基坑降水工程施工方案.docx

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基坑降水工程施工方案

基坑降水工程施工方案

一、工程概况、

1、工程基本概况

上海**区（**大厦）位于***路**路交汇处，由塔楼、裙楼及纯地下室组成。

塔楼为地下4层，地上61层，采用顺作法施工。

裙房为地上4层，地下4层，纯地下室为地下4层结构。

裙房及纯地下室采用逆作法施工。

本方案主要针对裙房地下室及纯地下室基坑逆作施工阶段的降水进行阐述。

逆作区域基坑开挖

面积约为11545㎡，基坑总延长米约550㎡，基坑开挖深度为17M左右。

本工程±0.000=+3.500米，自然地面相对标高均-1.000米，基础底板相对标高为

-16.70，底板下垫层厚200mm。

根据基坑开挖深度，按本工程操作顺序，裙楼及纯地下室基坑开挖前将进行轻型井点、深井管井降水。

由于本工程为逆作法施工，工艺复杂，工期紧，降水时间较短，故轻型井点，深井管井施工要精心安排、精心管理、认真施工保质保量地按期完成施工任务。

2、工程水文资料情况如下：

1）本场地地貌类型属滨海平原，现场地地势平坦，地面绝对标高为1.96~2.99M。

2）本场地第③层淤泥质粉质粘土层，夹薄层粉砂，易产生流砂、管涌等不良地质现象，施工时应采取适当的降水和止水措施。

3）本基地地下水属潜水类型，其主要补给来源为大气降水，水位补给随季节变化而变化，上海市年平均高水位埋深0.50M，低水位埋深1.50M，勘察期间所测得的地下水静止水位埋深一般在0.70~1.55M之间，其相应标高一般在1.94M~1.04M之间。

基坑围护设计水位取水位埋深0.50M。

4）拟建场地中第⑦层是上海地区第一承压含水层，第⑨层是上海地区的第二承压含水层。

本场地第⑦层和第⑨层之间分布第⑧层粘性土层，第一和第二承压水层之间被相对不透水的第⑧层阻隔。

5）据上海地区已有工程的长期水位观测资料，承压含水层水位呈周期性变化，水位埋深的变化幅度一般在3.0M~11.0M。

现场设置得承压水观测孔得到的承压水位埋深变化在5.10~6.46M之间。

经初步验算，本工程基底抗承压水头稳定性安全系数不能满足规范要求，需要采取承压水降压措施。

3、工程地质资料

本工程开挖范围内降水设计相关的工程地质特性如下表：

层号   土层名称   层厚   层底标高   土层描述   渗透系数（㎝/sec）

①    填土    1.00~1.843.90    1.91~0.69  -1.30    场地大部分区域地表为厚约20~30cm混凝土地坪，填土含大量砖石、煤渣等杂物，下部以粘性土为主，含水量杂物。

②    粉质粘土  0.70~1.652.40    0.04~0.72-1.24    含氧化铁条纹、铁锰质结核，局部夹粘土，土质由上而下逐渐变软；无摇震反应，土面光滑无光泽，干强度中等，韧性中等。

  7.0E-7

③  淤泥质粉质粘土  4.10~5.326.20    -5.19~-6.03-7.12    含云母，夹薄层粉性土；无摇震反应，土面光滑无光泽，干强度中等，韧性中等。

  2.0E-5

④ 淤泥质粘土    6.70~7.76  8.70    -12.46~-13.79-14.92    含云母、少量贝壳碎屑及有机质条纹，土质均匀；无摇震反应，土面光滑有油脂光泽，干强度高等，韧性高等。

  9.0E-6

⑤1-1  粘土    3.00~4.04  6.00    -16.19~-17.83

-19.02    含钙质结核、半腐烂植物根茎及有机质条纹，局部夹粉质粘土，无摇震反应，有油脂光泽、干强度高等、韧性高等。

    8.0E-6

⑤1-2 粉质粘土  6.70~7.97  9.40  -24.58~-29.74-26.43.52  含钙质结核、半腐烂植物根茎及有机质条纹，局部夹粘土及薄层粉性土；无摇震反应，土面光滑无光泽、干强度中等，韧性中等。

 8.0E-6

⑥ 粉质粘土    2.80~3.915.10   -28.56~-29.74-30.52   含氧化铁条纹、铁锰质结核，底部夹粉性土；无摇震反应，土面光滑无光泽，干强度中等，韧性中等。

    7.0E-6

⑦1 粉砂    6.50~7.66  8.80 -36.47~-37.39-37.95 局部含氧化铁，成分以云母、石英、长石为主；局部夹薄层粘性土及砂质粉土，土质不均匀。

  2.0E-4

⑦2  粉细砂  5.00~6.237.70  -42.47~-43.62-44.87  上部含氧化铁条纹，夹少量砂质粉土，成分以云母、石英、长石为主，土质密实。

   5.0E-4

⑧1  粘土  11.30~12.7014.00 -55.59~-56.29-57.48  含云母及少量有机质条纹，夹少量薄层粉砂，局部以粉质粘土为主；无摇震反应，土面光滑有油脂光泽，干强度高等，韧性中等。

⑧2 粉质粘土、粉砂互层  8.70~10.0111.50    -65.41~66.30

-67.92    含云母、有机质，夹较多薄层粉砂且向下增多，交错层理；摇震反应无~慢，土面粗糙无光泽，干强度中等，韧性中等。

二、本工程降水施工目的

在本工程基坑开挖深度为17m，基坑围护面积11545㎡，根据设计基坑围护方式采用两墙合一地下连续墙，顺嘴、逆作区域之间采用钻孔灌注桩、水泥搅拌桩止水帷幕等的形式。

根据上述水文地质特性，涉及的第③层，为淤泥质粉质粘土，夹薄层粉砂易产生流砂、管涌等不良地质现象，施工时采取轻型井点预降水措施，渗透系数为K=0.1；涉及的地基土层为⑤1-1为保证开挖基坑土体干燥，采用真空深井管井预降水，渗透系数K=0.005；涉及土层为⑦1粉砂层为第一承压水层，由于基底抗承压水头稳定性安全系数不能满足规范要求，采用坑外以及按施工顺序对主楼四周、中间设置深井管井对承压水降压。

根据本工程的基坑开挖及基础底板结构施工的要求，本次降水目的：

（1）疏干围护内的地层中的自由水，加固基坑外和坑底下的土体，提高坑外土体抗力，从而减少坑底隆起和围护结构的变形量，降低基坑外地下水对围护结构的压力。

（2）最大限度减少因基坑开挖而对周边环境产生的影响。

（3）增强土壤的固结强度及直立性，有利基坑内放坡开挖时土体的稳定性，防止纵向滑坡。

（4）疏干坑内地下水，方便挖掘机和工人在坑内施工作业。

三、本工程降水设计依据

  本工程降水依据以下内容进行设计：

①岩土工程勘察报告和基坑围护设计方案

②GB50027-2001《供水水文地质勘察规范》

③JGJ/T111-98《建筑和市政降水工程技术规范》

④GB50296-99《供水管井技术规范》

⑤GJ120-99《建筑基坑支护技术规程》

四、降水施工井位布置总体思路

**大厦第③层主要采用轻型井点进行预降水，护坡并疏干基坑内的地下水，地下室由于开挖面积大，不考虑局部深度较深，采用一级轻型井点降水措施；考虑第⑤、⑦层土体，对坑底产生不利影响，故采用真空深井管井降水措施及坑外等深井管井降水措施，根据施工具体前后时间及时安排管井施工、确保土方开挖顺利进行。

五、轻型井点施工设计

1、轻型井点涌水量计算

地下水位按埋深0.5~1.25米，取平均值0.5米，水位降低深度按S=6m由于本工程含水层较厚，基坑的出水量按潜水非完整大井公式计算：

计算公式：

（2He-s）×s    

Q=1.366K    ……………

（2）

LgR-LgA

式中：

Q：

基坑出水量，m3/d

K：

渗透系数（m/d）根据勘察报告取第③层淤泥质粉质粘土4.00E-5取渗漏系数K=0.1m/d

He：

有效带深度，m

S：

降水深度，m

R：

基坑换算半径，m，R=A＋Ri

A：

基坑换算半径，m，A=√F/π

Ri：

影响半径，m，Ri=1.95×S×√H×K

  R=1.95×6√8.87×0.1  =11.02m

A=√11545÷3.14=60.64m

R=11.02＋60.64=71.66m

Q=1.366×0.1（2×8.8-6）6  =  70.44  =972.9m3/d

          Lg71.66-lg60.64  0.0724

n=m×a  =1.1×972.9=283根

q      3.79

q=65π•d•L3√K=65×3.14×0.05×0.83√0.1=3.79m3/d

根据上式，结合现场的实际情况，相关水文参数取值如下表：

名称    K：

渗透系数

4.0E-5=0.1    He：

有效

带深度    S:

基坑水位深度    R:

降水影响

半径=1.95S√H.K    AA：

基坑等效半径=√F/π    基坑面积大厦（裙房及纯地下室）  0.1    8.87    6    11.02    42.2    11545

轻型井点数如下表：

楼号    基坑面积    涌水量Q（M3/D）    轻型井点套数    备注

大厦（裙房及纯地下室）    11545    972.9    22套×2    采用二级降水

2、根据本工程的实际情况，及计算基坑轻井采用二级降水（计算同上），一级施工前布设，第二级待混凝土楼板施工完成后在预留孔中布设（井点套数另定），轻型井点22套，布设深度6m（自然地坪开槽1.00×1.5m）实际布设深度为7.8m，根据降水坡度1：

10全面降水7天后，坑内水位将在坑底标高以下1.00m左右确保土方的开挖和底板砼的顺利浇筑。

3、本案决定在基坑内挖土流向分布轻型井点预降水。

采用JSJ60型真空射流泵机组，每组井点加真空，支管间距1.5米，预降水7-10天后即可开挖，视基坑情况稳定后方可拆出。

4、确定井点长度

井管的埋设深度H（不包括滤头）按常规设计

H＞H1＋h1＋IL

式中

H1：

井管的埋设面至基坑的距离（米）同时考虑总管接口在地面以下1.0米。

h1：

基坑轴线上降水的地下水位和基坑的距离一般不小于0.5米

I：

地下水降落坡度，环形井点为1/10，单排线状井点为1/5；

L：

井管至基坑边线的水平距离（米）

H≥6＋0.5＋1/10×10=7.5米，取7.8米

轻型井点点距设计为1.2~1.5米，详见“井点平面布置示意图”，井点滤水管埋设深度为7.8m。

以下采用加真空法进行施工。

六、深井管井设计    

1、深井井点涌水量计算公式：

（2H-s）×s    

Q=1.366K    ……………

（2）

LgR-LgA

式中：

Q：

基坑出水量，m3/d

K：

渗透系数（m/d）根据勘察报告取⑤1-1层粘土渗透系数为8.0E-6，K=0.005。

H：

含水层厚度m

He：

有效带深度，m

S：

降水深度，m

R：

基坑换算半径，m，R=A＋Ri

A：

基坑换算半径，m，A=√F/π

Ri：

影响半径，m，Ri=1.95×S×√H×K

深井单位长度进水量q

q=2πre√K

15：

进水总长度

L=Q

q：

群井每个过滤器长度

h。

=√H02-Q  •ln  A  

      πkn    n.r

r—深井井点半径

l—过滤管长度

n—深井数

2、深井管井计算

深井管井涌水量计算，

R=1.95×19.4√24.4×0.005=13.21m

A=√11545÷3.14=60.64m

R=60.64＋13.21=73.85m

Q=1.366×0.005（2×24.4-19.4）×19.4=3.896=43.3m3/d=0.00050m3/s

          Lg73.85-lg60.64    0.086

q=2×3.14×0.137×1√5.7×108=0.000138m3/s

15

L=5×104  =36.3m

  1.38×105

根据公式，结合现场的实际情况，相关水文参数取值如下表：

名称    K：

渗透系数8.0E-6=0.005    H:

有效带深度    S：

基坑水位深度    R：

降水影响半径=1.95S√H*K    A:

基坑等效半径

=√F/π    基坑面积

大厦（裙楼）  0.005   24.4  19.4 13.21  43.2  11545

利用公式分别计算基坑的出水量，并布深井井点数如下表：

名称  基坑面积    涌水量Q    过滤器总长度L    深井井点数    备注

大厦（裙楼）    11545    43.3    36.3    64    

承压水降压管井数15口，长度为38.00米，滤头长6米，外灌沙10米，上面全部用泥土填实，（8口设在基坑外围，7口设在主楼基坑周边），主楼基坑周边7口为逆作区域的承压观测井。

根据水头压力进行控制，本工程承压水头标高控制在7.5~11米。

七、深井管井的构造和设计要求

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，一般采用优质粘土或水泥浆封闭，其深度不小于2.00m。

2、井壁管：

深井管井的井壁管均采用φ273管径，3㎜厚焊接钢井管，钻孔500。

3、过滤器（滤水管）：

采用φ273管径，3㎜厚焊接钢井管，滤水管的直径和井壁管的直径相同。

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，直径和滤水管相同，长度为1.00m，沉淀管底口封死。

5、填砾料：

各井从井底向上至地表以下2.00～3.00m均围填中粗砂。

6、填粘性土封孔：

在中粗砂的围填面以上采用优质粘土围填至地表并夯实，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“深井管井结构图”。

八、成孔（井）施工工艺和技术要求

（一）管井施工工艺和技术要求

  成孔施工机械设备选用150型或200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，围填填砾、粘性土等成井工艺。

成井工艺流程如下：

1、测放井位：

根据降水井井位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，管外使用粘性土或草辫子封严，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、转盘和孔的中心三点成一线。

4、钻进成孔：

降水井的开孔孔径为φ500mm，均一径到底。

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：

钻孔钻进至设计标高后，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，孔底沉淤小于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、填砾料（中粗砂）：

填砾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调浆使孔内的泥浆从滤水管内向外由井管和孔壁的环状间隙内返浆，使孔内的泥浆密度逐步调到1.05,然后开小泵量按前述井的构造设计要求填入砾料，并随填随测填砾料的高度。

直至砾料下入预定位置为止。

8、井口封闭：

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厚粘性土止水，或采用水泥浆封孔。

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，可换用空压机抽水洗井，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，在降水井内及时下入潜水泵和接真空管、排设排水管道、地面真空泵安装、电缆等，电缆和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。

抽水和排水系统安装完毕，即可开始试抽水。

先采用真空泵和潜水泵交替抽水，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:

洗井及降水运行时使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。

（二）轻型井点施工工艺和技术要求

1、施工工艺流程：

定位→开沟→冲孔→下井点管→回填滤料→井点封口→安装总管→安装真空泵    调试→正式抽水→降水完毕拔井点支管

2、施工质量技术要求

1）施工中接受总包的监督检查。

2）冲孔时保持垂直度，确保支管、滤管安装正常，深度不得小于设计深度。

3）滤管下部要填30cm以上的滤料，回填滤料四周要均匀，防止泥浆进入井管内。

4）总管和支管连接做到密封不漏气，随时检查，措施及时。

5）抽水过程中，专人24小时值班，认真检查巡视井点设备的正常运转，发现问题及时抢修，确保井点抽水运转正常。

九、降水运行：

  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、抽水和排水系统能否满足降水要求。

  2）在降水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，及时降低连续墙内基坑中的地下水位，保证基坑的干开挖施工的顺利进行。

  2、降水运行

  1）基坑内的降水井应在基坑开挖前二十天进行，做到能及时降低基坑中的地下水位。

  2）坑内降水井抽水时，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，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）降水运行期间，现场实行24小时值班制，值班人员应认真做好各项质量记录，做到准确齐全。

  4）降水运行过程中对降水运行的记录，应及时分析整理，绘制各种必要图表，以合理指导降水工作，提高降水运行的效果。

降水运行记录每天提交一份，对停抽的井应及时测量水位，每天1～2次。

  3、降水运行的注意事项

  1）总包方应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）降水运行阶段应经常检查泵的工作状态，一旦发现不正常应及时调泵并修复。

  3）降水运行阶段应保证电源供给，如遇电网停电，有关单位须提前两个小时通知降水施工人员，以便及时采取措施，保证降水效果。

十、施工技术措施

（一）施工前期准备

1、针对本工程的特点，选择适合本工程施工条件及能满足本次降水技术要求的洗井、降水的机械设备（具体设备见“机械设备选用表”）。

2、排设排水管道和集水坑。

3、电缆线、配电箱排设和安装，布置要合理，不影响挖土施工作业。

4、施工前，对全体施工人员及管理人员做好本工程施工技术交底工作，施工的关键节点作详细交底，使全体施工人员明了本工程的技术要点，有的放矢的做好本工程各项工作。

（二）降水运行技术措施

1、降水运行开始阶段是降水工程的关键阶段，为保证在开挖时及时将地下水降至开挖面以下，因此在洗井过程中，洗井完一口井即投入一口，尽可能提前抽水。

2、降水的设备（主要是潜水泵和真空泵）在施工前及时做好调试工作，确保降水设备在降水运行阶段运转正常。

3、工地现场要备足潜水泵，数量多于井数的1～2台。

使用的潜水泵要做好日常保养工作，发现坏泵应立即修复，无法修复的应及时更换。

4、降水工作应和开挖施工密切配合，根据开挖的顺序、开挖的进度等情况及时调整降水井的运行数量。

5、降水运行阶段，电源必须保证，如遇电网停电，甲方须提前二个小时通知施工单位，以便及时采取其他应急措施，确保降水的效果。

十一、工期保证措施

1、为配合甲方的施工进度，我方确保成井施工、抽水试验和一切安装试抽水工作按甲方要求的进度进行，直至基坑顺利开挖结构底板完成后降压降水结束。

2、我方确保降水井在基坑开前20天完成成井和降水井安装工作，开始抽水，确保甲方工程进度，甲方应尽量提前安排我方进场时间。

3、施工进度计划

（1）根据钻井施工工艺的特点，单井施工要求连续施工，即从开孔到洗井不间断的作业，为加快施工进度，提高施工工效，本工程拟采用24小时连续施工。

依据本工程的勘察资料的分层情况及设计图纸的要求，结合本公司以往的施工经验，同时参考各种不可预见的地下障碍物及恶劣的气候因素等情况，本工程单机作业平均每1日成降水井1口，每日完成一套轻型井点。

（2）施工计划进度

结合我公司多年来钻井的施工经验，本次本工程降水井的每次施工计划工期如下：

①场地移交进场准备工作：

2天；

②设备安装及调试，试成孔施工及检测：

1天；

③成井施工：

按需；

④抽水试验：

按实际情况调整；

⑤降水：

按工程需要；

根据以上施工工期的测算，本工程成井施工总工期约为60天。

降水工程总工期为根据整个结构施工来定。

（3）进度保证措施

 ①加强生产计划和调度措施

负责生产的项目经理在开工前编出详细的月、周施工作业计划，额定出月、周应完成的实物工作量指标，并分解落实到钻机和班组。

作业计划应明晰、准确、符合工程实际情况。

每日、周及时检查计划执行情况，如计划执行不佳，及时分析原因提出切实可行的补救措施，逐日补回。

生产进度要抓住关键，全面统筹，协调各工种相互配合，对可能影响施工进度的不利因素（如临时停电、机械故障等），要有事前对策准备，保证生产连续性，确保特殊工序的连续性。

②保证物资供应措施

后勤部门及时组织进料，保证施工顺利进行。

根据日完成工作量编制井管、砾料的需用量。

现场有专人负责和材料供应部门联系，保证材料及时供应。

动力维修保养部门要加强对机械设备运行势态进行监护管理，使机械设备的施工过程中自始至终处于良好运转状态。

③加强员工管理，调动施工人员积极性措施

按作业班组的生产计划和质量标准和文明安全生产等主要指标，拟定按日、周、月进行考核的制度，严格执行奖罚条例，使生产、质量、安全和工资所得挂钩，以更好的加强生产第一线人员的责任性和积极性，确保工程按合同工期及时或提前完成。

十二、投入主要机械设备和材料

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1～2套钻机，本工程的主要机械设备配备见下表：

编号    名称