基坑降⽔施⼯⽅案1⼯程概况
1.1 ⼯程位置及内容
本项⽬为嘉和家园1#2#楼、地下车库及商业A、B⼯程,位于庆云县迎宾路以北,中⼼街以东,规划建设⽤地⾯积6520.19㎡,由1#~2#住宅楼及1#~2#配套商业公建和地下车库组成,地下建筑⾯积㎡,地上建筑⾯积㎡,总建筑⾯积41771.6㎡。1.2地质条件1.2.1⼯程地质
本⼯程项⽬所在地区属于华北平原地区,地⾯标⾼24.5~27.2⽶。开挖范围内各各⼟层由上⽽下依次为:1-1杂填⼟:上部多为沥青⽔泥路⾯,下部由碎⽯、灰渣和⼀般粘性⼟等混合构成,厚度0.5~2.3⽶。
1-2素填⼟:灰褐~黄褐⾊为主,稍湿-饱和、较松散,主要由粉质粘⼟组成,分布于场区部分地段,厚度1.0~4.9⽶。2粉质粘⼟:黄褐~灰褐⾊,含氧化铁,夹灰⾊条纹,呈饱和、可塑状态,厚度3.3~~5.2⽶,层顶埋深1.0~5.7⽶。3粘⼟:棕黄~黄褐⾊,局部为棕红⾊,饱和、硬塑~坚硬,含铁锰氧化物、⾼岭⼟,分布较均匀,厚度4.5~12.6⽶。4粉质粘⼟:褐黄~黄⾊,可塑状态为主,饱和,含氧化铁及⾼岭⼟,砂性较重,分布于场地⼤部分地段。厚度1.0~21.4⽶。5-1粘质粉砂:黄⾊、饱和、稍密~中密,含氧化铁及少量⾼岭⼟、云母⽚,厚度0.7~10.2⽶。5-2粘质中砂:黄⾊、饱和、中密,含氧化铁及及云母⽚,厚度3.5~16.0⽶。6-1⾓砾夹中粗砂:黄⾊、饱和、中密~密实,⾓砾或砾⽯粒径⼀般为0.3~3㎝,局部夹少量卵⽯,厚度1.0~7.0⽶。
7粘⼟:黄褐~灰褐⾊为主,呈饱和、可~硬塑状态,局部夹碎⽯及未完全风化之岩块,该层主要分布于K12~13及B5~K7地段,厚度4.7~15.0⽶,层顶埋深3.5~36.0⽶。
8灰岩:灰⾊,为较完整灰岩,主要分布于场区K13号孔地段。隐晶质结构,块状构造,层顶埋深14.5⽶。1.2.2 ⽔⽂地质
⼯程范围内的地下⽔主要表现为上层滞⽔、孔隙承压⽔和基岩裂隙⽔。上层滞⽔主要存于⼈⼯填⼟中,⽔位不连续,⽆统⼀的⾃由⽔⾯,主要接受地表⽔与⼤⽓降⽔补给,⽔量⼀般较⼩。
弱承压⽔存于粘质粉砂、粘质中砂、含⾓砾中砂屋等砂层等砂类⼟及碎⽯类⼟层中,与长江有⽔⼒联系,⽔量可观。基岩裂隙⽔主要存于强风化泥岩,⽯英砂岩中,除⽯英砂岩中基岩裂隙⽔具⼀定⽔量外,⽔量⼀般很少。2 降⽔⽬的
根据本站基坑开挖及基础底板结构施⼯的设计要求,降⽔的⽬的为:
(1)通过降⽔及时疏⼲开挖范围内⼟层的地下⽔,使其得以压缩固结,以提⾼⼟层的⽔平抗⼒,防⽌开挖⾯的⼟体隆起,改善⼟体开挖运输性能。
(2)在基坑开挖施⼯时做到及时降低基坑中的地下⽔位,保证基坑的开挖施⼯的顺利进⾏。
(3)及时降低下部承压含⽔层的承压⽔⽔头,防⽌基坑底部发⽣涌⽔翻砂,以确保施⼯时基坑底板的稳定性。3 降⽔设计
3.1各⼟层的物理⼒学性质指标
表3.1-1各⼟层物理⼒学指标(取⾃岩⼟⼯程勘察报告)
3.2降⽔设计要求
根据设计图及地质资料情况,地下⽔埋深11.2m,施⼯时⽔位降低值达到7.636m,降⽔深度达到18.836m;孔隙承压⽔主要赋存于Q3al+pl 层砂类⼟中,渗透系数达到11.5m/d~18.8m/d。根据这两个特征,决定在基坑四周采⽤深井井点均匀降⽔的⽅法将施⼯中的⽔位降低⾄基底下2m。3.3降⽔井设计
基坑的隔⽔帷幕采⽤旋喷桩,⽤该⼯法施⼯桩垂直度好,桩与桩之间搭接好,桩的深度达23⽶,已进⼊底板以下4⽶左右。降⽔采⽤降⽔管井,根据地区的经验,采⽤均匀布井。⽔的涌⽔量与场地⽔⽂地质条件、基坑的形状⼤⼩及补给⽔边界条件等有关。根据地勘资料本降⽔井可按承压⾮完全井计算,同时A区、B区、C区三段分开施⼯,所以对三段进⾏分开计算。1、基坑排⽔量计算
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1-承压⽔位 2-不透⽔层 3-承压⽔基坑排⽔量可依据下式进⾏计算:00
2.73lg(1)lg(10.2)KMs
Q R M L M r L r =-+++ 1)渗透系数的确定K=∑K i h i /∑h i
K i 、h i -----(m/d )与厚度(m )
根据设计可求得K=16m/d 。 2)承压⽔层厚度 M 值确定
M 取值: M=18.9m ,由地勘料得。 3)井点系统的影响半径R 0R 0=R+r 0
R-----由经验公式确定的影响半径, r 0-----环形降⽔范围的假想半径 (1)影响半径R⽆观测孔,由经验公式R=10×sk 1/2=305m ;s=7.64m 确定环形降⽔范围的假想半径r 0(2)因为基坑为长⽅形,且l/b >2.5; r 0=η(l+b)/4
式中η-系数(m 2),查表得A 、B 区:η=1.15;C 区:η=1.12 l-基坑长度(m) b-基坑宽度(m)得: A 、B 区: r 0=22.7m ;C 区: r 0=43.1m ;A
B
C
(4)基坑涌⽔量002.73lg(1)lg(10.2)KMsQR M L Mr L r=-+++
得: A、B区: Q A = Q B =4478m3/d;C区: Q C=6399m3/d;2、降⽔井数计算1.1Qnq=
q为单井管涌⽔量,计算每根井点最⼤出⽔量q=120rLk1/3=302m3/d,本⼯程取300 m3/d ,得:A、B区: n A = n B =16个;C区: n C=24个;考虑到开挖顺序,在施⼯B区时可与A、C区共⽤8个井,故本⼯程共需降⽔井48个,降⽔离基坑边的距离为4⽶其布置见图1。
施⼯A区降⽔井布置图施⼯B区降⽔井布置图(其中为与A、C区共⽤的降⽔井)施⼯C区降⽔井布置图3、井点管长度
L=D-h+s+r0/10=24.4m,其中滤管长4m。4、校核⽔位的实际降低数值
井点数量确定后,根据根据下式确定所采⽤的布置⽅式是否能将地下⽔位降低到规定的标⾼,
h=
实际可降⽔位s=H-h=39.1-29.2=9.9m,超出需要降低⽔位数值7.64m,满⾜降深要求,故布置可⾏。3.4主要机具、设备1)井管
井管由滤⽔管、吸⽔管、沉砂管三部分组成,共长24.5m,为直径
φ500mm⽆缝钢管,具体见图2。Array滤⽔管:长4m,在钢管上分三段开孔,在开孔的管壁上焊φ6mm垫筋,要求顺直,与管壁点焊牢固,外包41孔/cm2镀薪钢丝⽹各两层或尼龙⽹,吸⽔管:
沉砂管:采⽤与滤⽔管同直径钢管,下端⽤钢板封底2)⽔泵
根据单井涌⽔量、管井长度选定抽⽔机具为潜⽔泵,型号:QY-25,流量:15m3/h,扬程25m,电机功率2.2kW。3)排⽔管
⽤ф500mm混凝⼟管,并设0.3%的坡度,与深井点构造图附近下⽔道接通。4)成孔设备
⽤φ600井点管孔采⽤ZO300型反循环钻机成孔,泥浆护壁。4、降⽔施⼯⼯艺4.1⼯艺流程
井点测量定位→挖井⼝、安护筒→钻机就位→钻孔→回填井底砂垫层→吊放井管→回填井管与孔壁间的砂砾过滤层→洗井→井管内下设⽔泵、安装抽⽔控制电路→试抽⽔→降⽔井正常⼯作→降⽔完毕拔井管→封井3.4抽⽔试验3.4.1试验⽬的
为了进⼀步确定该场地⽔⽂地质参数,根据设计要求,抽⽔试验必须在井群正式施⼯前进⾏,试验选⽤井位图上降⽔井作为抽⽔井,另⼀降⽔井暂作为观测井,采⽤深井潜⽔泵,井打好后,先各抽1-2天或更长时间,以确保抽⽔时流量稳定,待⽔位恢复,抽⽔开始前应测定孔内和潮⽔⽔位变化情况,则抽⽔试验应选择井内⽔位波动相对平稳的时段。开始进⾏抽⽔试验,观测前,测量两⼝井的初始⽔位。观测⽔位时间间隔:抽⽔开始0-10分钟,每分钟观测1次共10次;10-30分钟,每2分钟观测1次;,30-100分钟每5分钟观测1次;100分钟以后每50分钟观测⼀次。如48⼩时仍⽆法⼤致完整绘出S-lgt和lgs-lgt 曲线,时间还可能继续延长,根据抽⽔试验得到参数,分析第5-2层与第5-3、6-2、6-2层⼟可能存在的⽔⼒联系情况,选⽤合适公式确定相关⽔⽂地质参数,根据测得的⽔⽂地质参数,再重新进⾏井群计算,优化降⽔⽅案,选配适当流量的抽⽔泵,制定相应的降⽔运⾏⽅案。3.4.1试验⽅式
抽⽔需要每天24⼩时派⼈现场值班,并做好抽⽔记录,每天报⽔位、流量。记录内容包括降⽔井涌⽔量Q和⽔位降深S,并在现场绘制S-T,Q-T,S~Q曲线与基坑开挖深度附近监测资料绘于同⼀图上,了解其相关关系,以掌握抽⽔动态,指导降⽔运⾏达到最优。选择有代表性的井及时抽⼲井内的⽔观测恢复⽔位,以准备掌握⽔位降深,⼜不过⼤影响降⽔正常运⾏。抽⽔运⾏期间还必须注意观测沉井进展情况,记录沉井标⾼,注意收集沉井监测资料变化情况。
在基坑开挖前20天开始进⾏预降⽔,降⽔深度为底板下2m。主体结构施⼯完成后停⽌抽⽔。6降⽔的运⾏
(1) 试运⾏:⾸先准确测定各井⼝和地⾯标⾼、静⽌⽔位,然后开始试运⾏,以检查抽⽔设备、抽⽔与排⽔系统能否满⾜降⽔要求。在降⽔井的成井施⼯阶段要边施⼯边抽⽔,即完成⼀⼝投⼊运⾏⼀⼝,⼒争在基坑开挖前,将基坑内地下⽔降到基坑底开挖⾯以下2.00m深。⽔位降到设计深度后,即暂停抽⽔,观测井内的⽔位恢复情况。(2)降⽔运⾏
1、降⽔运⾏中的⽔位和出⽔量的控制
降⽔井在基坑开挖前⼆⼗天进⾏,以便提前疏⼲地层滞⽔,降低地下⽔位,提⾼⼟层⾃稳能⼒,顺利进⾏⽆⽔作业。
降⽔井抽⽔时,潜⽔泵的抽⽔间隔时间⾃短⾄长,降⽔井内的每次抽⽔后,应⽴即停泵,对于出⽔量较⼤的井每天开泵抽⽔的次数应适当增多。
降⽔运⾏过程中,做好各井的⽔位观测⼯作,及时掌握承压含⽔层⽔头的变化情况。降⽔运⾏期间,现场实⾏24⼩时值班制,值班⼈员要认真做好各项质量记录,做到准确齐全。
降⽔运⾏过程中对降⽔运⾏的记录,及时分析整理,绘制各种必要图表,以合理指导降⽔⼯作,提⾼降⽔运⾏的效果。降⽔运⾏记录每天提交⼀份,对停抽的井及时测量⽔位,每天1~2次。 (3) 降⽔运⾏的注意事项做好基坑内的排⽔准备⼯作,保证基坑内⾬⽔及其它渗漏积⽔能及时抽⼲。降⽔运⾏阶段要经常检查泵的⼯作状态,⼀旦发现不正常及时调换或修复。
降⽔运⾏阶段保证电源供给,如遇电⽹停电,及时起动备⽤发电机,保证降⽔效果。 7封井⽅案
因为本⼯程降⽔井布置在基坑外,且地下⽔为弱承压层,以后对车站结构的危害较⼩,故采⽤⼀般封井⽅法。降⽔结束以后提出⽔泵,向井内填充黏⼟,距地⾯2⽶范围内灌⼈素C15混凝⼟,具体见图2。 1)准备⼯作
(1)项⽬经理部组建后,即开始施⼯部署,落实材料和⼈员,合理安排⼈财物,与业主及⼯地上各单位保持密切协作。(2)专⼈负责进料,⼯程师核定,确保井壁管、过滤管(外包尼龙⽹)、围填砂、粘⼟等材料的质量。(3)进出场、定位、埋设护孔管,由甲⽅提供“三通⼀平”,钻机进井管封井⽰意图
场。钻井井位双⽅按设计⽅案校核井位,保证钻机移到位,基础牢固平稳,磨盘⽔平“三点⼀线”,(孔位、磨盘、⼤钩成⼀垂线),各项准备⼯作就绪,井管、砂料到位,埋设护孔管要求垂直,护孔管尽可能进⼊原状⼟层内20-50cm,外围⽤粘⼟填实,保证泥浆返出孔外,孔斜误差不超过1%。2)钻进清孔
钻进前测量好钻具总长,精确计算机上余尺,控制钻进深度,钻进中保持泥浆⽐重在1.15-1.25,钻进中对地层要分层描述,确定降⽔含⽔层的确切层位和岩性。终孔深度达到后,即可清孔,调浆宜慢,清孔后泥浆⽐重1.10左右,孔底岩粉≤10cm。3)下井管
按设计井深事先将井管排列、组合,下管时所有深井的底部按标⾼严格控制,并且保持井⼝标⾼⼀致。井管应平稳⼊孔、焊接垂直,完整⽆隙,确保焊接强度,以免脱落,为了保证井管不靠在井壁上和井管外有⼀定的填砾厚度,在滤⽔管上下各加两组扶正器,保证环状填砾间隙厚度⼤于150mm,过滤器应刷洗⼲净,缝隙清楚,桥式过滤器缝隙均匀。下管要准确到位。⾃然落下,稍转动落到位,不可强⼒压下,以免损坏过滤结构,下好井管后,把井管居中固定。4)填砾冲孔
下⼊钻杆⾄离沉淀管底50cm,井⼝加上补⼼进⾏换浆,逐步调稀泥浆到⽐重1.08左右时边填边测,⼀边填⼀边开⼩泵量泥浆循环。填砾达到要求深度后停⽌。5)⽌⽔封孔
为了防⽌上部泥浆及降⽔直接渗⼊砾料内影响成井质量,等填砾结束20分钟后,上部填粘⼟。6)洗井
洗井要求采⽤活塞和空压机联合洗井⽅法,缺⼀不可。要求洗井台班⾄少2个台班,确保洗井质量,直⾄井内出清⽔,基本不含砂,出⽔量⼤,井底沉砂不⼤于20cm。7)下泵试抽
洗井结束后,待⽔位恢复可按设计下泵,下⼊深度宜在滤⽔管下半部分即16-18m深的位置,以保证⾜够的降深。排⽔管道及电源线路⼀定要先连接好,试抽3个⼩时,测定井内⽔位及观测孔⽔位变化,安装⽔表测流量,预估降⽔试验运⾏途径,等⽔位恢复后,积极配合抽⽔试验。8)合理安排排⽔及电缆电路
原则上各井排⽔管和电缆⼀齐铺设,排⽔要畅通⽆阻,就近往南边随塘河排放,连接合理,电缆应绝缘有⼀定抗拉、抗压强度。
9)深井井管沉放前要清孔,清除孔内泥渣。
井管下设时,将预先制作好的井管⽤吊车或三⽊搭借卷扬机分段下设,分段焊接牢固,直下到井度。井管安放应⼒求垂直,并位于井孔中间;管顶部⽐⾃然地⾯⾼500mm左右。井管下⼊后,及时在井管与⼟壁间⽤铁锹分层填充砂砾滤料。粒径选⽤3~8mm细砾⽯。填滤料要⼀次连续完成,从底填到井⼝下1m左右,上部采⽤不含砂⽯的粘⼟封⼝。管周围填砂滤料后,安设⽔泵前应按规范先清洗滤井,冲除沉渣。采⽤压缩空⽓洗井,洗井应在下完井管、填好滤料、封⼝后8h内进⾏,⼀⽓呵成,以免时间过长,护壁泥⽪逐渐⽼化,难以破坏,影响渗⽔效果。潜⽔泵在安装前,对⽔泵本⾝和控制系统作⼀次全⾯细致的检查。如⽆问题,始可放⼊井中使⽤。深井内安设潜⽔电泵,可⽤绳索吊⼊滤⽔层部位,上部应与井管⼝固定。设置深井泵的电动机座应安设平稳,转向严禁逆转(宜有⽌回阀)。潜⽔电动机、电缆及接头应有可靠绝缘,每台泵应配置⼀个控制开关。主电源线路沿深井排⽔管路设置。安装完毕应进⾏试抽⽔,满⾜要求后始转⼊正常⼯作。
抽⽔实验⽬的:进⼀步确定测定含⽔层参数,评价含⽔层的富⽔性,确定井的出⽔量特性曲线,了解含⽔层中的⽔⼒联系和含⽔层的边界条件,为评价地下⽔资源,制定井群布置或疏⼲⽅案提供依据。降⽔运⾏安全保障安全节点
井管保护排⽔系统电路系统降⽔系统⼈员组织降压井观测井集⽔沟排⽔管⼯业电发电
机⽔泵电线电箱启动箱
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