给水处理及循环水泵房方案.docx
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给水处理及循环水泵房方案
江苏石油勘探局淮安元明粉生产项目
循环水处理区
基坑降水支护方案
编制人:
朱仲玉朱亚轩
审核人:
姜偲郑浩
批准人:
刘良千
江苏石油勘探局油田建设处淮安元明粉项目部
二O一一年八月十四日
目录
第一部分:
综合说明………………………………………………………1
第二部分:
施工技术概述…………………………………………………7
第五部分:
计算书…………………………………………………………21
第六部分:
附图………………………………………………………23
第一部分综合说明
一、编制依据和参考资料
1、本工程岩土勘察报告;
2、《建筑基坑支护技术规范》JGJ120-99;
3、《建筑施工手册》(第四版);
4、《基坑降水手册》
二、工程概况
1项目概况
拟建的淮安26万吨/a元明粉项目位于淮阴区赵集镇境内,南北相邻江苏白玫化工和江苏嘉源化工有限公司。
2基坑安全等级
本工程基坑周边环境条件相对简单;破坏后果不严重;基坑最大开挖最深处为4.8米;工程地质条件较复杂;地下水位在基坑开挖面以上、条件较复杂,对施工影响较严重。
建议基坑工程安全等级采用二级。
三、地质资料
根据江苏石油勘探局勘察设计研究院提出的《江苏苏石油勘探局淮安26万吨/a元明粉岩土工程勘察报告》,该场区的工程与水文地质条件如下:
1地形地貌
场地地貌类型属黄泛冲积平原,拟建场地主要为农田,地面高程一般在14.10~14.50米左右,较为平坦;
勘察深度内的地下水主要为浅层孔隙潜水,主要赋存于1层耕土、2层粉土及3层粉土夹杂粉质粘土、4层淤泥夹杂粉土的空隙中。
富水性一般,透水性较弱,主要受大气降水补给,蒸发为主要排泄途径。
勘察期间,在钻孔中测得的地下水位高程在12.70-13.80米之间。
水位年变幅1.0米左右。
2岩土层分布及其特征
根据勘察揭示的土层结构,基坑开挖影响深度范围内的地层分布如下:
1层:
耕土(
),灰黄色,松散,湿,为近代人工推积土地,较多植物根茎等。
层厚0.5~0.5m,层底标高为14.50~14.00米。
2层:
粉土(Q4al),灰黄或暗黄色,稍密,摇震反应迅速,无光泽,干强度及韧性低;层厚2.6~1.5m,层底标高为14.00~13.50米。
3层:
粉土夹杂粉质粘土,灰黄色,湿,夹杂粉质粘土,干强度低,中等压缩性,低韧性,摇震反应迅速,无光泽。
层厚2.8~1.4m,层底标高为12.20~10.90米。
4层:
淤泥夹粉土(Q4al)。
黄褐色,流塑状,高压缩性,夹淤泥质粘土,摇震反应迅速,无光泽,韧性低。
层厚3.6~2.1m,层底标高为10.2~9.20米。
5层:
粉质粘土夹杂粘土(Q4al)。
灰黄色,中密,湿,夹多层可塑状粉质粘土和硬塑状粉质粘土,含较多姜结石,干强度低,中等压缩性,低韧性,摇震反应慢,稍有光泽。
层厚2.4~0.9m,层底标高为7.40~6.10米。
四、降水与支护方案
1编制依据
(1)基本资料:
a、根据江苏石油勘探局勘察设计研究院提出的《江苏苏石油勘探局淮安26万吨/a元明粉岩土工程勘察报告》以及项目总平面布置图。
(2)有关规范、规程:
a、《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99
b、《建筑基坑工程技术规范》YB9258-97
c、《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002
d、《建筑结构荷载规范》(2005年版)GB50009-2001
e、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002
f、其他有关规范、规程。
(3)计算参数
地层编号
含水率
重度
固结快剪
参透系数
ω
γ
C
Ф
K
%
KN/m3
KPa
o
(cm/s)
1
31.2
18.9
18.0
12.0
2*10-5
2
29.4
25.2
13.5
29.6
5.4*10-5
3
39.7
26.8
15.2
24.0
2*10-5
4
28.1
44.7
14.8
2.1
2*10-5
2基本情况
本项目部拟对本工程水泵房、冷却塔、清水池、废水池基坑进行基坑降水及基坑支护。
综合考虑该工程的特点如下:
(1)地质条件:
冷却塔、清水池、水泵房、废水池底板位于3层土内,潜水含水层。
(2)支护结构体系稳定性:
考虑优先选用具有成熟经验的支护形式,满足基坑支护整体稳定性的要求,尽量减小对周边环境及已建实施的影响;
(3)在保证基坑及周边环境安全稳定条件下尽量节约工程造价;
根据本工程基坑的开挖深度和面积,为降低工程造价,须选择一种确保安全、有成熟理论和施工经验的基坑围护和降水方案,从而做到“安全第一,技术先进,经济合理”,降水有效、围护结构稳定,可靠,周边环境不受基坑开挖影响,同时方便基础与地下室工程施工。
3围护方案选择与优化
(1)常见且较成熟的围护方案有土钉墙或复合土钉墙或素喷、放坡砼挂网护坡、钢筋混凝土灌注桩(至少二排)等,从本工程的环境与土质情况来说,这几种均可行,从经济与开挖深度角度考虑优先考虑土钉墙支护方式。
(2)就工程本身来说基坑降水改变了工程场地水、土体系的天然平衡状态,实质上基坑工程中的一切措施包括围护、止水、支撑、地基加固等都是用来弥补平衡状态的改变。
常见且较成熟的降水方案有轻型井点降水、管井(大口径)降水、电渗井降水等。
井点降水方案:
①井点降水以疏干基坑内的地下水为目的,主要降水含水层为上部的潜水含水层。
分析时除围护结构长度较短或其长度不足以深入到埋藏较深的隔水层时须考虑坑内外水力联系外,一般可将围护结构视为完全的隔水帷幕;②井点降水以降低基底以下承压含水层的水头,防止基坑底板隆起或突水导致流砂为目的,但不能足够保证其它各含水层(或不透水层)(俗称隔层土)对基坑开挖和降水效果的影响。
承压含水层一般埋藏较深,围护结构的深度不足以把基坑内外的承压含水层完全隔开。
其地下水渗流特征为:
基坑内外地下水连续相通,降水影响范围不大,如过度过快会引起坑外地面沉降;
管井降水方案:
从地下水分析、基坑开挖深度、地下水含水层位置及其含水量看,对本基坑开挖影响最大的为1层杂填土及3层粉土(设计坑底土层),该层土体渗透性较弱,但含水量较大,且基坑底最深部位位于该层土顶面,需采取合理措施进行地下水处理。
其作用有:
其一是了保证地下室的正常施工及满足抗浮要求;其二是确保基坑的正常开挖及基础浇筑时,地下水位低于坑底以下不小于0.5米。
(3)降水及基坑方案选择
考虑到土层自稳能力差,对基坑壁稳定性影响较大,应进行放坡开挖,基坑拟采用土钉支护方式,地下水处理采取大面积降水方案,具体做法为:
A、在原有循环水处理区轻型井点降水的基础上,在冷水池、清水池、废水池的基坑周边增加大口径(Φ315)管井降水。
东、西、南三面采用间距10米,深度12米管井降水;基坑内采用间距10米,深度10米管井降水(间距和深度已依据计算结果、以往降水经验及现场实际情况作调整)。
具体布置见附图。
B、在管井降水效果(井内水位已降至基坑底0.5米高程,局部试挖至基底未出现渗水现象)满足土方开挖条件后分先后实施两个标高区段内的土钉支护墙:
坡面做2排Φ48钢管土钉支护,长度分别为9.5米和6米,坡面用C20喷射砼内配Φ6间距250*250钢筋网。
具体做法见附图。
C、水泵房北段基坑开挖较浅,不设土钉支护墙;水泵房南段开挖较深,设置土钉支护墙。
第二部分施工方法
一、管井施工
1.井管制作及井管安装
降水井施工:
用两台滨洲150J型钻机钻孔成孔,孔径650mm,钻头直径550mm。
波纹井管外径为315mm,内径为300mm,长度为6000mm,上下PVC波纹管用胶带密封,铅丝扎紧,波纹与波纹之间用10号钻头,每隔10mm沿管长竖向全管段布置渗透眼。
管身外表面用60目的尼龙网布包裹,用塑料线均匀捆扎,形成滤网。
滤网四周用5-10㎜的瓜子片灌砂到自然地面以下1米处,形成滤砂隔层,上面用自然土回填至地面。
2.管井降水
根据管井布置图放线定位
安装机械设备,钻井成孔,井管安放,滤砂层填塞,水泵及进出水管安装。
现场施工人员5名,1名工作人员负责操作机械设备,2名工作人员负责泥浆打捞,及清理。
2名工作人员负责PVC波纹管打孔及下管摆放,滤料填实及自然土的回填。
钻孔或下管过程中如发生井壁塌陷现象,即用粘土将孔口填实重新施工。
摆放PVC波纹管时四周用扶正木扶正,确保PVC波纹管垂直。
管井安装结束后,在每口管井中及时放入0.75千瓦高扬程水泵抽水,排放到指定地点,并安排3名工作人员分3个班次轮流值班,确保降水达到施工要求。
并且在原有水泵数量的情况下多准备1.5千瓦高扬程水泵
台,以便在抽水设备出现问题时及时替换。
3.管井降水施工特别事项
A、本次降水采用滨洲150J小型钻机,设备总功率为20千瓦/小时;每台抽水用高扬程水泵功率为0.75千瓦/小时,共20台。
为保障设备在基础施工阶段能不间断抽水,因此在管井设备抽水运行过程期间需配置20千瓦发电一台,以便在主供电源停电时及时转换供电系统,确保降水过程连续有效。
B、因管井降水设备及轻型井点降水设备24小时不间断抽水,因此排水量较大。
同时,基坑降水期正值本地雨季,厂区西围墙外大面积农田排水均通过紧临基坑北侧边坡的明沟排水,且流量大。
此部分地表水在排放过程中渗入基坑北侧边坡土体内的速度较快,对基坑北侧的降水和边坡稳定影响极大。
因此,在基坑降水期间,除循环水处理区的东、南、西、北四面基坑外侧设置排水Φ300(东、南、西三面)、Φ100PVC(北面)波纹管外,尚应在基坑北侧沿已建的嘉源厂区围墙设Φ500PVC波纹管,并以此PVC波纹管为排水主管,将地表水及降水产生的水导排至张福河内。
(见附图)
C、降水原则:
结合实际需要,制定了如下降水原则:
①降水满足基坑干作业施工和建筑抗浮需要;
②满足条件①情况下抽水总量最小;
③满足条件②情况下材料用量尽可能少;
④降水引起的地面沉降不对周边建构筑物的运行产生破坏;
二、降水注意事项
1、轻型井点及管井降水需24小时不间断抽水,不得在基础土方回填完毕之前断抽。
2、轻型井点和管井安装位置须符合基坑围护及井点、井管布置方案。
3、采用的井点设备供电配套设施,应符合安全生产条例和有关安全规定。
三、土钉墙施工
3.1材料
(1)水泥:
采用32.5普通硅酸盐水泥;
(2)混凝土:
除特别注明外均为C20;
(3)钢材:
采用Φ6@250钢筋网片
(4)土钉:
采用Φ48*3.2钢管,
3.2混凝土护坡
(1)坡面喷射C20细石混凝土,水泥:
砂:
石为1:
2.0:
2.0(重量比);水灰比0.40~0.45;粗骨料粒径不大于12mm。
(2)面层厚度60mm。
安放钢筋网后一次喷射到位。
(3)喷射作业分段分片依次进行,喷射顺序应自下而上。
(5)喷射混凝土1天强度不得低于5MPa;3天强度不得低于10MPa。
(6)坡面砼养护7天。
3.3土钉施工
1.每一层土钉施工工作面的水位高程,控制在每层工作面以下0.5m。
2.开挖土钉施工工作面。
边壁采用小型机具或铁锹进行切削清坡,保证边坡平整。
3.在修整好的坡壁上埋设喷射混凝土厚度的控制标志。
4.清除坡面虚土,喷射第一层面层混凝土护坡,喷射时,自下而上,喷头与受喷面保持垂直距离0.6-1.0m,喷射厚度不小于40mm。
5.喷射混凝土终凝2小时后,应喷水养护,养护时间根据气温确定,宜为3-7天。
6.待面层混凝土终凝后,开始设置土钉。
7.按要求定出土钉孔并作出标记和编号。
8.钢管先作除油污,除锈处理。
沿长度方向焊上短段钢筋。
9.按照土钉打入的斜度制作一只操作平台,紧靠土钉墙墙面安放。
10.用气锤将加工好的钢管土钉按照计算角度打入。
11.在孔口处设置止浆塞及排气管,旋紧止浆塞使其与孔壁紧密贴合。
12.通过止浆塞上将注浆管插入注浆口,深入到孔底250-500mm处,注浆管连接注浆泵,边注浆边向孔口方向拔管,直至注满或排气管停止排气为止。
放松止浆塞,将注浆管、排气管与止浆塞拔出,用粘性土或水泥浆充填孔口。
13.铺设、绑扎面层钢筋网。
钢筋网与面层内连接相邻土钉端部的通长加强筋互相焊接。
15.喷射第二层面层混凝土。
16.待上层土钉注浆体及喷射混凝土面层达到设计强度的70%后,再开挖下层土方及下一层钢管土钉施工。
四、基坑降排水
(1)根据场地条件,基坑降水采用轻型井点与管井降水相互补充。
(2)降水和地表水均有组织排至张福河内。
(3)基坑顶部做好截水措施,防止地表水和基坑排水倒流回渗入基坑。
(4)护坡坡面设置泄水孔
五、工期计划
按要求日期内进场,管井施工工期为5天;抽水工期以基坑施工完毕,土回填至自然地面时间为准。
土钉墙施工工期为15天(根据土方开挖速度施工)。
六、现场人员配置
现场负责人
张继平王绍军
技术员
姜偲朱亚轩
安全员
陈祖建金雷
管井施工操作员
陈红明
土钉墙施工操作员
张飞
七、机械配置
机械名称
型号
数量
备注
1
小型钻孔机
滨洲150J
2
2
空压机
3
15KW/台
3
注浆机
压力0.35MPa
1
4
潜水泵
扬程30米
23
0.75KW/台
5
喷浆机
7.5KW/台
1
6
电焊机
1
第三部分计算书
5.1降水计算
1、本工程含水层1层填土、<2-1>及<2-2>粉土,基坑底最深部位已坐落于该层土顶面,由于该层土渗透性弱,含水量较大,为保证达到稳定基坑边坡、确保池体施工安全有序,结合以往降水经验,特依据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)进行管井降水有关计算。
①单管井出水量:
q=120πΥsl3√K
=120*3.14*0.048*9.53√0.047
=61.86(m3/d)
Υs-滤管半径(m)取0.048(考虑现场实际情况及降水经验,所选管径315㎜仅为满足水泵安装和抽水要求,实际计算管径取100㎜)
L-滤管长度,与含水层厚度一致,取9.5米。
k-渗透系数(m/d)取5.4*10-5(cm/s),即0.047(m/d)
降水影响半径:
R=2S√kH
=2*5.3*√0.047*9.5
=7.1m
s-基坑水位降深(m)按开挖最深4.8米以下0.5米,取5.3米
k-渗透系数(m/d),取0.047(m/d)
H-含水层厚度(m),取9.5米
基坑涌水量:
2(H-S)S
Q=1.336K
lg(1+R/r0)
K-渗透系数(m/d)
H-含水层厚度(m)
R-降水影响半径(m)
r0-基坑等效半径(m)
r0=0.29(a+b)=0.29*(64.7+22.6)=25.317(m)
Q=1.366*0.047*(2*9.5-5.3)5.3
lg(1+7.1/25.317)
=43.56(m3/d)
2、计算结果分析:
依据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)有关规定,上述计算结果中单井出水量q、降水影响半径R、基坑涌水量Q为管井计算中3个既独立又相互联系的重要参数。
其中单井出水量q为确定管径大小、水泵功率、管井数量的参数;降水影响半径R为确定降水效果、降水影响范围、管井间距的参数;基坑涌水量Q为确定管井数量的参数。
计算结果显示,由于本工程降水层渗透系数较小,因而管井降水计算中基坑涌水量Q仅只作为参考数据(管井数量n=1.1Q/q=1.1*43.56/61.86=0.77个,不满足降水基本原则),管井数量依据降水影响半径R和基坑周长即可确定。
3、管井高程及平面设计
管井按潜水完整井基坑远离边界设计,具体布置见示意图。
高程布置验算降水的影响范围r=10m
4、结论
根据以上计算结果及现场实际情况,为确保降水效果,管井平面间距控制为10m,井管长度在计算长度基础上分别加长至10米、12米。
5、降水降深验算
按照规范进行降深验算,确定本布置满足设计要求,即降水降深10m。
5.2、边坡计算
项目:
超级土钉
计算条件:
1.基坑安全等级为二级,重要性系数取1.0。
2.岩土体抗剪强度指标C、Ф值采用固结快剪指标
3.土压力计算根据半空间内的应力状态和土体极限平衡理论而4.采用朗肯土压力理论。
5.场地中的土层采用水土合算计算模式。
6.基坑顶部地面计算超载取q=20kPa;
7.本次基坑支护结构内力及稳定性计算采用“理正深基坑支护结构设计软件F-SPW<6.0版>”进行。
[设计简图]
[基本参数]
所依据的规程或方法:
《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99
基坑深度:
4.800(m)
基坑内地下水深度:
20.000(m)
基坑外地下水深度:
20.000(m)
基坑侧壁重要性系数:
1.000
土钉荷载分项系数:
1.250
土钉抗拉抗力分项系数:
1.300
整体滑动分项系数:
1.300
[坡线参数]
坡线段数1
序号水平投影(m)竖向投影(m)倾角(°)
11.7603.70064.6
[土层参数]
土层层数4
序号
土类型
土层厚(m)
容重(kN/m^3)
粘聚力(kPa)
内摩擦角(度)
钉土摩阻(kPa)力
锚杆土摩阻力(kPa)
水土
泊松比
变形模量
1
素填土
0.500
18.9
10.0
15.0
80.0
120.0
合算
0.250
7.000
2
粉土
2.600
25.2
10.0
15.0
80.0
120.0
合算
0.300
7.000
3
粘性土+粉土
2.800
26.8
10.0
15.0
80.0
120.0
合算
0.350
7.000
4
淤泥质土
3.600
44.7
10.0
15.0
80.0
120.0
合算
0.200
7.000
超载数1
序号超载类型超载值(kN/m)作用深度(m)作用宽度(m)距坑边线距离(m)形式长度(m)
1满布均布20.000
[土钉参数]
土钉道数2
序号水平间距(m)垂直间距(m)入射角度(度)钻孔直径(mm)
11.5001.70015.080
21.5001.30015.080
[花管参数]
基坑内侧花管排数0
基坑内侧花管排数0
[锚杆参数]
锚杆道数0
[坑内土不加固]
施工过程中局部抗拉满足系数:
1.000
施工过程中内部稳定满足系数:
1.000
[内部稳定设计条件]
考虑地下水作用的计算方法:
总应力法
土钉拉力在滑面上产生的阻力的折减系数:
0.500
圆弧滑动坡底截止深度(m):
0.000(m)
圆弧滑动坡底滑面步长(m):
1.000(m)
[局部抗拉设计结果]
工况
开挖深度(m)
破裂角(度)
土钉号
设计土钉长度(m)
拉力标准值Tjk(kN)
拉力设计值Tj(kN)
1
1.2
39.8
0
2
4.8
39.8
0
3
4.8
39.8
1
9.380
20.9
26.1
2
5.725
52.1
65.2
土钉设置:
上排土钉长度取9.5米,下排土钉长度去6.0米。
满足计算要求
[内部稳定设计结果]
工况号
安全系数
圆心坐x(m)
圆心y(m)
半径(m)
土钉号
土钉长度
1
1.306
0.541
5.847
3.410
2
0.750
-2.522
6.739
7.196
3
1.317
-2.522
6.739
7.196
1
4.939
2
5.225
[土钉选筋计算结果]
土钉号土钉拉力(抗拉)土钉拉力(稳定)计算钢筋面积配筋配筋面积
126.165.4218.01D18254.5
265.286.4287.91D20314.2
[喷射混凝土面层计算]
厚度:
60(mm)
混凝土强度等级:
C20
配筋计算as:
15(mm)
水平配筋:
d6@250
竖向配筋:
d6@250
配筋计算as:
15
荷载分项系数:
1.200
[计算结果]
编号深度范围荷载值(kPa)轴向M(kN.m)As(mm^2)实配As(mm^2)
10.00~1.507.7x0.635141.4(构造)113.1
y0.635141.4(构造)113.1
21.50~2.8031.8x1.888210.6113.1
y2.627299.9113.1
32.80~4.8051.6x1.015141.4(构造)113.1
y3.426401.8113.1
土钉材质:
上述计算表明Φ12满足土钉配筋要求。
为方便土钉加工及加快施工进度,拟用Φ48mm*3mm钢管代替Φ12圆钢;
48*48*3.14=7234mm245*45*3.14=6358mm2,
钢管截面积s=7234-6358=876mm2>113.1mm2满足要求。
[外部稳定计算参数]
所依据的规程:
《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)
土钉墙计算宽度:
10.000(m)
墙后地面的倾角:
0.0(度)
墙背倾角:
90.0(度)
土与墙背的摩擦角:
10.0(度)
土与墙底的摩擦系数:
0.300
墙趾距坡脚的距离:
0.000(m)
墙底地基承载力:
400.0(kPa)
抗水平滑动安全系数:
1.300
抗倾覆安全系数:
1.600
[外部稳定计算结果]
重力:
833.5(kN)
重心坐标:
5.409,1.721
超载:
164.8(kN)
超载作用点x坐标:
5.880(m)
土压力:
77.3(kPa)
土压力作用点y坐标:
1.258(m)
基底平均压力设计值101.2(kPa)<400.0
基底边缘最大压力设计值128.6(kPa)<1.2*400.0
抗滑安全系数:
3.988>1.300满足要求
抗倾覆安全系数:
58.620>1.600满足要求
第四部分附图
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- 特殊限制:
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- 关 键 词:
- 给水 处理 循环 水泵房 方案
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