1、1 盾构过中间风井端头加固降水施工方案 、 工程概况 1.1 工程简介 金鸡湖中间风井为苏州轨道交通 1 号线工程 I-T-S14 标【星港街站会展中心 站华池街站】区间盾构隧道（总长 6156.92m）的一个附属工程。 金鸡湖中间风井位于苏州市工业园区金鸡湖 A 岛，金鸡湖总面积 10768 亩， 湖中平均水深 1.83.7m。 A 岛位于金鸡湖北面，距离北岸最近距离 480m，高出水 面约 2.5m，占地面积 30614 m2，施工 场地面积 3300m2，其中中间风井占地面积 342m2。 中间风井围护结构采用 1200mm1350mm钻孔灌注 桩（C30 混凝土） +850600mm三
2、轴搅拌 桩止水帷幕， 东西两端头 各采用三轴搅拌桩深搅加固， 加固底标高为-25.977m，隧道端 头内底标高为-19.807m，中间风井端头共施工 12 口降水井，管井直径 300mm，长 23.5m。在两端头各设置一口观测井，孔径 10CM， 井管为直径为 5CM 的 PVC 管。 1.2 地质概况 （1）气候特征 苏州市地处亚热带季风气候区,四季分明,气候温和湿润,是典型的海洋性气候, 多年平均气温 15.7，极端最高气温 38.8，极端最低气温-9.8。多年平均降水 量 1128.9mm，最大降水量 1611.7mm，日最大降水量 343.1mm，降水主要集中在 69 月，多年平均蒸发
3、量 1322.6mm。苏州地区 50 年一遇的基本风压值为 0.45KN/m2。 （2）工程地质 区域构造资料显示，新生代以来构造活动主要表现为垂直升降运动，据中国 岩石圈新构造时期升降幅度图，地形形变测量数据表明（19561977 年），平原区 20 年间垂直形变速率不到-0.1mm/a，区域范围无浅层新构造明显活动痕迹，本区 属地壳活动相对稳定区。 根据苏州市轨道交通一号线东延段星港街站会展中心站区间岩土工程详细 2 勘察报告，A 岛风井地质及地下水状况如 表 1.2-1 所示。 表 1.2-1 中间风井地质及地下水文情况 3 层号 地层名 称 颜色 状态 特征描述 水文情况 厚度（m）
4、2 素填土 黄褐 褐灰 灰黄色 松散 以粘性土为主，含少 量碎石、碎砖及腐植 物根茎。属近代人工 堆积物，时代为第四 系全新世（Q44），该 层以路基填土为主， 土质不均匀，压缩性 高 潜水位埋深 约 1.341.93m 左右,透水性 不均匀 2.57 1 粘土 黄褐 色褐 黄色 可硬塑 均质致密，含铁锰质 结核，夹青灰色条纹， 刀切面具油脂光泽， 干强度、韧性高，无 摇振反应，压缩性中 等 渗透系数 KV=2.010- 7cm/s、KH=2. 510-7cm/s， 属不透水土层 1.64 2 粉质粘 土 青灰 灰黄色 可软塑 含铁质氧化斑点，局 部夹青灰色条带，含 云母碎片，下部夹薄 层粉土
5、，局部粉粒含 量高，干强度、韧性 中等，无摇振反应， 压缩性中等 渗透系数 KV=9.210- 6cm/s、KH=1. 210-5cm/s， 属微透水土层 1.40 1 粉土 灰黄灰色 松散稍密 很湿，含云母碎片， 夹粉质粘土薄层，水 平层理发育，干强度、 韧性低，摇振反应迅 速，压缩性中等 3.10 2 粉砂 灰色青灰色 稍中密 局部密实，饱和，成 分以长石、石英为主， 云母次之。颗粒分选 磨圆度一般，水平层 理尚发育，夹粉土薄 层，压缩性中等 微承压含水层， 埋深 37m，KH =KV=1.9710 -3cm/s，为中 等透水土层 6.00 4 （3）水文地质 根据地下水埋藏条件，可将地下
6、水分为潜水、微承 压水、承 压水。 潜水 潜水含水层主要由填土层组成。由于其物质组成不均匀，固结时间短，往往存 在架空现象而形成孔隙，成为地下水的赋存空间，富水性差，透水性不均。其下部 为粘性土层 ：上部 1粘土 层，均 质致密，为超固结土，据先期室内试验，其渗透 系数 KV=2.610-7cm/s、KH=2.510-7cm/s，属不透水土层；下部 2粉质粘土层，据 先期室内试验，其渗透系数 KV=9.210-6cm/s、KH=1.210-5cm/s，属微透水土 层，因 含水层渗透性差，单井涌水量较小（10m 3/d）。初见水位标高 1.50 米左右，稳定水 位标高 1.80 米左右，其补给来
7、源为大气降水及地表水入渗补给，以大气蒸发为主 要排泄方式。苏州地区降雨主要集中在 69 月份，在此期间，地下水位一般最高， 旱季在 12 月份至翌年 3 月份，在此期间地下水位一般最低，年水位变幅为 1.00m。 据区域水文资料， 苏州市历年最高潜水位 标高 2.63m，最低潜水位标高 0.21m。 微承 压水 微承压水含水层由晚更新世沉积成因的土层组成，主要为 1粉土、 2粉砂 层，为良好的赋水和透水地 层。 结构底板位于 2粉砂 层和粉质粘土层，故该含 水层为对隧道施工影响较大的含水层。根据先期相邻站点抽水试验报告， 1、2 层渗透系数为 1.9710-3cm/s，为中等透水土层，井径 1
8、30mm，降深 11.18m（地面 以下）时单井涌水量 141.36m3/d，影响半径约 120m。该含水层的补给来源主要为地 下径流补给，排泄方式以地下 迳流及人工抽吸为主。据调查，金 鸡湖南侧曾取土， 取土深度达到 1粉土层 ，微承压水含水层与金鸡 湖水已贯通。勘察期间，测得微 粉质粘 土 灰色 软塑流 塑 偶见腐植物及浅灰色 泥质结核，局部含贝 壳碎片，偶夹薄层粉 土，刀切面稍有光泽， 干强度、韧性中等， 无摇振反应，压缩性 中等高等 渗透系数 KV=1.510- 4cm/s、KH=1. 810-4cm/s 6.70 5 承压水头相应标高在 1.14m 左右。 据区域水文资料，苏州市历年
9、最高微承压水头标高 1.74m。最低微承压水头标 高 0.62m。 承压 水 承压水含水层由 2粉土 层组成，埋深 较大（达 30m 以上），据室内试验，渗 透系数为 KV=1.710-4cm/s、KH=2.710-4cm/s，属弱透水土层。勘察期 间实测得承 压水头标高-0.17m 左右，据区域 资料， 苏州市 1990 年以前最高承压水头标高在- 2.70m 左右，最低承压水头标 高在-3.00m 左右， 综合考 虑，本 场地承压水头标高取- 2.00m，该含水层补给来源 应为相邻含水层的越流补给 。 二、降水工程设计 2.1 降水井平面布置 降水井在端头加固区外侧分布，降水井之间距离为
10、4m14.8m。 降 水 井 平 面 布 置 见 图 2.1-1。 6 中 间 风 井 端 头 加 固 降 水 井 井 分 布 平 面 图 2.1-1。 2.2 管井的具体结构 降 水 井 深 度 23.5m，降 水 井 成 孔 直 径 800mm，井 管 为 钢 管 ，直 径 300mm 过 滤 器 为 花 管 垫 筋 外 包 两 层 铁 网 。花 管 孔 眼 15mm，孔 隙 率 35%，铁 网 为 80 目 ，井 管 外 填 混 合 砾 料 1-2mm。 降 水 井 管 井 井 口 地 面 标 高 2.00m,管 口 高 出 地 面 50cm，在 包 括 标 高 为 - 5.69 -14
11、.29m 设 10m 过 滤 器 。 管 井 的 具 体 结 构 见 图 2.2.1。 7 2.2-1 管 井 结 构 示 意 图 2.3 观测井管构造 观测井深度和花管位置同降水井一致，观测井孔径为 10CM，井管为直 径为 5CM 的 PVC 管。花 管 孔 眼 3MM，孔 隙 率 35%，铁 网 为 80 目 ，井 管 外 填 混 合 砾 料 1-2mm。 8 三、盾构过中间风井降水工程施工组织安排 3.1 人员及设备安排 盾构过中间风井前降水施工人员安排见下表： 表 3.11 降水施工人员安排表 表 3.12 降水施工设备安排表 3.2 工期安排 表 3.2-1 降水井施工及降水施工工
12、期安排表 序号 人员 人数 工作内容 备注 1 技术员 1 记录水位观测数据并及时反馈信息 2 安全员 1 保证施工期间安全无事故 3 电工 1 负责接电线电缆 4 普工 2 安装水泵及水管 序 号 设 备 名 称 规 格 型 号 数 量 备 注 1 冲 击 钻 机 CZ 150 1 台 2 深 井 潜 水 电 泵 QJ200-32 10 台 2 台 备 用 3 泥 浆 泵 BW50 2 台 4 电 焊 机 BX-300 1 台 5 切 割 机 DE-32 1 台 6 排 水 管 76.2mm 600m 7 测 绳 、测 锤 7 根 8 水 位 仪 1 个 9 卷 扬 机 5T 1 台 10
13、发 电 机 500kw 1 台 用 于 应 急 备 用 项目 开始时间 结束时间 工 期（天） 备注 降水井施工 降水运行 根据施工可调整 9 四、施工技术措施 4.1 管井施工 成孔施工机械选用湿钻 CZ-150 型冲击钻机及其配套 设备。成井工 艺为冲击 成孔、泥浆护壁、下井壁管、 滤水管， 围填砂砾、粘性土、洗井等。 其工艺流程如下图 4.1-1。 清孔 下井管 井壁回填粗砂及封井口 洗井 试 抽 正式抽水 水位施工监测 钻 孔 图 4.1-1 管井施工工艺流程图 （1）测放孔位：根据降水井井位平面布置图测放井位，当布设的井点受地面障 碍物或施工条件影响时，现场可作适当调整。 （2）安装
14、钻机：钻机应安装稳固水平，埋设护筒，冲锤吊起对中。 （3）钻进成孔：开孔孔径为 800mm，一径到底。钻 机施工达到设计深度时，宜 多钻 0.30.5m。做好钻探施工描述 记录。 钻进过程中要确保钻机的水平，以保证 成孔的垂直度偏差不得超过 3mm。成孔施工采用孔内自然造浆，钻进过程中泥浆 10 比重控制在 1.10 以内。 （4）清孔换浆：下井管前的清孔换浆工作是保证成井质量的关键工序，为了保 证成孔在进入含水层部位不形成过厚的泥皮，当钻孔钻至含水层顶板位置时即开 始加清水调浆。钻进至设计标 高后，在提 钻前将钻杆提至离孔底 0.50m，进行冲钻， 清除孔内杂物，同时将孔内的泥浆密度逐调至
15、1.03，孔底沉淤小于 30cm，返出的 泥浆以不含泥砂为止。第一次清孔换浆是成井质量得以保证的关键，它将直接影 响成井质量，因此施工时清孔 换浆工作没有达到规定的要求绝不允许进入下一道 工序的施工。 （5）下井管：井管进场，应检查过滤器的滤孔是否符合设计要求。下管前必须 测量孔深，孔深符合设计要求后，开始下井管，下管时在滤水管上下两端各设一套 直径小于孔径 5cm 的扶正器，以保证滤水管能居中，井管焊接要牢固、垂直、不透 水，下到设计深度后，井口固定居中。下井管 过程应连续进 行，不得中途停止，如 因机械故障等原因造成孔内坍塌或沉淀过厚，应将进管重新拔出，扫孔、清孔后重 新下入，严禁将井管强
16、行插入坍塌孔底。 （6）填砾料（中粗砂）：填砾料前在井管内下入钻杆至离孔底 0.30m0.50m ， 井管上口应加闷头密封后，采用动水法向管侧填入砾料，并随填随测填砾料的高 度，滤料 应大于滤网的孔径，一般为 12的中粗砂，滤料必须符合级配要求， 回填至地面以下 5 米左右。 （7）填粘性土：在采用粘性土封孔时，为防止回填时产生“ 架桥”现象，回填前 需将粘土捣碎（粒径小于 3cm 为宜）后填入。回填时应控制下入速度及数量，沿着 井管周围按少放慢放的原则回填。然后在井口管外做好封闭工作。 （8）洗井：洗井应在下完井管、填好滤料后立即进行，采用活塞上下拉动排水 洗井，以免时间过长，护壁泥皮逐渐老
17、化，难以破坏，影响渗水效果。绝不允许搁 置时间过长或完成钻探后集中洗井。 11 （9）安泵试抽：成井施工结束后，在井内及时下入深潜水泵、铺设排水管道、 电缆等。抽水与排水系统安装完毕，即可开始 试抽水。 （10）排水: 洗井及降水运行时应用管道将水排至场地四周的明渠内。现场设 专人对排水系统进行维护，保 证排水系统畅通。 4.2 钻孔监测 不不不不不不不不 洞门钻孔检测流程图 4.2-1 为了确保钻孔人员的安全，首先用铁锹、 钢筋等剔除洞门表面不稳定的网喷 混凝土块，然后用风钻钻 9 个观测孔。当每孔的流水不超过 30L/h 时（通过观测流 水不成线），方可凿除洞门 。孔位布置 见图 3.1-
18、1 洞 门检测孔位图。 图 4.2-2 洞门检测孔位图 12 五、 成井质量保证措施及降水井保护 5.1 质量保证措施 （1）成孔直径严格控制在 800mm，钻进中泥浆比重不能过浓。 （2）过滤器按要求制作，花管孔隙率、垫筋高度、包网目数与层数严格执行技 术规范，下入井中之前需进 行检查，合格方可使用。 （3）滤料级配必须合理，干净，不含 杂质，井管居中，均匀填料。 （4）洗孔及时，洗出泥浆不能再返回孔井内，如有必要， 须采用空压机洗孔。 5.2. 降水井管的保护 降水井点打设在坑内后，带来的不利之处就是井点管会影响到土方的开挖及 支撑的架设。为了保证井点管在基坑开挖及主体结构施工期间的安全，
19、将采取如 下措施： （1）井点管打设时，避开支撑位置，使井点管不影响到支撑的架设，从而减小 支撑架设时对井点管的破坏。 （2）土方开挖时，井点管附近土方尽可能采用人工修挖，从而避免挖掘机对井 点管的破坏。 （3）井点管附近土方开挖时，派专人进行看护，确保其安全。 （4）井点管口设置警示标志，引起作业人员注意，提高保护意识。 六、降水运行及监测维护 6.1 降水运行方法 （1）降 水 井 在 基 坑 地 面 围 护 结 构 做 完 基 坑 开 挖 之 前 开 启 部 分 水 泵 预 先 降 水 ，以 降 低 下 部 水 头 ，便 于 基 坑 的 开 挖 ，同 时 进 行 水 位 观 测 。 （2
20、）随着基坑开挖深度的增加时，开启其它降水井运行，根据观测孔测得的地 下水的水头确定开泵数量和顺序，保证坑底地下水水头始终位于开挖面下不小于 1m，直至基坑内结构的上部荷 载大于地下水对地下底板的浮托力后方可停止降水。 （3）在 降 抽 水 时 ，应 根 据 验 算 后 需 降 低 水 位 的 深 度 ，采 用 控 制 井 内 水 位 的 13 方 法 进 行 抽 水 。 （4）在 降 水 运 行 过 程 中 ，做 好 各 井 的 水 位 观 测 工 作 ，尤 其 要 加 强 对 观 测 井 的 水 位 测 定 ，及 时 掌 握 承 压 含 水 层 水 头 的 变 化 情 况 。 （4）当 降
21、水 井 水 头 降 至 设 计 要 求 时 ，可 适 当 调 控 井 的 抽 水 量 来 控 制 水 头 的 下 降 幅 度 ，以 减 少 因 降 水 而 引 起 的 地 面 沉 降 。 （6）据 调 查 ，金 鸡 湖 南 侧 曾 取 土 ，导 致 微 承 压 含 水 层 与 金 鸡 湖 水 已 贯 通 ， 降 水 运 行 时 应 对 降 水 运 行 的 记 录 ，应 及 时 分 析 整 理 ，绘 制 图 表 ，以 合 理 指 导 降 水 工 作 ，明 确 地 下 水 补 给 来 源 ，提 高 降 水 运 行 的 效 果 。对 停 抽 的 井 应 及 时 测 量 水 位 ，每 天 1 2 次
22、。 6.2 运行技术措施 （1）设专人负责降水及监测工作,保证基坑降水不间断，降 水 运 行 阶 段 应 经 常 检 查 泵 的 工 作 状 态 ，一 旦 发 现 不 正 常 应 及 时 调 泵 并 修 复 。 （2）降 水 的 设 备 （主 要 是 深 井 潜 水 电 泵 ）在 施 工 前 及 时 做 好 调 试 工 作 ，确 保 降 水 设 备 在 降 水 运 行 阶 段 运 转 正 常 。 （3）工 地 现 场 应 备 足 抽 水 泵 ，数 量 多 于 井 数 的 3 5 台 。使 用 的 潜 水 泵 要 做 好 日 常 保 养 工 作 ，发 现 坏 泵 立 即 修 复 ，无 法 修 复
23、 的 应 及 时 更 换 。 （4）降 水 运 行 阶 段 应 有 备 用 电 源 ，如 遇 电 网 停 电 ，及 时 通 知 降 水 施 工 人 员 ，启 用 备 用 电 源 ，进 行 正 常 降 水 ，保 证 施 工 安 全 。 （5）电 缆 与 管 道 系 统 在 设 置 时 应 注 意 避 免 在 抽 水 过 程 中 不 被 挖 土 机 、吊 车 等 碾 压 、碰 撞 损 坏 ，因 此 ，现 场 要 在 这 些 设 备 上 进 行 标 识 。 （6）在 施 工 基 坑 底 板 前 ，应 作 好 止 水 钢 环 的 安 装 ，确 保 承 压 水 不 会 沿 管 壁 上 渗 。 （7）降
24、水 完 成 后 ，采 取 “以 砂 还 砂 、以 土 还 土 ”的 原 则 ，封 堵 井 管 至 端 头 加 固 底 部 以 下 5m，做 好 降 水 井 的 保 护 工 作 ，以 便 盾 构 机 通 过 时 重 新 启 用 。盾 构 始 发 降 水 施 工 安 全 保 证 措 施 七、安全施工措施 7.1 建 立 有 效 的 安 全 管 理 组 织 ，形 成 以 项 目 管 理 班 成 员 共 抓 、安 全 员 主 14 管 、各 作 业 组 认 真 落 实 ，并 定 期 检 查 整 改 的 良 性 运 行 体 系 。 7.2 严 格 遵 守 执 行 各 项 安 全 生 产 规 章 制 度
25、，各 项 安 全 操 作 规 程 挂 牌 ，定 期 教 育 检 查 ，违 章 从 重 处 罚 。 7.3 在 危 险 地 段 设 立 安 全 标 志 。 7.4 关 键 工 种 如 电 、机 械 操 作 等 岗 位 持 证 专 职 定 员 落 实 ；安 全 防 护 设 施 合 理 并 配 齐 ；进 入 现 场 人 员 必 须 遵 守 安 全 防 护 规 定 ； 7.5 抽 水 设 备 要 定 机 定 人 维 修 保 养 ，保 证 机 械 运 行 正 常 。 7.6 降水施工过程中合理摆放电源进线， 总配电箱、分配电箱的位置及线路走 向，严禁任何车辆碾压电线线 路。 7.7 施工过程中要做到一机
26、、一闸、一保 护。 7.8 整个施工现场按三级配电内容形式布置（示意图表示）；总配电箱分配电 箱开关箱用电设备，配 电箱、开关箱按 现场顺时针 逐一编号，箱内所用开关明 显的标志注明，其回路和所控用电设备等所运行的开关箱均有专人负责，整个施 工现场有持证电工按时检查和不定期检查，以防发生触电事故。 7.10 配电箱使用推荐产品，开关电器，装置必 须端正、牢固，配电箱、开关箱 应配锁，并 专人负责。 八、文明施工及环境保护措施 8.1 泥浆及置换土及时清理，归并泥浆池，尽量 缩短污染时间。 8.2 保持现场平面整洁，各种材料、机具、操作台按平面图位置堆摆整齐。 8.3 定时对现场进行撒水，以防起风扬尘。 8.4 建筑和生活垃圾集中堆放、集中运离出岛。 8.5 厨房要经过防疫卫生部门审批，内外要整洁，灶具用具须干净，无腐 烂变 质食品，做到无蝇、无鼠、无蜘蛛网。 8.6 施工现场的所有人员衣着整洁、言谈举止文明，对人热情礼貌，尊重 业主 15 和监理单位领导与业务人员，诚恳接受批评和指导。 8.7 施工现场严禁大声喧哗、严禁打架斗殴。 8.8 作业人员挂牌上岗。 16 17
