地铁车站基坑降水专项施工方案文档格式.docx
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灰黄色,稍密中密,路面上表层30cm为沥青路面,下部主要以粘性土夹碎石为主,碎粒径以0.54cm为主,个别粒径大于6cm,含量约55,其余中细砂及粘性土充填。
实测重型圆锥动探击数击数N63.5=350击,平均值为9.3击,按杆长修正后平均值为15.8击。
该层大部分分布,共80个钻孔揭露该层,层厚0.5018.70m,层顶埋深0.00m,层顶标高92.16110.89m。
2素填土(mlQ4):
灰黄、灰褐色,主要以粘性土为主,可塑状,含少量植物根茎等。
实测标准贯入试验锤击数N=635击,平均击数为17.7击,压缩系数0.140.40MPa-1,平均值为0.25MPa-1,属中等压缩性土。
局部分布,共11个钻孔揭露该层,层厚0.7010.80m,层顶埋深1.4015.70m,层顶标高94.01105.15m。
3淤泥质填土(mlQ4):
灰、灰黑色,可塑,仅MDZ3-KY-63为流塑状,主要由淤泥质粉质粘土组成,含少量植物根系及大量有机质。
实测标准贯入试验锤击数N=26击,平均击数为4.1击,压缩系数0.220.59MPa-1,平均值为0.34MPa-1,属中等压缩性土。
主要为原水塘塘底沉积,零星分布,共4个钻孔揭露该层,层厚1.302.70m,层顶埋深5.015.0m,层顶标高92.45103.31m。
B、前第四系地层根据钻探揭露,本场区下伏基岩主要主要为古近系(E)半成岩和泥盆系基岩,分述如下:
1)古近系(E)地层:
主要分布于场地西侧,根据岩性及工程性质不同,可分为3个亚层3-1、3-2、3-3层,为交替沉积:
3-1层粉砂质泥岩(E):
红色、褐红色,为半成岩,成岩程度较深,以粉砂质泥岩为主,局部夹泥岩,岩芯较完整,呈柱状,RQD约为80%,部分接近地表,风化较强烈,呈坚硬土状,该层干强度较高,浸水后强度降低,实测标准贯入试验锤击数N=56201击,平均值为114.8击。
天然抗压强度平均值为3.8MPa,局部砂含量高,强度可达17.2MPa;
为极软岩,岩体基本质量等级V级,该层部分分布,层厚0.3013.80m,层顶埋深1.0043.00m,层顶标高61.46106.58m。
3-2层泥质粉砂岩(E):
灰白色为主,局部黄褐色,为半成岩,成岩程度较浅,泥质结构,局部呈短柱状,局部含泥少,呈密实砂状,浸水软化,实测标准贯入试验锤击数N=50188击,平均值为109.2击。
天然单轴抗压强度平均值为0.69MPa,为极软岩,岩体基本质量等级V级,该层部分分布,层厚0.4012.40m,层顶埋深0.8042.60m,层顶标高63.08108.68m。
3-3层砂岩(E):
褐红色、灰色灰白色,部分已成岩,部分泥质胶结,已固结成岩石状的半成岩,岩芯呈短柱状、碎块状,RQD约为40%,节理裂隙发育,岩质较硬,强度高。
天然单轴抗压强度平均值为16.4MPa,最大可达40.2MPa,为较硬岩,该层部分分布,层厚0.4027.70m,层顶埋深0.8044.0m,层顶标高62.33104.53m。
2)泥盆系地层(D):
主要分布于场地东侧,场地位于苏盆向斜西翼近轴部,岩层呈单斜产出,岩层产状倾向255,倾角65,泥盆系地层与西侧古近系地层为不整合接触,接触带附近基岩破碎,岩芯呈碎块状。
(1)全风化泥灰岩NH-1、强风化泥灰岩NH-2、中风化泥灰岩NH-3、强风化夹中风化泥灰岩NH-5呈灰色、灰黑色,隐晶质结构,中厚层状构造,局部段相变为泥质粉砂岩,部分见有古生物化石,岩芯呈柱状,岩质坚硬,锤击震手,RQD约为70%。
浅表层局部受风化作用,岩芯呈土状或碎块状,为全风化或强风化,全风化层呈黄灰色。
个别钻孔中在中风化岩层以下出现岩芯呈现强风化与中风化夹杂在一起的情况,划分为强风化及中风化层,主要发育于靠近两套地层不整合接触面的位置,判断为缺失地层的剥蚀过程中受风化作用形成的不规则风化带以及受构造挤压引起的局部破碎带。
根据岩石试验结果,中风化泥灰岩天然单轴抗压强度平均值为20.0Mpa,最大可达49.7MPa;
本工点未在该层中揭露溶洞;
有28个勘探孔揭示该层,该层未揭穿;
层顶埋深1.020.0m,层顶标高57.28108.03m。
(2)全风化砂岩夹泥岩S-1、强风化砂岩夹泥岩S-2、中风化砂岩夹泥岩S-3、强风化夹中风化砂岩夹泥岩S-5呈灰紫、紫红色夹灰绿色,厚层状构造,细粒结构,浅表层局部受风化作用,风化裂隙发育,岩芯呈土状或碎块状;
中风化砂岩夹泥岩节理裂隙发育,岩体较硬,岩芯呈短柱状、柱状,RQD约为40%;
勘测期间部分钻孔(MDZ3-KY-16、MDZ3-KY-17)揭露中风化岩层以下出现全风化层或强风化夹中风化层,判断可能为受构造挤压引起的局部破碎带。
根据岩石试验结果,中风化砂岩天然单轴抗压强度平均值为21.9MPa,其中所夹部分石英砂岩天然单轴抗压强度最大值可达37.6MPa。
有10个勘探孔揭示该层,层顶埋深0.5032.00m,层顶标高76.97109.26m。
(3)强风化砾岩L-2、中风化砾岩L-3灰、灰白、暗紫红色,厚层状构造,母岩成分为砂岩,夹砾成分主要为灰岩、硅质岩以及石英岩,一般粒径0.54cm,较大可达8cm,局部灰岩砾超过15cm,部分砾具磨圆度,该层强风化层厚度较大,最大可达31.7m,风化为砂夹砾石状,取芯较为困难。
在钻孔MDZ3-KY-48中发育溶洞一个,溶洞高度11.9m。
根据岩石试验结果,中风化砾岩饱和单轴抗压强度平均值为8.6MPa,其中所含灰岩砾的点荷载强度可能超过50MPa。
仅6个钻孔揭露,层顶埋深19.930.1m,层顶标高76.5590.69m。
3)溶洞2:
本工程东段泥盆系地层为浅覆盖型岩溶区,地貌类型为侵蚀、剥蚀丘陵区,可溶性岩主要为泥盆系泥灰岩和砾岩;
厚层泥灰岩中局部发育有溶洞,此次勘察未揭露;
砾岩中砾主要为灰岩、硅质岩和石英岩,为钙质胶结,受构造影响,地下水活动强烈,砾岩中灰岩及钙质胶结部分受溶蚀后形成空洞,砾岩中硅质岩、砂岩砾残留下来,故砾岩溶洞中为砾石夹粘土充填,砾石成分主要为硅质岩、砂岩,与砾岩中一致,此次勘察在钻孔MDZ3-KY-49揭露溶洞1个,溶洞为半充填,充填物为含粘性土碎石,松散状,实测重型动探击数13击,平均值1.8击。
按杆长修正后平均值为1.6击。
2.2.2水文地质条件水文地质条件1)地表水、地下水的赋存及类型拟建车站范围内无地表水系流过。
根据区域水文地质资料及地下水的赋存条件,地下水主要有三种类型:
一是赋存于填土层的上层滞水,二是第四系砂卵石层的孔隙水,三是基岩裂隙水(基岩溶孔溶隙裂隙潜水)。
上层滞水赋存于人工填土及粘性土的饱气带中,普遍水量较小,且受含水层结构的影响,上层滞水通常无统一地下水位,上层滞水具有水量变化大、水位不稳定等特征。
本车站孔隙水主要是第四系上更新统冰水沉积(Q3fgl+al)砂卵石土中的孔隙潜水,含水层有效厚度15.019.2m,水位埋深6.08.40m。
该卵石层主要充填物为砂土及黏土,富水性强,是主要是含水层,具有统一的潜水面,对基坑施工有一定影响。
基岩裂隙水主要赋存于白垩系灌口组泥岩裂隙中,其透水性、富水性较差,水量小。
该含水层地下水富集规律性较差,在裂隙、特别是构造裂隙发育地段,某些地方可形成富水块段,涌水量较大。
2)地下水的补给、径流、排泄及动态特征本区属亚热带湿润气侯,多年平均降水量947mm及年降雨日达104天以上,充沛的降水量是地下水的重要补给来源之一,其入渗补给量占垂向补给量的23%左右。
另外,拟建场地地下水还接受北西方向过水断面的侧向径流补给。
地下水的径流形式主要为孔隙间渗流。
地下水渗流方向为水头相对较高处流向水头相对较低处,地下水径流方向大体由北流向西南。
根据区域水文地质资料,地区丰水期一般出现在7、8、9月份,枯水期12、1、2月份,以8月份地下水位埋深最浅,其余月份为平水期。
在天然状态下,区内枯水期地下水位埋深35m;
洪水期地下水埋深24m,近来最高水位埋深约2.03.0m。
本次勘察期间该场地范围内地下水位埋深6.08.40m,稳定水位高程496.935494.655m,由于受周边降水施工的影响,故勘察期间地下水位埋深小于近年来的枯水期地下水位埋深。
根据四川省环境监测总站多年的观测资料,地下水位的年变化幅度多在1.03.0m之间。
2.3降水目的及方法降水目的及方法为防止桩间渗水带出泥沙,保持基坑开挖时基底无水,在土石方开挖期间利用降水井对基坑进行降水作业,确保土方挖运时基底无水,满足施工要求。
本工程采用深井管井降水法。
在基坑开挖及围护桩施工前,原则上沿基坑周围布置降水井。
车站施工期间采用管井坑外降水,降水井直径为800,围绕车站基坑布置,降水井间距30m,局部土层较厚处降水井间距为20m。
挖孔桩施工期间,应保证地下水位降至桩底下1m处,基坑开挖应保证地下水位降至基坑底部下0.5m。
第三章第三章降水方案设计降水方案设计3.1施工降水方案概况施工降水方案概况XXX站基坑底标高为87.883-90.315m,降水井井底标高83.61m,施工降水采用深井管井降水,井孔为旋挖钻成孔,间距30m,孔径800mm,井深19.38-26.11m,降水。
井管为UPVC型滤管,内径325.4mm,外径355mm,管外包一层60目尼龙网(详见车站主体降水井结构图)。
滤管吊放好后沿井管周围均匀投放滤料,滤料为直径47mm的碎石,滤料填至井口下3m时用粘性土填实夯平。
图3-1车站主体降水井结构图3.2基坑涌水量计算基坑涌水量计算3.2.1参数选择参数选择根据设计院提供的结构平剖面设计资料,进行涌水量计算。
依据构筑物的埋深和涉及抽降含水层,计算含水层涌水量:
(1)等效半径式中,ro基坑等效半径,m;
A降水井围成的面积,m2。
(2)抽水影响半径计算潜水影响半径采用下式:
式中,R影响半径,m;
设计水位降深,m;
H含水层厚度,m;
k渗透系数,m/d。
(3)涌水量(Q)潜水完整井计算公式:
式中,Q涌水量,m3/d;
根据水文地质勘察成果和前述计算公式,本工点的涌水量计算结果见表3.2-1。
表3.2-1涌水量计算参数表注:
基坑涌水量计算中未考虑地表水位等因素对涌水量计算值的影响。
(2)基岩裂隙水与碎屑岩类孔隙裂隙水计算时全部按1素填土(粉质粘土夹碎石)渗透系数做不利考虑计算涌水量。
3.2.2降水方案降水方案根据勘察资料、结构施工顺序、现场施工场地条件等多方面因素的分析,确定降水方案如下:
(1)根据工程筹划,先施工车站主体,车站附属结构可利用车站主体降水井进行施工。
(2)碎石填土层以下泥岩和粉砂岩呈互层状分布,不同地层交接面易存在残留水,需采取插管导流并辅助坑内明排等措施。
(3)为了及时地了解地下水情况及降水实施效果,在基坑外侧利用降水井进行水位观测,根据观测的地下水位,及时地调整泵型泵量,以确保良好的降水效果。
(4)在大面积降水前,先选取12口井进行降水试验,并根据降水试验的数据指导后续施工。
3.3降水设计参数降水设计参数
(1)单井出水能力q式中,q单井出水能力,m3/d;
r过滤器半径,m;
l滤管有效工作部分长度,m。
(2)降水井的单井设计流量式中,n井数;
q单井设计流量,m3/d;
根据上述计算分析,确定降水设计参数见表3.3-1。
表3.3-1降水设计参数表注:
降水井井深以地面标高107.61m计算确定,降水井井深以井底标高83.61m控制;
管井内安装潜水泵,降水井泵量选用3m/h以上。
施工时应根据水位观测孔内实际水位情况及时调整泵量、泵的吊放位置,以满足降水需求。
3.4降水井的布置降水井的布置详见降水井布置图(附图)3.5地面沉降地面沉降降水引起的地层压缩变形量可按下式计算:
S计算剖面的地层压缩变形量(m);
沉降计算经验系数,应根据地区工程经验取值;
降水引起的地面下第i土层的平均附加有效应力(kPa);
对黏性土,应取降水结束时土的固结度下的附加有效应力;
第i层土的厚度(m);
土层的总计算厚度应按渗流分析或实际土层分布情况确定;
第i计算土层的压缩模量(kPa);
降水引起的沉降计算结果见表3.5-1。
表3.5-1沉降计算主要参数表经计算,降水漏斗中心的最大沉降S约为6.67mm,总沉降量较小,对周边环境影响较小。
降水过程应保持连续降水,即在结构抗浮措施未发挥作用前降水井保持连续工作,并且加强观测监控,依照反馈数据及时调整降水措施。
3.6其他降排水施工措施其他降排水施工措施沿主体结构基坑的桩顶冠梁上,设挡土墙,墙体高度高出地面20cm,防止地表水流入基坑。
基坑土方开挖过程中,当由于下雨等原因造成基坑表面积水时,应加大降水力度,确保满足基坑开挖要求,并在基坑内采用挖排水沟、集水井的方法积水,然后用水泵将水抽出。
第四章第四章施工方法与施工组织施工方法与施工组织4.1技术要求技术要求基坑工程施工降水的要求很高,如果不把地下水位控制在基底以下是无法保证安全和正常施工的,控制不当会造成基底土体隆起、围护结构整体倾覆及地面沉陷等严重后果。
施工降水必须要满足建筑工程基坑技术规范和地下地铁工程有关规范要求。
1、降水应使地下水位保持在基底以下0.51m。
停止降水时,必须验算涌水量和结构的抗浮稳定性。
当不能满足要求时,不得停泵;
应在基坑回填土至原水位以上时方可停泵;
2、降水观测孔沿基坑中心向两侧垂直成排布设,并宜延长至基坑外2-3倍降深长度,临近地表水、地下给排水管道附近的渗漏水层和临近建筑物应增加观测点;
3、抽水实施三班制,每班均需对各口降水井的流量和水位进行观测,及时反馈数据以便指导施工。
观测水位时,应在降水前观测初始水位高程,以后定期观测,雨季增加观测密度。
降水抽出的地下水含砂量应符合规定(初始降水时含砂量不得超过1/10000,稳定后含砂量不得超过1/20000),发现含砂量过大或水质混浊应分析原因及时处理。
4、雨季施工时,地面水不得渗漏和流入基坑,遇大雨或暴雨时,必须及时将基坑内积水排除,并配备排污泵,随时启用。
4.2主要施工方法主要施工方法4.2.1工艺流程工艺流程在场地提供工作面后马上准备施工人员、机械设备、材料进场进行施工,施工工艺流程如下:
定位探管钻机对中成孔井管安装填充滤料洗井试抽正式抽降水(水位、含砂量观测)停泵拔管4.2.2施工方法施工方法1、定位探管井位施放时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;
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130%设计井间距;
基槽土方开挖前,降水井的布设应已形成封闭或超前2倍基槽宽度。
2、钻机对中将冲击钻机安装好后移至井位附近,核对井位,将钻头中心对准管井中心点,调节钻机垂直度,井身要做到一下要求:
井径误差20mm;
垂直度误差1%;
井深应满足井结构图中文字说明部分的要求。
3、成孔宜采用旋挖工艺成井。
4、填充滤料
(1)含水层段滤料应具有一定的磨圆度,滤料含泥量3%,粒径4-7mm;
(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%理论计算值。
6、洗井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-洗井间隔不能超过4小时;
(3)如果泥浆含泥砂量较大,可先进行捞渣,再进行洗井;
(4)当洗井效果不好时,可采用空压机高压洗井,洗井调控压力可采用0.30.7Mpa,洗井时自上而下,每10m洗一次。
7、试抽管井运行前进行试抽,检查抽水是否正常,有无淤塞现象,如情况异常,应进行检修。
8、正式抽降水试抽正常后进行正式降水,基坑开挖至地下水位标高前的超前抽水时间不少于20天,水位没达到设计深度以前,每天观测三次水位,水位达到设计深度后,每天观测一次水位。
观测时记录水位、流量、含砂量,抽水过程中还应经常对抽水机械的电动机、传动轴、电流及电压等进行检查。
为防止因降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:
管井抽水半小时内含砂量小于1/10000,管井正常运行时含砂量小于1/50000。
9、维护降水期地下水观测:
(1)维护降水期应对地下水位动态进行观测,并对地下水动态变化及时进行分析;
(2)地下水位急剧变化应及时分析原因,采取相应的处理措施。
每个工点均布置水位观测孔。
抽水前应进行静止水位的观测,抽水初期(一星期内)每天观测水位1次,水位稳定后(一星期后)每天观测2次(早晚各一次),基坑开挖至槽底后,每周观测1次,直至基础施工完毕。
特殊情况下的观测频率:
雨季期间、雨后等特殊情况下加强观测,每日观测2次以上,至特殊情况结束。
4.2.3成孔过程中泥浆处理措施成孔过程中泥浆处理措施为了避免在降水井成孔施工过程中泥浆渗漏,给周围环境造成污染,对市民带来不便。
特制定以下泥浆处理措施:
1、在每口桩机工作范围内安装铁皮专用泥浆池,如受场地限制无法安装铁皮泥浆池时,可采用砖砌式泥浆池。
2、在安装铁皮泥浆池时,池底四周必须采用膨胀螺丝固定,以防止泥浆池受侧压力的影响造成泥浆泄露。
3、在成孔过程中,工人必须随时观察泥浆池的稳定性以及泥浆液面标高,泥浆面必须低于泥浆池上口30cm。
4、在洗井过程中,必须采用泥浆泵及泥浆管将泥浆排放到挖好的沉淀池内,经沉淀后排入市政管道,严禁将泥浆直接排放到市政污水、雨水管道内。
5、每口井施工结束后,必须及时清理好施工现场,做好文明施工工作。
4.2.4常见的质量通病和防治方法常见的质量通病和防治方法4.2.4.1基坑地下水降不下去基坑地下水降不下去1现象深井泵(或深井潜水泵)的排水能力有余,但井的实际出水量很小,因而地下水位降下不去。
2原因分析
(1)井深、井径和垂直度不符合要求,井内沉淀物过多,井孔淤塞。
(2)洗井质量不良,砂滤层含泥量过高,孔壁泥皮在洗井过程中尚未破坏掉,孔壁附近土层在钻孔时遗留下来的泥浆没有除净,结果使地下水向井内渗透的通道不畅,严重影响单井集水能力。
(3)滤管的位置、标高以及滤网和砂滤料规格未按照土层实际情况选用,故渗透能力差。
(4)水文地质资料与实际情况个符,井管滤管实际埋没位置不在透水性能较好的含水层中。
3预防措施
(1)深井井管宜按下列程序施工:
井管测量定位控井口、安护筒钻孔回填并底砂垫层吊放井管回垫井管与孔壁间的砂砾过滤层洗井安装深井泵(潜水泵)安装抽水控制电路试抽水降水井正常工作。
(2)钻孔孔井应大于井管直径,井深应比所需降水深度深68m;
井管应垂直放在井孔当中,四周均匀填砾砂,砾砂应用铁锹下料,不允许用机械直接下料,防止砾砂分层不均匀和冲击井管。
砾砂填至井口下1m,然后用不含砂的粘土封口至井口面。
(3)在井管四周灌砂滤料后应立即洗井。
一般在抽筒清理孔内泥浆后,用活塞洗井,或用泥浆泵冲清水与拉活塞相结合洗井,借以破坏深井孔壁泥皮,并把附近土层内遗留下来的泥浆吸出。
然后立即单井试抽,使附近土层内未吸净的泥浆依靠地下水不断向井内流动而清洗出来,达到地下水渗流畅通。
抽出的地下水应排放到深井抽水影响范围以外。
(4)需要疏干的含水层均应设置滤管,滤网和砂滤料规格应根据含水层土质颗粒分析。
(5)在土层复杂或缺乏确切水文地质资料时,应按照降水要求进行专门钻探,对重大复杂工程应做现场抽水试验。
在钻孔过程中,应对每一个井孔取样,核对原有水文地质资料。
在下井管前,应复测井孔实际深度。
结合设计要求和实际水文地质情况配井管和滤管,并按照沉放先后顺序把各段井管、滤管和沉淀管依次编号,堆放在井口附近,避免错放或漏放滤管。
(6)在井孔内安装或调换水泵前,应测量井孔的实际深度和井底沉淀物的厚度。
如果井深不足或沉淀物过厚,需对井孔进行冲洗,排除沉渣。
4治理方法
(1)重新洗井,要求达到水清砂净,出水量正常。
(2)在适当的位置补打深井。
4.2.4.2基坑地下水基坑地下水位降深不足或降水速度慢位降深不足或降水速度慢1现象
(1)观测孔水位未降低到设计要求。
(2)在预定时间内达不到预定降水深度。
(3)基坑内涌水、冒砂,施工困难。
2原因分析
(1)基坑局部地段的深井量不足。
(2)深井泵(或深井潜水泵)型号选用不当,深井排水能力低。
(3)因土质等原因,深并排水能力未充分发挥。
(4)水文地质资料不确切,基坑实际涌水量超过计算涌水量。
3预防措施
(1)先按照实际水文地质资料计算降水范围总涌水量、深井单位进水能力、抽水时所需过滤部分总长度、点井根数、间距及单井出水量。
复核深井过滤部分长度、深井进出水量及特定点降深要求,以达到满足要求为止。
深井布置应考虑基坑深度和形状,可沿基坑四周环形布置,也可在基坑内点式布置。
深井的井距一般1520m,渗透系数小,间距宜小些;
渗透系数大的,间距可大些。
在基坑转角处、地下水流的上游、临近江河等的地下水源补给一侧的涌水量较大,应加密深井间距。
(2)选择深井泵(或深井潜水泵)时应考虑到满足不同降水阶段的涌水量和降深要求。
一般在降水初期因地下水位高,泵的出水量大;
但在降水后期因地下降深增大,泵的出水量就会相应变小。
(3)改善和提高单并排水能力,可根据含水层条件设置必要长度的滤水管,增大滤层厚度。
对渗透系数小的土层,单靠深井泵抽水难以达到预
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