口：高出地面0.3～0.5m，防止污水进入井内，井壁外围一般采用粘土或水泥浆封闭，其深度不小于0.5m。
井管：采用焊接钢管，直径Ø273mm；
滤水管：采用圆孔滤水管，直径Ø273mm，外包40目钢丝滤网； 滤料：采用中粗砂，围填高度为孔底至滤水管以上1.0m；
止水：在滤料段以上采用粘土球进行止水措施，止水高度3.0～5.0m； 围填：止水段以上部位采用粘性土回填；
沉淀管长度：与滤水管同径，长度1.0m，沉淀管底部焊封。 5.2施工工艺
采用泥浆循环钻进、机械吊装下管成井施工工艺，见图5.2-4。
图5.2-4 工艺流程图
5.3施工技术要求
1、测放井位
根据井点平面布置，使用全站仪测放井位，井位测放误差小于30cm。当布设的井点受地面障碍物影响或施工条件影响时，现场可作适当调整。
2、护孔管埋设
必要时应采用护管保护空口坍塌，护孔管应插入原状土层中，管外应用粘性土封堵，防止管外返浆，造成孔口坍塌，护孔管应高出地面10～30cm。
3、钻机安装
钻机底座应安装稳固水平，大钩对准孔中心，大钩、转盘、与孔中心应成三点一线。
4、钻进成孔
开孔孔径直径为Ø550mm，一径到底。
开孔时应轻压慢转，以保证开孔的垂直度。钻进时一般采用自然造浆钻进，遇砂层较厚时，应人工制备泥浆护壁，泥浆密度控制在1.10～1.15。当提升钻具和临时钻停时，孔内应压满泥浆，防止孔壁坍塌。
钻进时按指定钻孔、指定深度内采取土样，核对含水层深度、范围及颗粒组成。
5、清孔换浆
钻至设计标高后，将钻具提升至距孔底20～50cm处，开动泥浆泵清孔，以清除孔内沉渣，孔内沉淤应小于20cm，同时调整泥浆密度至1.05左右。
6、下井管
直接提吊法下管。下管前应检查井管及滤水管是否符合质量要求，不符合质量要求的管材须及时予以更换。下管时滤水管上下两端应设置扶正器，以保证井管居中，井管应焊接牢固，垂直，不透水，下到设计深度后井口固定居中。
7、回填砾料
采用静水投砾。投送滤料的过程中，应边投边测投料高度，直至砾料下入预定位置为止。
8、止水与回填
在地表以下回填3.00m厚粘性土。 9、洗井
采用高压清水洗井与水泵联合洗井法，通过钻杆向孔内注入高压清水，以冲击孔壁泥皮，清除滤料段泥砂，下水泵抽取井内及滤料层的水及泥浆，反复进行直到水清砂净为止。
10、安装抽水设备
成井施工结束后，下入水泵进行试抽水，以检查成井质量。 11、抽水
对于疏干井，结合该工程地质条件，采用深井泵进行疏干性抽水，一般能满足开挖要求。当抽水一段时间以后，单井出水量逐渐减小，为确保疏干效果，必要时采用水泵和真空相结合的抽水方法，真空抽水时管路系统的真空度不小于－0.06MPa，以确保真空抽水的效果。
12、标识
为避免抽水设施被碰撞、碾压受损，抽水设备须进行标识。 13、排水
洗井及降水运行时排出的水，通过管道或明渠排入场外市政管道中。 5.4成井施工质量控制标准
（1）井深误差：小于井深的2‰；
（2）孔斜：每50 m小于0.5º；
（3）井水含砂量：抽水稳定后，小于1/20000（体积比）； （4）井中水位降深：抽水稳定后，井中水位处于安全水位以下。
5.5降水井成井施工流程
在降水合同签订后，降水工程施工进场前，对单位资质、现场管理人员、机械设备等资料进行上报总包及监理审核工作。
在进场施工后，对施工现场各种要求进行相关报验，并按现场要求进行降水井施工前准备：
（1）对进场设备进行报验，大型设备报检、小型设备合格证报监等工作； （2）现场施工人员进行三级教育培训、现场安全技术交底等培训交底工作； （3）对电焊工、电工等特殊工种进行报监； （4）降水井成井材料等进场。
（5）降水井成井施工后，对每口井填写降水井施工记录，并报监理验收流程，验收合格后由总包单位进行存档。
6降水运行及管理
6.1试运行
（1）运行前准确测定各井口、地面标高及地下水位；
（2）启动抽水设备，检查抽水设备、排水系统运转是否正常； （3）抽水系统经检查符合要求后，开始抽水。 6.2疏干井降水运行
（1）必须在地下连续墙全封闭后才能进行抽水；
（2）地基加固施工结束后，方可进行成井施工，否则施工会影响成井质量； （3）预抽水应在基坑开挖前20天或更早进行，随着开挖深度的加深可逐节割除上部井管，水泵在疏干时可随井内水位即时开泵与关泵，根据开挖进度，控制井内水位在一定深度内；
（4）在成井施工阶段应边施工边抽水，力争在基坑开挖前，及时降低围护结构内基坑中的浅层地下水位，保证基坑干开挖施工的顺利进行；
（5）根据实际开挖工况和施工进度，确保潜水位在基坑开挖面以下保证疏干效果。积极配合施工进程做好相关工作，并及时把降水效果与实际潜水位埋深报知总包单位，以便他们根据实际水位埋深安排施工进度；
（6）抽水运行过程中应随时检查设备运行状况，发现故障及时排除； （7）疏干降水井抽水时，潜水泵抽水间隔时间由短至长，降水井抽干后应立即停泵，以免烧坏电机；
（8）抽水过程中应做好记录，内容包括井涌水量（Q）、水位降深（S），掌握变化动态指导降水运行，不断优化降水运行方案；
（9）根据实际施工工况，在降水结束后按照疏干井封井方案进行封井； （10）疏干井设置醒目标识，方便辨认；
（11）协同总包单位与挖机施工人员做好井管保护工作。 6.3降压井降水运行
（1）根据抽水试验所得水文地质参数及相关规范要求计算，应根据基坑分段开挖和支撑的施工实际工况，提出开启降压井的数量和井号，计算承压水位的安全深度，以指导降水运行。
（2）在基坑开挖前进行降压井降水平台搭接工作，搭接平台采用钢筋焊接法进行搭接，平台搭接在降压井井管与第一道混凝土支撑上，搭接大小以能容纳1~2人正常操作、测量水位为准。
（3）降压井降水应24小时连续抽水，并做好现场巡视工作。为防止降水井出现问题，应每两小时左右对现场巡视一次，检查各井的工作情况。每隔6小时观测一次观测孔水位状况，是否达到预定水位降深，并采取相应措施。
（4）降水运行时开动抽水井个数和抽水量大小应根据基坑开挖深度和安全承压水头埋深要求进行控制。水位观测通过未抽水的降压井及备用井进行。
（5）减压降水运行过程中，每天将抽水量和承压水位的动态情况报告总包和监理，监测单位与降水单位应随时保持信息交流，以掌控降水工程的运行。
（6）承压水降压时，一旦发现降深过大或不足对工程及周边环境都存在不利影响（按工程经验，本基坑降压井降深幅度不宜超出预计水位上下1.5m）。在降深过大时，应及时采取减少降压井单位涌水量，甚至关闭部分降水井；在降深不足时，增加降压井单位涌水量或开启备用井，控制承压井水位，做到保证基坑安全的同时，尽量减少对基坑周边环境的影响；
（7）在抽取承压水时加密基坑周边的监测工作；
（8）底板施工完成后，包括养护阶段和上部结构施工阶段，应由结构设计单位提供基础及上部结构的抗浮力，在确保承压水水头压力不大于抗浮力的情况下，逐步减少降压井的开启数量，直至关闭所有降压井；
（9）降压性降水工作全部结束后，会同总包单位、监理单位确定降压井封井时间，并按照降压井封井方案进行封井；
（10）降水工作现场应备有双电源，确保降水的连续运行。 6.4降水运行时管理
（1）降水运行应与基坑开挖施工互相配合；
（2）在开挖前尽可能提前抽水，开挖前须保证有20～25天左右的预抽水时间，开挖阶段的降雨积水应及时抽干；
（3）降水运行阶段对坏掉的泵应及时调泵并修整；
（4）降水阶段开始时可能安排在±0.000m平台上，随着挖土施工进程，疏干井井管可以割下去，当基坑开挖到底后，疏干井直接拔除，不需要封井处理；若不能拔除的部分疏干井，可移交甲方，可按封井方案进行封井；
（5）抽水井个数和抽水量大小应根据基坑开挖深度和承压水头埋深要求进行控制。随开挖逐步降低承压水头，以减少对周围环境的影响。
（6）抽水需要24小时派人值班，并做好抽水记录，记录内容包括降水井涌水量Q和水头降深s，以掌握抽水动态，指导降水运行达到最优。同时通过巡视、沟通协调、值班等方式加强对降压井保护工作。
（7）应急措施：若水头降深不能完全满足要求，可增大单井的出水量；原来作为备用井的，也进行抽水。
（8）整个降水过程中应备有双电源，以确保降水连续进行。如电源供电无法保证会造成井底突水。
（9）降水工作应在地下构筑物施工至上覆压力和地下水头的顶托力平衡后才能停止降水。停止降水应由总包书面通知我公司后才能停止降水。
（10）降水运行过程中应如实做好记录。 6.5降水监测
1、水位观测
降水运行初期，每天观测两次，运行稳定后每天观测一次，水位观测精度±1cm。
2、流量监测
监测次数与水位同步，观测精度±0.1m3。 3、其它监测
基坑周遍的潜水位、微承压水位、孔隙水压力、沉降等监测内容，借助于基坑监测资料。
7施工设备及材料
7.1施工设备要求
本工程拟投入的施工机械与设备详见下表。
表5.2-4 拟投入本工程的主要施工机械设备表
机械名称 钻机 泥浆泵 86泵 电焊机 潜水泵 真空泵 水位仪 水表 规格型号 GXY-2型 200 4 ZXP 150QJ5-50/7 SZ－240 TP-1 DS-CSW 额定功率（KW） 22KW 20KW 7.5KW 5.5KW 1.5KW 7.5KW 数量 2台 2台 2台 2台 70个 10个 1个 10个 备注 包括备用泵 包括备用泵
7.2施工材料与供应
主要材料用量详见下表。
表5.2-5 主要材料用量表
序号 工程材料 规格 单位 数量 1 2 3 4 5 6 7 8
井管 滤管 井管 滤管 尼龙滤网 铁丝滤网 滤料 粘土 Ф273×3 Ф273×3 Ф273×4 Ф273×4 40～60 40～60 中粗砂 粘土球 m m m m m m t t 240 1057 434 77 2100 300 700 30 8降水应急措施及封井
8.1用电应急措施
配备双电源：为防止大面积停电事故造成降水运行中断，降水工地配备柴油发电机组，根据经验，单口减压井采用1.5～3.0kW水泵即可满足要求，根据每个区段施工进度，各区段施工时只需配备额定功率15～20kW左右发电机即可满足应急要求，同时在电路配置时采用双向闸刀（或采用自动切换装置），当电路停电时，以最快速度开启备用电源，确保降水连续进行。
备用发电机应定期运行一次，以保证在应急时能够正常使用。
降水过程中进行电源切换演练，熟悉用电应急预案，保证在要求时间内能够恢复供电，使降水工作继续进行。
抽水运行期间每天24小时不断巡视并做好记录，记录内容除减压管井涌水量Q和水头降S外，还应包括场地排水管道的畅通性，电箱、电缆线的完好性，抽水管井的水泵是否正常运转等内容。
工地现场要配备用深井潜水泵，数量3台，以备深井泵发生故障时使用。 8.2疏干性降水应急方案
轻型井点：对于部分开挖面位于粉性土的基坑，由于围护渗漏、大量降水、明水倒灌等原因导致水位降不下去，而影响基坑开挖进度。采用在开挖部位施工轻型井点进行强行降水，在短时间内解决降水不到位引起的问题。 8.3排水保证措施
排水是否正常将直接影响降水运行，根据降水最高峰估算，每天大约排水2500.0吨左右，要求在施工区域内合理布置排水沟，排水沟断面为170mm×170mm以上，并且有一定坡度，能够迅速将大量地下水排入城市管道中，要求市政管道
入口比排水沟低1.0m以上，并且通径不小于500mm，为了防止雨季排水不畅，市政管道入口不少于2只，以备急用，如排水不畅，可以从井口直接将软管向排水口进行排放。 8.4井管保护
基坑开挖时注意保护降水井管，应将所有降压井及管道布置在路面以下300mm左右，以防被碰坏或压坏，同时坑内井必须保证在挖土时不被破坏。坑内井的孔位根据深基坑的支撑图正确定位，不能与设计的支撑相碰，并最终固定在支撑附近。 8.5监测措施
因基坑开挖深度比较深以及降水深度比较大，必须委托专业监测单位对基坑围护结构和周边环境进行监测，加强信息化施工，监测数据必须提交一份给降水单位，对周边环境出现异常情况，监测单位必须通知降水单位，从而使降水单位根据数据实时调整抽水井数以及抽水井位置。 8.6封井时间
本工程降水井分为疏干井和降压井，根据每种井的工作性质不同，其封井时间也不相同，具体封井时间如下：
（1）疏干井井深大都与开挖面持平，因此开挖结束后，疏干井即可拔除。 （2）降压井封井时间为基坑开挖结束、垫层浇筑后在降压井四周焊封止水片。
（3）坑内降压井在基坑底板浇筑完成后，进行逐渐停抽，待下二层板强度达到设计强度停止减压降水，待结构下一层板施工结束后至顶板覆土前这个时间段进行封井，封井方案按降压井封井方案执行。 8.7疏干井封井方案
疏干井封井采取在井管内先填粘土再灌注混凝土的封堵方法，基本操作顺序及有关技术要求如下（疏干井封井结构图见图6.2）：
（1）基坑挖至设计标高后，疏干井降水运行结束，清干疏干井中残余的水； （2）向井管内先填粘土，直填到距底板2m左右，停止填粘土并捣实； （3）向井管内灌入混凝土，混凝土的灌入高度略低于基坑垫层混凝土面约10cm；
（4）待井管内混凝土的初凝能符合要求，并能确定封堵的实际效果满足要求后，即可割去所有外露的井管；
（5）井管割去后，在管口用铁板焊封，管口低于基底混凝土垫层面以下10cm左右；
（6）管口焊封后，用水泥砂浆填入孔洞抹平，封井工作完毕。
8.8坑内降压井封井方案
降水结束后，提出水泵，采取在井管内先填瓜子片然后注浆再灌注混凝土的封堵方法（详见下图），基本操作顺序及有关技术要求如下：
二次浇筑混凝土焊钢板底板垫层焊钢板灌入混凝土井管填入粘土图5.2-5 疏干井封井示意图
基础底板2.00m基础底板灌入混凝土止水环瓜子片+水泥注浆
图5.2-6 降压井封堵示意图
（1）底板浇捣前，在垫层面以上20cm～50cm处，在井管外焊两道环形钢板止水板，厚度5mm，止水板外圈直径φ550mm；
（2）封井前，每井先预搅拌水灰比为0.4～0.5的水泥浆；
（3）井管内下入注浆管，注浆管的底端下入深度离瓜子片的回填高度以上0.5m左右；
（4）井管内填入瓜子片，瓜子片的回填高度高出滤水管1m；
（5）在井管内设置一个压板，与注浆管连接并由注浆管送入井内，压板的放置深度在瓜子片的回填顶部；
（6）正式注浆前井管口用钢筋作支撑，将注浆管固定，然后开始注浆，注浆时要求将水泥浆通过瓜子片的空隙渗入底部滤水管的周围将滤水管的缝隙堵死；
（7）注浆完毕，水泥浆达到初凝的时间后，抽出井管内压板以上的残留水，并及时观测井管内的水位深度或标高的变化情况。一般观测2～4小时后，井管内的水位无明显的升高，说明注浆的效果较好；
（8）当判定已达到注浆的效果后，即向井管内灌入混凝土，混凝土的灌入高度略低于基坑底板混凝土面约20～30cm。混凝土灌注结束，及时观测井管内水位的变化情况；
（9）待井管内混凝土的初凝能符合要求，并能确定封堵的实际效果满足要求后，即可割去所有外露的井管；
（10）井管割去后，在管口要用铁板焊封，采用8mm厚钢板与钢管焊接，封死孔洞，管口低于基底混凝土面以下20～30cm左右；
（11）管口焊封后，用水泥砂浆填入孔洞抹平，封堵工作完毕。
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