降水方案.docx

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降水方案

基坑降水工程

施

工

方

案

二ОО七年一月二十三日

目录

一、工程概况3

二、地质条件3

三、降水目的5

四、设计方案5

1.1、疏干深井降水设计6

1.1.1、基坑涌水量计算6

1.1.1.1、Ⅲ区基坑涌水量7

1.1.1.2、Ⅳ区基坑涌水量7

1.1.1.3、Ⅴ区基坑涌水量7

1.1.2、降水井数量计算7

1.1.2.1、Ⅲ区降水井数量7

1.1.2.2、Ⅳ区降水井数量8

1.1.2.3、Ⅴ区降水井数量8

1.2、承压水计算8

1.2.1、基坑底板稳定性验算9

1.2.1.1、Ⅲ区塔楼电梯井（按B4孔考虑）9

1.2.1.2、Ⅳ区塔楼电梯井（按B10孔考虑）9

1.2.1.3、Ⅴ区塔楼电梯井（按B12孔考虑）10

1.2.2、结果分析10

五、深井的构造与设计要求10

六、成孔成井施工工艺与技术要求11

七、深井降水运行技术要求13

八、施工机械配备14

九、施工工期15

十、附图15

一、工程概况

上海市卢湾区113地块住宅发展项目工程位于卢湾区，南接复兴路、西临马当路、东依黄陂南路，北靠自忠路，基地占地面积约24000m2。

本工程总建筑面积约14960，由十二座（T1～T12）4～29层的住宅楼及地上二层商场会所等组成，有二层地下室及夹层，此外还有地下车库、超级市场、会所等。

地理环境优越，交通便捷。

二、地质条件

⑴土层特征

拟建场地地势较为平坦，地面标高一般为3.13～3.25m之间，属滨海平原地貌类型。

经勘察揭露，地基土在66.36m深度范围内均为第四纪松散沉积物，属第四系河口～滨海、浅海相沉积层，主要由饱和粘性土、粉性土以及砂性土组成，一般具有成层分布特点。

本工程属正常地层分布区，第⑤la层层面埋深20m左右。

工程地质概况表

序号

土层名称

层底标高

（m）

土层厚度

（M）

含水量

W%

粘聚力

内摩檫力

φ

（°）

C

Kpa

①-1

杂填土

2.74～2.23

0.50～0.72

①-2

素填土

2.24～1.53

0.30～0.78

②

褐黄～灰黄色粉质粘土

0.74～-0.06

0.60～1.68

30.4

23

19.0

③

灰色淤泥质粉质粘土

-4.41～-5.06

3.90～4.93

42.9

11

19.0

④

灰色淤泥质粘土

-13.26～-13.92

7.50～8.86

49.3

10

13.5

⑤1a

灰色粘土

-15.76～-18.05

2.50～4.13

39.8

13

12.0

⑤1b-1

灰色粉质粘土

-22.77～-24.92

3.50～6.18

34.2

15

19.0

⑤1b-2

灰色粉质粘土

-43.66～-45.06

18.20～20.14

33.5

19

20.0

⑤4

灰绿色粉质粘土夹粉质粘土

-45.62～-47.38

0.90～2.32

22.5

48

19.0

⑦

灰绿～灰色粉砂

-66.51～-66.03

17.90～19.22

26.4

3

33.5

⑧

灰色粉砂

未钻穿

未钻穿

3

⑵水文地质条件

①潜水：

潜水一般分布于浅部土层中，补给来源主要有大气降水入渗及地表水侧向补给，其排泄方式以蒸发消耗为主。

潜水水位埋深，一般离地表面0.3～1.5m，年平均地下水水位离地表面0.5～0.7m。

由于潜水与大气降水和地表水的关系十分密切，故水位呈季节性波动，平均单位降雨量可使潜水水位上升1.2～1.8cm/d，因此潜水水位的高低主要取决于降雨量的大小和雨期持续时间。

三、降水目的

根据本工程的基坑开挖及基础底板结构施工的要求，本次降水的目的：

⑴加固基坑内和坑底的土体，提高坑内土体抗力，从而减少坑底隆起和围护结构的变形量。

⑵减少坑内土体含水量，方便挖掘机和工人在坑内施工作业。

四、设计方案

疏干井的设计布置思路

1、疏干井的布置原则及计算方式

基坑施工时，需要及时疏干开挖范围内工层的地下水，降低围护范围内基坑中的地下水位，保证基坑的开挖施工顺利进行。

一般基坑面积按单井有效抽水面积a井的经验值来确定，而经验值是根据场地潜水含水层的特性及基坑的平面形状来确定，单井有效抽水面积a井的经验值一般为150M2～200M2，本次在主体结构范围取200M2/口主体结构基坑面积（A）Ⅲ区为7500M2左右、Ⅳ区为7250㎡左右、Ⅴ区为1900㎡左右坑内降水井数量的布置计算方式N=A/a#

式中：

N-井数（口）

A—基坑降水面积（M2）

a#—单井有效抽水面积（M2）

则主体结构：

N=A/a#≈Ⅲ区为38口、Ⅳ区为36口、Ⅴ区为9口。

1.1、疏干深井降水设计

1.1.1、基坑涌水量计算

参照《岩土工程勘察报告》及工程实际情况，对Ⅲ区、Ⅳ区和Ⅴ区的基坑涌水量分别计算。

本工程基坑降水按无压非完整井深井井点涌水量计算:

计算公式：

式中：

Q——基坑出水量（m3/d）；

k——渗透系数（m/d），取第②、③、④、⑤层平均值；

Ha——无压非完整井含水层有效带深度（m）；

S——降水深度（m）；

x0——按无压完整井计算基坑的假想半径；

R——影响半径（m）。

1.1.1.1、Ⅲ区基坑涌水量

按地下水位埋深0.5m，结合现场的实际情况，相关水文参数取值计算：

1.1.1.2、Ⅳ区基坑涌水量

按地下水位埋深0.5m，结合现场的实际情况，相关水文参数取值计算：

1.1.1.3、Ⅴ区基坑涌水量

按地下水位埋深0.5m，结合现场的实际情况，相关水文参数取值计算：

1.1.2、降水井数量计算

1.1.2.1、Ⅲ区降水井数量

根据Ⅲ区基坑围护形式和范围，在区域内布置疏干深井，单口井的控制面积约为200m2，整个基坑（包括电梯集水井区）共布置疏干井38口，井深为17m。

单井出水量

1.1.2.2、Ⅳ区降水井数量

根据Ⅳ区基坑围护形式和范围，在区域内布置疏干深井，单口井的控制面积约为200m2，整个基坑（包括电梯集水井区）共布置疏干井36口，井深为20m。

单井出水量

1.1.2.3、Ⅴ区降水井数量

根据Ⅴ区基坑围护形式和范围，在区域内布置疏干深井，单口井的控制面积约为200m2，整个基坑（包括电梯集水井区）共布置疏干井9口，井深为14m。

单井出水量

1.2、承压水计算

本工程基坑开挖较深，根据围护结构设计，需考虑第⑦层砂土层承压水顶托力对基坑稳定性进行验算时，防止发生高水头承压水从最不利点突涌的不良现象。

基坑底板的稳定条件：

基坑底板至承压含水层顶板间的土压力应大于承压水的顶托力，即

。

式中：

hs——基坑底至承压含水层顶板间距离（m），计算时按承压含水层顶板的最浅埋深；

s——基坑底至承压含水层顶板间的土的平均重度；

hw——承压水水头高度至承压含水层顶板的距离（m）；

w——水的重度（kN/m3），取10kN/m3；

F——安全系数，一般为1.0~1.2,取1.05。

1.2.1、基坑底板稳定性验算

1.2.1.1、Ⅲ区塔楼电梯井（按B4孔考虑）

承压水上覆土压力：

承压水的顶压力：

即

故无需降低承压水。

1.2.1.2、Ⅳ区塔楼电梯井（按B10孔考虑）

承压水上覆土压力：

承压水的顶压力：

即

故无需降低承压水。

1.2.1.3、Ⅴ区塔楼电梯井（按B12孔考虑）

承压水上覆土压力：

承压水的顶压力：

即

故无需降低承压水。

1.2.2、结果分析

综上所述，本基坑的深井部位，尤其是塔楼区的电梯井部位施工过程中无需降低承压水，但需在基坑外侧设置一口承压水观测井，用以观测承压水水头高度并调查其变化幅度，并根据监测反映承压水位高低的具体情况采取相应的措施。

2、疏干井的布置：

依据以上计算，在主体结构基坑内布置79口疏干井，在Ⅲ区、Ⅳ区各布置一口观察井，深20m，具体布置位置及井结构评定后附“降水井点平面布置示意图”及降水井点剖面构造示意图。

五、深井的构造与设计要求

1、井口：

井口应高于地面以上0.50m，以防止地表污水渗入井内，一般采用优质粘土，其深度不小于2.00m；

2、井壁管：

井壁管均采用焊接钢管，降水井的井壁管直径φ250mm；（内径）；

3、过滤器（滤水管）：

降水井分段设计，所有滤水管外均包一层60目～80目的尼龙网，滤水管的直径与井壁管的直径相同；

4、沉淀管：

沉淀管主要起到过滤器不致因井内沉砂堵塞而影响进水的作用，沉淀管接在滤水管底部，直径与滤水管相同，长度为0.50m，沉淀管底口用铁板封死。

5、填滤料（中粗砂）：

疏干井从井底向上至地表以下3.00m均围填中粗砂；

降压井的滤水管部位围填磨圆度较好的滤砂（中粗砂），填入部位从井底向上至过滤器顶部以上10m。

6、填粘性土封孔：

在粘土或滤砂的围填面以上采用优质粘土填至地表并夯实，并做好井口管外的封闭工作；

7、各井的结构及过滤器的安装部位见“降水井点剖面构造示意图”。

六、成孔成井施工工艺与技术要求

成孔施工机械设备选用GPS-10型工程钻机及其配套设备。

采用正循环回转钻进泥浆护壁的成孔工艺及下井壁管、滤水管，围填填滤、粘性土等成井工艺。

其工艺流程如下：

1、测放井位：

根据降水井点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的影响时，现场可作适当调整；

2、埋设护口管：

护口管底口应插入原状土层中，管外应用粘性土和草辫子封严，防止施工时管外返浆，护口管上部应高出地面0.10m～0.30m；

3、安装钻机：

机台应安装稳固水平，大钩对准孔中心，大钩、转盘与孔的中心三点成一线；

4、钻进成孔：

疏干井开孔孔径为φ500mm，一径到底。

钻进开孔时应吊紧大钩钢丝绳，轻压慢转，以保证开孔钻进的垂直度，成孔施工采用孔内自然造浆，钻进过程中泥浆密度控制在1.10～1.15，当提升钻具或停工时，孔内必须压满泥浆，以防止孔壁坍塌；

5、清孔换浆：

钻孔钻至设计标高后，在提钻前将钻杆提至离孔底0.50m，进行冲孔清除孔内杂物，同时将孔内的泥浆密度逐步调至1.10，孔底沉淤〈30cm，返出的泥浆内不含泥块为止；

6、下井管：

管子进场后，应检查过滤器的缝隙是否符合设计要求。

|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（找正器），以保证滤水管能居中，井管焊接要牢固，垂直，下到设计深度后，井口固定居中；

7、填滤料（中粗砂）：

填滤料前在井管内下入钻杆至离孔底0.30m～0.50m，井管上口应加闷头密封后，从钻杆内泵送泥浆进行边冲孔边逐步稀释泥浆，使孔内的泥浆从滤水管内向外由井管与孔壁的环状间隙内返浆，使孔内的泥浆密度逐步稀释到1.05,然后开小泵量按前述井的构造设计要求填入滤料，并随填随测填滤料的高度，直至滤料下入预定位置为止；

8、井口填粘性土封闭：

为防止泥浆及地表污水从管外流入井内，在地表以下回填2.00m厚粘性土封孔；

9、洗井：

在提出钻杆前利用井管内的钻杆接上空压机先进行空压机抽水，待井能出水后提出钻杆再用活塞洗井，活塞必须从滤水管下部向上拉，将水拉出孔口，对出水量很少的井可将活塞在过滤器部位上下窜动，冲击孔壁泥皮，此时应向井内边注水边拉活塞。

当活塞拉出的水基本不含泥砂后，再用空压机抽水洗井，吹出管底沉淤,直到水清不含砂为止；

10、安泵试抽：

成井施工结束后，在疏干井内及时下入潜水泵与接真空管、排设排水管道、地面真空泵安装、电缆等，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。

抽水与排水系统安装完毕，即可开始试抽水。

先采用真空泵与潜水泵交替抽水，真空抽水时管路系统内的真空度不宜小于-0.06MPa，以确保真空抽水的效果；

11、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，通过排水渠将水排入场外市政管道中。

七、深井降水运行技术要求

1、试运行

1）试运行之前，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。

2）在疏干井的成井施工阶段应边施工边抽水，即完成一口投入降水运行一口，力争在基坑开挖前，将主体基坑内地下水降到基坑底开挖面以下1.00m深、附属结构基坑内地下水降到基坑底开挖面以下0.5m深。

水位降到设计深度后，即暂停抽水，观测井内的恢复水位。

2、降水运行

1）在基坑正式开挖时，基坑内的疏干井应在基坑开挖前二十天进行抽水，做到能及时降低连续墙内基坑中的地下水位；

2）坑内疏干井抽水时，潜水泵的抽水间隔时间自短至长，每次抽水井内水抽干后，应立即停泵，以免电机烧坏。

对于出水量较大的井每天开泵的抽水的次数相应要增多。

3）抽水需要每天24小时派人现场值班，并做好抽水记录，记录内容包括降水井涌水量Q和水头降S，并在现场绘制流量Q，观测孔（点）水位降、各监测点的观测资料、理论计算资料和施工进程（开挖深度）与时间的相关曲线，以掌握动态，指导降水运行达到最优。

4）整个降水过程中应备有双电源，和以最快速度交换电源的线路开关装置，以确保降水连续进行。

如电源供电无法保证会造成井底突水，后果不堪设想。

5）降水结束提泵后应及时将井注浆封闭，补好盖板。

3、降水运行的注意事项

1）做好基坑内的明排水准备工作，以防基坑开挖时遇降雨能及时将基坑内的积水抽干；

2）井管口设置醒目标志，做好标识工作，协同总包单位与挖机施工人员做好井管保护工作。

4、坑内降水井井管保护技术措施

1）井位尽可能靠近支撑边，沿支撑的垂直向离支撑约80cm～100cm。

2）井管口设置醒目标志，做好标识工作。

3）随着基坑开挖深度的不断加深，井管的暴露长度不断加大，井管沿纵向与每道支撑要及时焊接钢筋加固。

4）协同总包单位与挖机施工人员做好井管保护工作。

八、施工机械配备

根据本公司多年来的施工经验，本工程成孔采用正循环自然泥浆造浆，泥浆护壁回转钻进成孔，钻头选用带保径圈的三翼钻头。

根据施工经验，使用此钻头施工稳定性好，能确保成孔质量，能有效控制成孔中的缩径现象，为确保工程质量奠定基础。

根据施工顺序、设计工程量及现场用水、用电量等因素综合考虑本工程计划进3套钻机，本工程的主要机械设备配备见下表：

施工主要机械配备表

序号

设备名称

规格型号

数量

设备能力

1

成井钻机

GPS-10型

3台

37KW

2

泥浆泵

3PNL

2台

22KW

3

86泵

2台

7.5KW

4

电焊机

ZXF

1台

5.5KW

5

空压机

ZV

1台

7.5KW

6

深井潜水泵

QX25-50-4Z

按需

7.5KW/台

7

深井潜水泵

QX50-60-15

按需

15KW/台

8

潜水泵

QDX3-35-0.75

按需

0.75KW/台

9

真空泵

2S-185

按需

5.5KW/台

10

水准仪

DS-24

2台

11

测绳

100m

2根

12

水位计

50m

1个

九、施工工期

本工程施工工期共计为14日历天。

十、附图

1、113地块基坑降水井点平面布置示意图

2、113地块基坑降水井点剖面构造示意图