深基坑管井降水工程施工设计方案文档格式.docx
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3.1地形地貌条件
拟建工程场地区属河湖相冲洪积平原地貌类型,地形比较平坦。
地面相对高程34.00~36.62m,相对高差2.62m。
为暖温带半湿润季风区,大陆性气候,四季分明。
历年平均气温13.7°
C,冬季平均气温1.9°
C,夏季平均气温27.2°
C。
历年平均降水量655.2mm,水量主要集中在7~8月。
霜冻期一般在十月中旬至次年三月,无霜期200天左右。
最大冻结深度0.48m。
3.2地层结构
勘探深度范围内揭露的地层均为第四系冲洪积物,其岩性主要为粘性土和砂土,自上而下共分8层以及2个分层,分述之:
1.杂填土(Q4ml)
灰黑色,以煤渣和煤矸石为主,多数被碾压结实,未完成自重固结。
该层场区普遍分布,厚度0.50~3.00m,平均1.31m,层底标高31.75~35.62m。
平均34.21m。
2.素填土(Q4ml)
褐黄色~棕黄色,以粘土和粉质粘土为主,干强度及韧性高,可塑。
场区内大部发育,厚度0.40~3.40m,平均1.48m;
层底标高32.22~34.09m,平均33.17m;
层底埋深1.50~4.40m,平均2.72m。
3.粘土(Q4apl)
浅灰色,干强度中等,韧性高,光泽反应光滑,摇振反应无,含有机质,软塑~可塑。
该层在场地中局部发育,厚度0.20~1.00m,平均0.57m,层底标高32.77~33.67m,平均33.15m,层底埋深0.90~3.50m,平均2.41m。
4.粘土(Q3apl)
棕黄色夹浅灰色,干强度及韧性高,光泽反应光滑,摇振反应无,含铁锰质物及小径姜石,硬塑,局部可塑。
场区内普遍分布,厚度0.70~2.80m,平均1.98m;
层底标高29.88~31.65m,平均30.94m;
层底埋深2.90~6.40m,平均4.58m。
经膨胀试验,该土层自由膨胀率62.0~71.0%,膨胀率1.40~1.90%,膨胀力17~25Kpa。
5、粉质粘土(Q3apl)
浅黄色~灰黄色,干强度及韧性中等,光泽反应稍有光滑,摇振反应无,含小径姜石,可塑。
场区内普遍分布,厚度1.30~2.30m,平均1.94m;
层底标高28.42~29.58m,平均29.00m;
层底埋深4.90~8.20m,平均6.52m。
6、粉质粘土(Q3apl)
浅黄色~褐黄色,干强度及韧性中等~高,光泽反应稍有光滑~光滑,摇振反应无,含铁锰质物,含姜石10~20%,粒径1~5cm,硬塑。
场区内稳定发育,厚度1.80~6.10m,平均3.51m;
层底标高22.86~26.89m,平25.50m;
层底埋深7.50~12.50m,平均10.03m。
7、中粗砂(Q3apl)
褐黄色,饱和,砂质较纯,级配一般~较好,成分以石英、长石为主,少量暗色矿物,中密~密实。
该层底部一般发育厚约0.1~0.4m,胶结姜石层,质坚硬。
场区内普遍分布,厚度2.50~7.10m,平均4.69m,层底标高18.60~21.55m,平均19.81m;
层底埋深15.00~17.50m,平均15.71m。
7-1、粉质粘土(Q3apl)
褐黄色,干强度及韧性中等,光泽反应稍有光滑,摇振反应无,含姜石10~20%,粒径1~5cm,硬塑。
场区内仅局部发育。
厚度0.40~1.40m,平均0.77m;
层底标高24.27~25.89m,平均25.15m;
层底埋深9.30~11.60m,平均10.80m。
7-2、粉质粘土(Q3apl)
褐黄色,干强度及韧性中等,光泽反应稍有光滑,摇振反应无,含姜石10~20%,粒径1~5cm,硬塑~坚硬。
场区内大部发育,厚度0.70~2.40m,平均1.31m;
层底标高21.16~23.45m,平均22.41m;
层底埋深12.30~15.20m,平均13.54m。
8、粘土(Q3apl)
棕黄色夹褐黄色,干强度及韧性中等~高,光泽反应稍有光滑~光滑,摇振反应无,含铁锰质物,含姜石10~20%,粒径1~5cm,硬塑。
场区内普遍分布,未揭穿,最大揭露厚度为8.00m。
3.3场地水文地质条件
场区内地下水水位埋深0.90~3.55m,平均2.43m,水位标高33.01~33.19m,平均33.09m。
地下水类型主要为第四系孔隙潜水,主要含水层为7层中粗砂。
其补给途径主要为大气降水和地表水体入渗,排泄途径主要为人工抽水和地下迳流。
预计水位年变化幅度约2~3m。
建议抗浮设计水位按35m标高考虑。
3.4周边环境条件
该项目场地周边开阔,无需保护的建筑物及地下管线。
4.0本工程基坑支护与降水设计着重解决的问题
基坑开挖深度为3.6~5.5m,基坑采用放坡+支护开挖方式,根据开挖深度、工程地质于水文地质条件等,该基坑工程重点为:
(1)确保基坑四周安全稳定。
(2)提出合理的支护与降水方案;
(3)为后续的施工创造良好的条件。
第二部分降水工程
1.0基坑降水方案
1.1场地及周围环境分析:
根据区域地质资料以及现场勘察情况,场区内无岩溶、塌陷、滑坡、崩塌、泥石流、采空区等不良地质现象,无全新活动断裂构造,地层基本连续稳定,地基土强度总体较好。
除2层素填土和4层粘土具弱~中等膨胀潜势外,无其它特殊性岩土发育。
场地稳定性较好。
因此本场地作为拟建场地适宜。
1.2降水方案选择
场地在勘探深度内地下水属于潜水类型,含水层为第四系冲洪积物粘性土和砂土层,勘探期间实测地下水初见水位在地表以下1.0米左右;
地下水补给来源主要为大气降水及地表径流,地下水年变化幅度在2~3米间,场地历史最高水位在现地表以下0.9m,经现场勘察稳定水位在地表下1.0米左右,根据以上分析及现场实际情况采用管井进行降水。
由于影响基坑降水的因素如开挖时间、开挖次序,工期安排及整体开挖基坑的规模无法确定,因此场地基坑降水无法取得合适的边界条件,因此该工程基坑降水方案的选择应根据具体条件进行降水设计。
上部含水层为粘土、粉质粘土弱透水层组成,下部为中粗砂土含水层,中粗砂为强透水层,则整个含水层土的综合渗透系数取25m/d.
1.3基坑降水方案
根据提供的勘探报告,拟建场地在钻探深度范围内,地下水为潜水,勘察期间潜水地下水位埋深为1.0m左右。
本基坑开挖深度在自然地面以下5.50m。
在基坑开挖工程中,保证将基坑里的水位降至开挖面以下0.5m,同时保证降水在达到设计要求同时,控制水位降深和降水速率,减少降水对周边原有建筑物的影响。
根据本工程场地环境、工程地质水文地质条件等情况。
本项目参照本地区经验采用管井降水降水方案。
沿基坑四周布设管井。
勘测期间水位埋深1.0m左右,基坑开挖5.5m深,因此需要采取降水措施,拟采用大口径管井降水的方法将水位降到基坑底部0.5m以下。
1.3.1采用管井基坑降水管井施工
1.管井成井流程
图6管井成井流程图
2.管井施工方法
(1)管井定位
测量人员根据降水井的设计位置测设实际井位,并参阅基础施工图纸,适当调整井位。
井位偏差小于50cm。
(2)挖井口、安装护筒
根据测设的降水井的位置,采用人工开挖井口,井口直径为550mm。
开挖深度为0.8m,安装高0.8m的钢护筒,护筒的安装位置必须准确。
(3)钻机成孔
采用正循环钻机成孔,一钻到底,井孔要求圆、直,垂直度<1%。
钻机就位必须准确,钻杆必须要垂直,钻机底座必须牢固。
在钻至设计深度以后停钻。
用清水置换井内泥水即洗井,并测定孔深,满足孔深要求之后,撤机。
(4)下井管
井管采用无砂混凝土滤水管,水位以下包缠尼龙网,缓缓下放,当井管与井口相差200mm时,接上节井管,接头处用尼龙网裹严,以免挤入泥砂淤塞井管,竖向用竹条和铁丝固定井管。
为防止上下节错位,在下管前将井管以井方向立直。
吊放井管要垂直,并保持在井孔中心,为防止雨污水、泥砂或异物落入井中,井管要高出地面不小于200mm,并加盖或捆绑防水雨布临时保护。
(5)填滤料
井管下部2米为沉渣段,其与孔壁之间用粘土封填;
上部井管为滤管,滤管与孔壁之间用滤料填充,填砾料时,滤料沿井管外四周均匀填入,保持连续。
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,洗井后滤料下沉及时补充滤料,要求实际填料量不小于95%理论计算量,填料至自然地面,经洗井之后,密实后及时填补滤料。
降水井运行时,随水位下降,滤料会产生一定沉陷,及时采用粘土封闭。
(6)洗井
下管、填料完成后立即进行洗井。
采用潜水泵反复进行抽洗,直至水清砂净。
(7)设置水泵
水泵规格4.0kw离心式水泵,共计准备8台,扬程24m,流量10~30m3/h,在安装前,必须对水泵本身和控制系统做一次全面细致的检查,在地面试转3min~5min后,若无问题,方可进行安设。
安装完毕应进行试抽水,满足要求方可转入正常工作。
3.管井布井参数及质量要求
(1)采用机械成井,参见降水井点平面布置图(具体位置由现场而定),管井定位偏差小于200mm。
(2)降水井孔径为Φ550,滤管外径为Φ450的无砂水泥管,周围滤料填充,滤料选用颗粒均匀、无泥砂污染的、粒径为3-5mm的米石。
井深为18m。
(3)降水自井口以下全部设为滤水管。
(4)抽出的水含砂量不超过1/5万,长期运行期间不超过1/10万。
(5)钻孔时一径到底不留沉渣,井孔要求正、圆、直、孔斜率<1%,下管时井管居中,不偏不斜。
(6)严格控制水位,定期观测,使水位平稳,缓慢下降,防止过快造成不均匀沉降,影响周边稳定。
4.水位观测井
观测井设置要求:
基坑中心设计1眼,井深18m,井的其他设计参数与降水井相同;
观测井周边要用砌砖围起来,封盖好,防止落入杂物堵塞。
(1)观测要求:
①记录观测水位,每天观测一次并记录数据。
②标尺要垂直放在孔中,读数时视线与标尺刻度垂直。
(2)注意事项:
①超前设置观测井,及时观测水位变化情况是否影响土方开挖;
②水位观测,每天记录观测数据,观察排水井水量,含砂量大小,如有异常,及时反馈信息,加以调整;
③注意观察基坑边坡动态,及时反馈信息,修正方案,确保基础施工顺利进行。
④定期检修抽水设备,保障降水正常进行。
1.4基坑降水方案设计计算书
由于基坑较深、面积较大,本次按照主厂房考虑基坑降水方案,其余基坑可参照主厂房管井间距布置。
一、管井计算
管井井深16m,因主要含水层为第7层饱和中粗砂层,平均厚度4.69m,下部滤水长定为6m,井底进入渗透系数较小的第8层粘土(Q3apl)层,则按潜水型完整井计算,,管井外径0.45m,内径0.3m,四周布置在距离基坑边缘2m处。
根据勘察报告提供的资料,综合考虑土层渗透系数取K=25m/d,降水至基坑中心坑底下0.5m处,其水位降低值S=5.0m。
1.计算基坑等效半径x0。
根据平面布置可知,基坑在长度方向的最大尺寸是53.1m,宽度方向
尺寸为27.1m,基坑长宽比不大于5,可按基坑面积大小的等效圆计算基
坑等效半径。
经计算,管井布置所围基坑面积为1820.16m2,故由公式得基坑的等效半径为:
式中:
x0——基坑等效半径;
F——基坑面积,m2。
2.抽水影响半径R
基坑中心处水位降低值为5.0m,含水层厚根据提供资料I含最大为15.50m,则抽水影响半径为:
R——抽水影响半径;
S——水位降低值,m;
H0——含水层厚度;
K——渗透系数,25m/d。
3.基坑系统总涌水量
整个管井降水系统的总涌水量按非承压完整井计算,总涌水量为:
=4926.37m3/d=0.0570m3/s
4.管井单位长度进水量
5.管井滤水器总长度计算
管井滤水器总长度L=Q管/q管=53.40m
6.管井数量计算
群井抽水单个管井过滤器浸水部分长度按下式试算确定:
式中,Q——管井系统总涌水量(m3/d);
H——抽水影响半径为R的一点水位(m);
——管井个数(根);
——假想半径(m);
——管井半径(m);
取基坑中心处的H=15.5-5=10.5m,当管井数量为7时,
此数值符合
>Q管/q管=53.4m的要求。
由于本地土层不均质,综合渗透系数取定有一定的偏差,根据经验,当井距超过15m时,在排水时虽能满足总排水量要求,但为了降水均匀。
故管井应在整个基坑范围内均匀布设8眼井,根据此计算理论,原煤仓、精煤仓、浓缩池、循环水池、生产办公楼等其他单体工程相应布设井点,平面布置详见附图
7、水泵的选择
单井出水量q=Q总/n=4926.73/8=615.84m3/d/24=25.66m3/h
查表得,采用2B-31型离心式水泵满足要求
1.5现场排水总管的选择与布设
根据本项目情况,现场降水时间较长,必须将水泵抽出的地下水,源源不断有组织地排出施工现场,应建设单位的要求,所有抽出的地下水必须进入煤厂院内的污水处理池内,因现场单体工程较多,避免影响施工现场的交通,采用Φ800的砖砌检查井作为地下水收集点,排水总管选用DN400砼管埋设于地面以下布设于基坑周围,将地下水排出,具体布设见附图二。
1.6施工安全及文明施工措施
1.6.1施工安全
工地施工应遵照国家颁发的《建筑安装工程技术规程》,确保安全,并注意以下安全事项:
①施工现场要平整,脚手架搭设要牢靠。
防止钻机及其它机械设备工作时发生倾斜、滑动等现象。
②进入工地须戴好安全帽、穿劳保鞋,高空作业还须系好安全带。
③机器设备须有专人负责,非操作人员禁止上机操作。
④工地拆接电必须由电工操作。
机械设备必须接地线避免发生漏电伤人现象。
⑤拆卸钻杆人员必须带手套工作,且绝对听从钻机操作工的指挥。
⑥注浆过程中,孔口操作人员必须带好防水镜,头部戴好防护罩、穿好工作衣,以免注浆管爆裂时浆体伤人。
⑦安检人员随时检查工地文明施工情况,并及时反馈到项目经理。
⑧施工人员都必须服从命令听指挥,加强纪律,按操作规程作业。
出现违章事故者,必须追查责任,赏罚严明。
1.6.2文明施工
①工地材料堆放要明确标示,严禁不同材料混放。
②材料与半成品要严格区分。
③交叉作业时要协调好,严禁从高空乱扔乱掷。
④遵守机械设备的操作程序和安全操作规则,严禁野蛮操作。
⑤遵守业主单位的各项规章制度,服从甲方和监理单位的管理。
第三部分施工配合及进度
1.0基坑降水、挖土、支护施工总体部署
本工程基坑降水、挖土、支护三者紧密相关,施工时要密切配合,根据基坑深度及支护和降水的施工工艺,先进行管井的施工,超前降水,待地下水位降至基底0.5m以下且水位稳定,土方固结后,再进行挖土、支护工作。
2.0工期进度
2.1施工工期
降水净工期90天,不含其他不可抗拒因素,否则工期顺延。
2.2施工组织管理机构(详见附图一)
投入本工程项目主要管理人员
序号
职务
人数
职称
专业
1
项目经理
工程师
工民建
2
技术总负责
3
质检员
助工
4
安全员
5
材料员
6
施工队长
项目组织机构管理架构图
附图一
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