深井井点降水施工工艺标准.docx
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深井井点降水施工工艺标准
A/0ZQN/JS-01-2012
安徽中启能电力工程有限公司企业标准
JZ-12
深井井点降水施工工艺标准
2012-3-10发布2012-3-10实施
安徽中启能电力工程有限公司发布
目次
深井井点降水施工工艺标准
范围
本标准规定了深井井点降水施工的准备事项、工艺流程、施工工艺标准、质量标准、成品保护措施、职业健康安全和环境措施及质量记录。
本施工工艺标准适用于工业与民用建筑中新建、改建、扩建的建构筑物与市政降水工程。
本文是以最常见、最普通不可回收的混凝土管作滤水管介绍其施工工艺的,其它井管(比如可回收的钢管、塑料管)施工工艺可参照执行。
适用于降水深、面积大、时间长,渗透系数较大(10~250m/d),地下水丰富的砂类土和碎石土。
地下水位埋藏深度在15m以内,且厚度大于3m的含水层;降水深度可达50m以内,对于有流砂的地区和重复挖填土方地区使用,效果更好。
深井降水的优点:
成井过程、操作工艺和降水运行、维护简单,施工速度快,更能适用于工期短、受场地限制、机械化施工困难的基坑降水工程。
大面积条状或面状基坑采用深井井点降水比轻型井点降水费用低。
术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
降水工程engineeringdewatering
降水工程系指应用水文地质学原理,通过降水设计和降水施工,排除地表水体和降低地层中滞水、潜水、承压水、基岩水、岩溶水等地下水的水位,满足建设工程的降水深度和时间要求,并对工程环境无危害性影响。
降水地质条件dewateringprospecting
是指同降水工程有关的水文地质、工程地质、环境地质等条件的总称。
降水深度groundwaterlevelafterlowering
自地面算起至基坑底面以下设计要求的动水位间的深度。
降水出水量yieldwaterduringlowering
指降水井从含水层中抽出的总水量。
降水试验dewateringexperiment
降水施工前进行抽水试验、引渗试验或注水试验,测定水文地质参数或其它参数;检查降水效果,确定工程参数,供分析调整降水方案的试验。
主要符号
L—为过滤器长度(m)
d—过滤器外径(mm)
α—与含水层厚度及渗透系数有关的经验数据
Q—基坑总涌水量(m3/d)
q—单井干扰抽水量(m3/d)
n—降水井数量(口)
HW—降水井深度(m)
HW1—基坑深度(m)
HW2—降水水位距离基坑底要求的深度(m)
HW3—ir0;i为水力坡度,在降水井分布范围内宜为1/10~1/15;r0为降水井分布范围的等效半径或降水井排间距的1/2(m)
HW4—降水期间的地下水水位变幅(m)
HW5—降水井过滤器工作长度(m)
HW6—沉淀管长度(m)
施工准备
人员准备
电工、钻机班长、专业作业人员、普工。
各工种具体人数由工程量大小、工期长短、施工环境确定。
技术准备
熟悉施工图纸、厂区平面布置图、工程勘察资料、地质条件等,确定建构筑物基坑形式、开挖支护设计、降水深度、降水范围、降水时间、工程环境影响等,并进行降水井的设计,深井井点降水设计见附页。
根据地基基础平面形状、技术要求和降水地质条件,通过对深井井点的设计,预测计算降水水位和水量,并提出降水工程的辅助措施和补救措施。
对工程环境问题应专门设计,对附近建构筑物是否沉降进行分析,必要时做好沉降观测记录;编制降水施工组织程序、施工安排和安全生产的要求。
开工前,编制好降水工程量表、工期进度计划表,组织好人力资源和设备材料等。
并综合考虑安全文明施工和环境条件,合理布置泥浆池或泥浆坑,做好排污、防污措施。
降水运行时,做好降水监测与维护的有关要求;通过观测井监测,详细记录日降水水位情况。
绘制深井井点平面布置图(见附图安庆电厂主厂房深井井点降水图)、降水设施结构图、降水水位预测曲线平面与剖面图,以备与降水日观测水位比较,并布置排水设施的数量、位置。
材料准备
成井所需材料(数量仅供参考,安庆电厂基坑工程量举例)见表1:
表1
序号
名称
规格
数量
备注
1
护桶
¢900mmL=900mm
45只
2
井管
d=400mmD=500mm
1300m
多孔无砂砼管
3
滤料
¢1~4mm
700T
精制石英砂
4
连接材料:
毛竹片、铁丝、土工布
毛竹片宽4~5cm、12#铁丝、300g/m2土工布
根据施工需要
5
托盘
¢500mm,厚度60-80mm
45只
硬木
6
观测井
¢50mm
5-8口
PVC
7
电缆线
4mm2×3
13盘
每盘100m
8
配电盘
40套
7
消防水带
×100m
80盘
或硬质塑料管
8
钢丝绳
φ10.5mm
1400m
主要机具
基坑深井降水成井施工投入设备状况表(数量仅供参考,根据工程量确定)见表2:
表2
设备名称
型号
数量
性能或用途
配备动力
钻机
SQZJ—130
4台
设计能力钻φ800mm深60m
11kw电机或1110柴油机
泥浆泵
4ZS—12
4台
4吋吸砂泵,出水量80m3/h
作泥浆泵及反循环泵用。
1110柴油机
潜水泵
QY25—26—3
QY35—26—4
4台
4台
额定出水量25m3/h,扬程25m
额定出水量25m3/h,扬程35m
3kw
4kw
电动机
Y160—11—4
2台
钻机动力
11kw
拖拉机
4台
工地倒运井管、滤料等
8~13kw
柴油机
长丰1110
8台
部分为备用钻机动力
13kw
供水软管
吋
1000m
施工供水
基坑降水运行管理投入设备及材料表(数量仅供参考,根据工程量确定)见表3
表3
名称
规格
数量
功率或性能
发电机
SPC75,SPC75
2台
150KW
水泵1
QY25-26-3
22台
3KW
水泵2
QY35-26-4
40台
4KW
电缆线
4mm2×3
13盘
每盘100m
配电盘
40套
水带
吋
80盘×100m
消防水带或硬质塑料管
钢丝绳
φ10.5mm
1400m
作业条件
施工电源到位:
在基坑周围布置若干个二级配电柜,每口井配备一个三级配电盘。
为确保基坑降水安全,降水系统用电要单独配置,不与其他用电系统合用,另外配置备用发电机两台,在系统电源停电时启动备用发电机。
发电机发电电源的接口可与系统电直接转换,并保证在30分钟切换到位。
选择泥浆处理场:
打井过程中产生的废浆,要排放到合适的场地,把砂和泥块沉淀下来,把清水排掉。
沉淀下来的泥砂今后随土方开挖而运走。
泥浆处理场要根据土方开挖时间和气候条件而定,因为泥浆会对土方开挖有影响,包括车辆运输通道等。
泥浆处理场的周边要修筑围堰,不让泥浆漫流,围堰高度应达到1m。
泥浆处理场大小依据工程量大小确定。
布置泥浆池和清水池:
最好选用圆形钢制成品,便于移动和现场管理,对土方开挖也有利。
也可就近现场开挖泥浆池,一个为沉淀池,一个为清水池,深度1米即可,面积一般2.5米×3米即可。
泥浆池可布置在开挖边线内侧,距离基坑开挖边线1m以上,以避免土方开挖时边坡塌方。
为加快施工速度,泥浆池要提前挖好,挖出的土要堆放有序,其中部分土要回填泥浆池,余土连同泥浆池在土方开挖时一并挖走。
基坑降水设计:
深井井点降水工程中,井点系统设备由深井井管(滤水管、吸水管和沉砂管三部分组成)和潜水泵等组成。
可用钢管、塑料管或混凝土管制成,管径一般为300-600mm(可依据地下水位、渗透系数、地质条件等确定),特殊条件时不受限制。
本文所列举的混凝土管外径是500mm,壁厚50mm,泥浆孔直径是800mm,井深、井距由设计确定,井管为混凝土管,其中花管为混凝土无砂管;滤料为直径—2.5mm的砂砾混合滤料,详见“降水井结构图1”。
图1
施工工艺
主要施工工艺流程,见图2图2
施工工艺
井点布置:
条状基坑宜采用单排或双排降水井,布置在基坑的一侧或两侧,在基坑端部,降水井外延长度应为基坑宽度的1-2倍;选用单排或双排应依据预测计算确定;面状基坑降水井宜在基坑外缘呈封闭状布置,距离边坡1-2m;对于长宽度很大、降水深度不同的面状基坑,为确保基坑中心水位降深值满足设计要求或加快降水速度,可在基坑内增设降水井,并随基坑开挖而逐渐失效。
另外,在基坑四周设置一周排水明沟,使降水井排水畅通。
井点测量定位:
施工现场场地平整后,测量人员根据《××基坑井点降水平面布置示意图》,将基坑周边和基坑内(必要时)布置的井点,依据井点的坐标,利用经纬仪、钢卷尺定位并作好井点顺序标识。
包括观察井定位、标识。
钻机就位:
根据井点位置,使卧钻机就位并用水平尺校正钻机底座水平,并用铁丝把钻机固定在枕木上。
钻探成孔:
因地层含水层颗粒较细,选用正循环钻机钻凿,钻孔到设计深度后,要清孔换浆,把泥浆调整到左右,并做好钻孔过程记录。
吊放井管:
采用托盘钢丝绳下管法下井管,井管与井管之间接口用300mm宽的土工布封口并用12#铁丝捆扎,以保证井管接口封闭,滤料不会从接口进入井内。
井管外用4~5cm宽的毛竹片和铁丝捆扎连接。
并要求做好沉管记录资料。
回填滤料、封口:
井管下好后,立即回填滤料至距地面2m处,2m以上部分采用粘土进行回填封。
放泵洗井:
滤料回填后,立即放置潜水泵并抽水反复洗井,直至井水洗清达到规范要求为止。
洗井时若出现井水中含有滤料,应停止洗井,检查原因,进行处理,必要时要报废掉,并按封井要求进行封井,然后再必要时补井。
单井抽水试验:
深井洗井合格后,进行单井抽水试验,检查单井抽水出水能力q是否达到设计要求,及单井抽水影响范围如何。
达不到时,可以采取更换大功率水泵抽水或加密井点措施完善。
群井降水运行:
排水管线布置:
在基坑开挖边线的外侧距离基坑边线1-2m布置一圈排水沟,当地质条件较差,开挖基坑深度大,边坡宜塌方时,应适当调整排水沟距离基坑边坡上口线的距离。
排水沟规格、泛水大小依据群井抽水量、排水方案、排水路径情况确定。
安庆电厂主厂房(汽机房、除痒煤仓间和锅炉房、电气楼区域)深井降水排水沟净宽0.6m,深~1.2m,泛水坡度%,采用砖砌并用水泥砂浆抹面。
每个单井抽水直接排入外围主排水沟中,排水管用硬质塑料管。
详见附图所示。
水位控制:
在相邻单井中间和基坑内、局部加深处布置若干口直径为75mm的PVC管观测井。
初期每天观测5~6次,以后每天早7:
00点、午12:
00点、晚7:
00点各观测一次,做好详细的观测记录,并绘制各观测井水位变化曲线图,以作为土方开挖参考的技术资料;在抽水调试期间,若水位降深不能满足开挖要求,要增加井中水泵数量,必要时要增补降水井。
设备维护及检查:
每天每个班组要对降水系统进行检查,主要检查抽水含砂量、水泵运行状况、管线状况等,尤其水井出水含砂量应控制在1/万之下。
若水井含砂量过大,应立即停止抽水处理,必要时从新成井。
每天要填写看管、检查日志。
修筑井台:
为保护水井不被汽车等碰坏,对每口井都要修筑井台,用C15混凝土修筑,井台长宽高分别为1.5m×1.5m×0.3m。
5.2.10降水完毕设备拆除、封井:
基坑零米以下项目施工基本完成后,正常地下水位(不降水时的地下水位)不影响基坑上部工程项目施工时,就表明该基坑降水完成。
应立即拆除降水系统,并对所有降水井、观测井进行封填,封井要尽可能恢复到地层的原始状态。
封井必须严格按照规范执行,避免地下水位上升时地表出现管涌险情,特别是在大江、大河、湖泊附近尤其重要。
具体操作如下:
井中投砂:
先投中粗砂,后细砂,至含水层顶部,即细砂投到离地面2m左右。
粘土夯实:
在离地面2m左右,滤料连同井管一并拆除,再用粘土分层回填、分层夯实,每30cm夯实一次,层层夯实到地面。
工艺要求
钻凿成井孔时井孔用泥浆护壁,洞口设置护筒以防止孔口坍方,护筒需露出地面500mm,并设置泥浆池,供应泥浆;设置泥浆处理场,以供沉淀泥砂。
深井井管下放前应反复用吊筒捞取泥渣洗井,井管下放时应力求垂直并位于井孔中间;井管采用带有阴阳口的、多孔混凝土无砂管,其滤管孔隙率在15%左右,井管内径400mm,外径500mm,无砂砼管逐节沉管时,井管外壁绑长竹片导向,使节头对正。
井管下入后及时在井管与土壁间填砂砾滤料,滤料采用精制的石英砂,砾径φ1-4mm,合格率应大于90%,杂质含量不大于3%;填料时应用铁锹下料,不得用反铲直接下料,以防分层不均和冲出井管,下料应一次连续完成,从底部填至离井口2m处,上部采用粘土封口。
潜水泵安装前应对水泵本身和控制系统作一次全面细致的检查;设置深井泵的电动机座应安设平稳,转向严禁逆转,防止转动轴解体。
井点使用时基坑周围井点对称抽水,使水位差控制在要求限度内;井点供电系统采用双线路,防止中途停电或发生故障,影响排水,同时设置两台备用发电机,以防止突然停电,造成不淹基坑;潜水泵在运行时应经常观测水位变化情况,检查电缆线是否和井壁相碰,以防磨损后水沿电缆芯渗入电动机,同时定期检查密封的可靠性,以保证正常运转。
质量标准
主控项目
全部降水运行时,抽排水的含砂量应符合下列规定:
粗砂含量应小于1/5万;
中砂含量应小于1/2万;
细砂含量应小于1/1万。
一般控制项目
一般控制项目及控制措施:
验收时应提供施工记录(包括钻孔、沉管记录)、降水观测统计表。
在基坑中心、最远边侧、井间分水岭处和基坑底任意部位,实际降水深度应等于或深于设计预测的降水深度,并应稳定24h。
成品保护措施
降水井洗井合格后,立即砌筑井台、盖上木板加以保护。
防止杂物掉入井内。
在土方开挖过程中防止土方机械对降水井及排水管的破坏,设专人看护。
职业健康安全、环境保护技术措施
职业健康安全危害清单和控制措施
主要危险源及控制措施见表4:
表4
序号
危害名称
控制措施
1
使用电源线破损的便携式卷线盘
每天检查电源线,定期效验漏电保安器,检查配电盘、柜和带电设备的安全性
2
电动工具未经漏电保护装置或漏电保护装置失灵
3
钻机操作人员违章
持证上岗,加强教育和安规考核
4
机械、工器具转动部位防护罩不完善
在机械、工器具转动部位设置防护罩
重要环境因素清单和控制措施
重要环境因素清单及控制措施见表5:
表5
序号
重要环境因素名称
控制措施
1
机械保养、维修和使用中废油更换、滴落
现场废油存放在指定的油盘或油筒中,并及时把油滴用棉纱清除,存放在废品箱内,统一处理
2
现场施工用电消耗
降水井水泵做到停机停电
3
现场施工用水消耗
严禁供水任意流、无人问津现象
4
建筑施工产生的建筑垃圾
集中堆放在生产区垃圾厂内或堆场中
5
泥浆、污水排放
泥浆池布置必须经批准后施工,不得在现场随意开挖用作泥浆池;污水应经过地坑沉淀、过滤后排入厂区下水
质量记录
质量记录包括以下各项:
施工原始记录及降水系统图;
地下水水位观测记录;
附近建筑物或构筑物沉降观测记录;
单井验收表、降水系统整体验收表;
降水工程施工报告。
附录A
(规范性附录)
深井井点降水设计计算
深井井点设计
深井井点设计步骤(以安庆电厂主厂房基坑降水设计为例):
a)模型的建立
据地质资料,将46m以上松散地层概化为潜水含水层,其下伏白垩系紫红色泥质砂岩为不透水层,含水层厚度为44m;渗透系数为各层渗透系数加权平均值,K=12.0m/d,地下水水位在接近地表,基坑开挖范围160m*100m,深度―9.3m,平均开挖深度按7m计算,地下水位须降到基础开挖底面下1m,因此,地下水水位降深为8m。
为简化计算,把地层概化为均质、各向同性、无限隔水边界含水层,概念模型见“井点结构图”。
b)大井法计算基坑涌水量
根据《建筑与市政基坑降水规范》,采用潜水完整场稳定流公式计算。
基坑引用半径:
r0=√F/π=√160*100/π=71.38m
抽水影响半径:
根据经验,抽水影响半径R=120m
R0=R+r0=120+71.38m=191.38m
计算基坑涌水量
Q=(2H-S)S/(R0/r0)=25713.16m3/d
c)布井方案
单井出水能力q:
q1=Ld/α*24=8*500/70*24=1300m3/d
q2=Ld/α*24=12*500/70*24=2057m3/d
干扰出水量:
群井抽水单井干扰抽水量要远小于单井抽水能力,经验上小于单井出水能的二分之一,即单井干扰抽水量小于650~1000m3/d。
降水井的数量及井距:
n=q=*650=(口)
即约需要布置44口井,若施工质量比较好,可取消的安全系数,降水井数量为:
n=Q/q=≈40(口)
为增大、增快降水效果,在基坑内布置4口,基坑外围布置36口。
基坑外降水井布置在沿距基坑开挖边线外2m处,水井布置周长L=(164+104)*2=536m,故降水井间距a:
a=536/36=14.89m≈15m。
井位布置见附图,实际施工中可根据情况进行调整。
d)降水井的深度
井深依据下式决定:
HW=HW1+HW2+HW3+HW4+HW5+HW6
HW——降水井深度(m);HW1——基坑深度(m)基坑深5.5m—9.3m,取7m。
HW2——降水水位距离基坑底要求的深度(m),本次取1m
HW3——ir0;i为水力坡度,在降水井分布范围内宜为1/10~1/15;r0为降水井分布范围的等效半径或降水井排间距的1/2(m),r0为50m,故HW3=~3.3m,取5.0m。
HW4——降水期间的地下水水位变幅(m),取2米。
HW5——降水井过滤器工作长度(m),根据水井出水能力设计水井过滤器工作长度,取8m。
HW6——沉淀管长度(m),设计1m。
故HW=7+1+5+2+8+1=24m。
从地层资料分析,上部含水层岩性颗粒细,下部粗,从上到下依次为粉沙、细砂、中粗砂,为加快降水速度,井管过滤器应尽可能深入到下部中粗砂含水层中,中粗砂含水层顶板埋深31米左右,故部分降水井深度加深至36m,具体25口36m,15口25m。
e)降水井结构选择
降水井内径400mm,外径500mm,泥孔径800mm,井深25-36m;井管为混凝土管,其中花管为混凝土无砂管;滤料为直径—2.5mm的沙砾混合滤料,见“降水井结构图”。
f)基坑水位预测
基坑水位预测可用完整井稳定流公式进行计算:
S=H-√H2-Q/*(R-1/n*(r1*r2*r3*rn))
式中:
S——基坑水位降深(m);H——潜水含水层厚度(m);Q——基坑总涌水量(m3/d);K——含水层渗透系数(m/d);R——影响半径(m);r1、r2、r3---rn——降水井至任意计算点的距离(m);n——计算井点个数
在基坑内选取2个特征点,即基坑中心点、及基坑的短轴线上距基坑北边线15m处,现按两种布井方式对基坑地下水位进行预测(K=12m/d):
周边布置36口井,基坑内在长轴线均匀布置4口井,其特征点水位见下表:
周边布置36口井,基坑内在距离北开挖边线15m平行于北开挖边线上均匀布置4口井,其特征点水位见表A1:
表A1基坑地下水水位特征点降深预测表
计算参数
含水层厚度为H=46m
含水层厚度H=30m
(一)布井方式特征点水位降深(m)
(二)布井方式特征点水位降深(m)
(二)布井方式特征点水位降深(m)
Q(m3/d)
R(m)
中心点A
B点
中心点A
B点
中心点A
B点
25713
120
30000
150
35000
150
40000
150
45000
150
50000
150
由此可见,场地地下水异常丰富,基坑降水要达到设计降深排水量要达到40000~45000m3/d,单井出水量要达到1000m3/d,事实上,初期水量很大,后期要小些,所以初期要加大排水力度。
基坑大水量的主要原因是,主厂房及烟窗等整个厂区位于巨厚的古河道上,其中中粗砂含水层厚度达15m以上,细砂含水层在16m以上,特别是下部中粗砂含水层补给充分,故大部分井应进入下部中粗砂含水层中,即成井深度在36m的井25口,25m的井15口,根据现场实际降水情况,可增设2口。
图A1
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- 深井 降水 施工工艺 标准