基坑降排水及回灌施工方案.docx
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基坑降排水及回灌施工方案
1.1基坑降、排水及回灌施工
本工程采用冲击钻进水井钻机,此种钻孔方法的优点是:
设备构造简单,适用范围广,操作方便,所成孔壁较坚实、稳定,坍孔少,不受施工场地限制,无噪声和振动影响等。
但存在掏泥渣较费工费时,不能连接作业,成孔速度较慢,泥渣污染环境等缺点。
1.1.1降水井、回灌井设计
本基坑共布置20口降水井,3口备用井兼降水井,降水井设计深度为35m-38m,实管长度15m,滤管长度18m-21m,沉淀管2.0m,成孔直径为550mm,管径为273mm,单井出水量为80m3/h。
管井开泵后30分钟取水测试,其含砂量应小于1/50000,长期运行抽出的地下水含砂量应满足小于1/10万的设计要求。
降水井成井2~3口井后进行试验性降水,以校核水文地质参数。
2、回灌井
基坑东侧分布有多栋1-4F层既有建筑,天然地基,对变形敏感;基坑西南侧及西北侧深厚软土区紧邻市政道路。
为降低降水对其影响,在坑外设计回灌井。
回灌井平行于基坑或建筑物布置,共布置26口回灌井,间距约6~8m,井深24m-28m,施工时可根据现场情况在上述范围内调整,特殊情况及时与设计单位联系。
回灌井成孔直径为550mm,管径为273mm,实管长度7.0m-15.0m,滤管长度12.0m-16.0m,沉淀管1.0m,单井回灌量为10m3/h(240m3/d)。
3、降水维持期的施工要求
(1)安装好排水系统,采用管道排水,将抽出的地下水排入有排泄能力的市政排水系统,防止倒流。
深井出水管与周边排水钢管焊接,出水管每隔20米设置支撑钢架一个,用于支撑出水管。
排水钢管沿基坑周边布置,钢管直径400mm,壁厚8mm。
(2)配备有安全装置的供配电系统,供电量不小于300KW,并配备双回路电源,以便在主电源临时停电时,在10min内能继续供电抽水。
其它设备用电不得干扰降水用电或串入降水供电线路内用电。
为保障水泵运转和正常使用,对电机设备要配有补偿保护装置,在现场配备功率不小于300KW的柴油发电机2台。
(3)降水维持适宜采用分段分级降水,按施工期间水位标高、土方开挖深度、结构施工的进度及降水要求逐渐开启降水井数量,严格控制因降水引起的周边地层不均匀沉降。
(4)整个抽水维持期内,应当根据基坑的施工状况,进行信息法管理,以最适当的排水量,确保达到深基坑具有干燥的作业空间,严禁随意开启或关闭水泵。
(5)成立现场专班,作好各项记录,确保各抽水、排水和供配电系统的正常运行,发生设备等故障和基坑险情时,能及时反馈并采取有效措施加以排除。
(6)承台底板施工时,在管壁加焊两层止水圈,阻挡承压水沿井壁上涌;施工完毕后,采取“以砂还砂,以土还土”的原则,封堵井孔,并加焊封口钢板,关闭井泵后应及时将泵提出,并对管井进行填封,并确保填封质量。
1.1.2降水井排水管网布置
1.1.2.1降水井排水管网布置
根据工程周边道路分布和市政排水的布置,本工程降水井运营期间,抽排的地下水经Φ78壁厚为6mm的钢泵管排至基坑周边布设的Φ400壁厚8mm的钢管主排水管道,然后汇集于现场的沉淀池,经沉淀后排至市政下水道。
1.1.3施工方法及要点
1、施工流程及设备选择
插图45降水井施工流程图
按基坑降水设计的技术要求总体部署,根据现场地质条件,结合现场状况及周边环境情况,其施工设备采用2台~3台150型冲击钻机成孔。
按设计其降水井、回灌井、观测孔成孔直径Φ550mm,管径Φ273mm,降水井、回灌井、观测孔成孔深度24.0~38.0m。
根据施工工艺及工期要求,其主要设备配备如下表:
主要设备、机具一览表
序号
名称
型号或规格
单位
数量
备注
1
钻机
丰收150
台套
3
钻探成孔
2
钻头
φ300-φ600
个
9
3
深井潜水泵
200QJ80-33
200QJ20-26
台
23
26
抽水试验及维护,回灌回扬用泵
4
潜水泵
台
3
成井供水
5
电焊机
BX-500-2
台
3
井管制安及其它电焊用
6
吊车
15t
辆
1
外租
7
汽车
8t
辆
2
施工运输
8
手推车
辆
3
9
水位仪
CS3型
个
3
测动水位
2、施工方法
1、根据设计图纸要求,对降水井进行测量定位,并将钻机安放就位,井位应设立显著标志,井孔孔位测放位置误差不大于300mm。
2、挖泥浆池:
泥浆池的大小按井深、井数、排浆量综合确定,泥浆池可多井一池。
3、挖探坑、安装护口管,为清除井位下的砖渣、块石等障碍物,应在井位处挖探坑,探坑直径为900mm,并埋设护口管。
根据本工程的地质情况,护口管中心要与井孔中心重合。
护口管外壁与井壁之间间隙,应用粘土回填密实,以避免泥浆浸泡、冲刷而导致孔口坍塌。
4、钻机安放在稳固、平整的地基平台上,现场应采用冲击NJ-150钻机钻进成孔,必要时可用泥浆护孔。
5、冲击钻开孔时,起吊钻具对位,找出井孔中心,开挖井坑。
钻进放绳应准确适量,以保持垂直冲击。
在钻具未全部进入护口管内之前,应采用小冲程单次冲击,以防止钻具摆动造成孔斜或伤人。
6、现场一般采用地层自造浆进行护壁,要准备好充足的水源,水位应高于护口管下口至少0.5m。
如漏失严重时,应将钻具迅速提到安全孔段,及时查明原因,做出处理后再继续钻进。
7、下钻时,应将钻头吊稳定后,再导正下入井孔。
进入井孔后,不得全松刹车、高速下放。
8、钻具进入井孔后,应盖好井盖板,使钢丝绳置于井盖板中间的绳孔中,并在地面设置固定标志,以便钻进中用交线法测量钢丝绳位移。
绷绳在钻进中不得轻易变动。
9、提钻时,应缓慢提离孔底数米并确认未遇阻力后,再按正常速度提升,如发现有阻力,应将钻具下放,钻头转动方向后再提,不得强行提拉。
提钻时,应注意观察或测量钻进钢丝绳的位移,如偏移过大时,要查明原因,及时纠正。
10、钻进过程中如发现塌孔、斜孔等情况时,应及时进行处理。
发现缩孔时,应经常提动钻具修扩孔壁,每次冲击时间不得过长,以防卡钻。
11、钻孔完成后,要及时进行换浆处理。
现场用抽筒将孔底沉渣掏出,换入清水加以稀释。
换浆过程中,应使泥浆逐渐由稠变稀,不允许发生突变。
12、井管吊放
(1)本工程的井管采用壁厚为4.5mm的钢管。
下放钢管时,将预制好的井管设计要求的长度进行排序,并按要求包裹好钢丝网和尼龙网,用三角架分段下入孔内,分段焊接,直下到孔底。
(2)下放无砂混凝土管时,将井管放置在木制预制托底上,四周绑扎8#铁丝,缓缓下放。
井管接头处用玻璃丝布粘贴(以免挤入泥砂淤塞井管),竖向用4~6条30mm宽竹条固定井管。
13、填滤料
(1)降水井井管与孔壁之间0~17.5m填粘土球,17.5~31.5m(35.5m)m填滤料。
粘土球为直径20~40mm,滤料为直径2~3mm的圆砾。
(2)填料应均匀连续进行,并随时测量填料深度,严格按照设计要求高度进行填料。
现场施工时不得用装载机直接填料,应用铁锹下料,以防止不均匀或冲击井壁。
(3)洗井后,若发现滤料下沉量过大,应及时用滤料补填至设计要求高度。
插图46降水井及观测井结构示意图
插图47回灌井连接示意图
14、洗井
(1)洗井应在下管填料成井后8小时内进行,一气呵成,以免时间过长,护壁泥皮逐渐老化难以破坏,影响渗水效果。
洗井的质量标准是:
抽水稳定后,水中细砂含量应小于万分之一。
(2)现场进行洗井时,原则上是利用水泵抽取井管内的浑水,同时,用清水在孔壁处进行补给,使得孔壁的浑水逐渐稀释,最后达到洗井质量要求。
15、安装水泵
(1)安装和启动水泵前,应对泵的放气孔、放水孔、放油孔和电缆接头处的封头等进行检查。
(2)检查全部电路和开关合格后,先在地面上空转3~5min,并检查电动机旋转方向是否正确,均无问题后方可下入水中使用。
(3)下泵时,不得使电缆受力,应用绳索将电缆栓在水泵耳环上缓慢下放。
下入到设计深度后,应将水泵用绳索吊住。
(4)安装并接通电源,铺设电缆线和电闸箱,电缆线必须悬空吊住,不得与井孔壁接触和摩擦。
水泵安装应做到单井单控电源,并安装漏电保护系统。
16、铺设排水管网
17、正式抽水
(1)正式抽水前,对每口降水井进行试抽,核对含砂率和涌水量,并逐井验收。
(2)现场抽水施工,进行群井抽水试验后,分期分批启动降水井,动态降水,对每口降水井设置水表,监测每口井的涌水量。
应根据地下水位的变化情况、土方开挖及结构施工的总体安排,将降水运行细化为6个施工阶段。
(3)抽水时应连续不断进行,中途不应间断。
(4)抽水前应进行静止水位的观测,抽水初期应每天观测3次,当水位达到设计降水深度,且趋于稳定时,可每天观测1次,水文观测精度为±20mm。
(5)当降水井的水位降深满足现场施工要求时,可以停止降水;否则,不得停止降水施工。
16、封井措施
根据相关规定,深井降水完毕后应采取有效措施封堵井孔,避免承压水沿井壁上涌,具体措施如下:
(1)基坑底板施工完毕并达到一定强度后,为减小降水井抽降对施工及周边环境造成较大的影响,应根据施工季节的地下水位,在充分考虑底板的强度的基础上,合理调整开启井的数量,对不再开启使用的降水井及时封堵。
(2)降水井的封堵采用“先内后外,先深后浅”的原则,封堵前,先加大该井周边的降水力度,使待封井管内水位降至最低进行封堵,对最后封堵的降水井,应慎重处理。
(3)采取“以砂还砂,以土还土”的原则,封堵井孔,并加焊封口钢板;
(4)用粘土填充后井管以后,在基础底板以下3m位置采用和底板同标号的混凝土进行回填。
(5)基础底板施工时,在管壁加焊两层止水圈,阻挡承压水沿井壁上涌。
插图48降水井及观测井封井大样图
1.1.4回灌运行
回灌井成井完毕后,应安装回扬水泵,回扬水量应大于20T/h,当回灌井中砂清水静后加压检验回灌井成井质量,压力0.1MPA,要求回灌井周密闭完好,并记录单井回灌量。
1、回灌水质要求
回灌水体必须干净,不能是污染水体;回灌水体内不能有固体物质(如砂,土及其它杂质等)。
可用自来水或基坑降水外排水。
2、回灌工艺
A)回灌加压系统
一般自来水的压力为0.1MPa,当自来水的压力达不到0.1MPa时,在回灌过程中要求采取加压措施。
加压方法可选用下列两种方法中的一种:
一是通过大水泵抽取地下水或水箱内水体,向回灌井内回灌,回灌压力一般较高,压力的大小由水泵的流量和扬程决定;另一种方法是安装加压泵,对水体自然压力进行补偿,从而增加回灌压力。
B)回灌井系统管理要求
回灌井内回灌后会产生一定量气泡,大量气泡聚集在滤管周围会阻止回灌水进入含水层中,因此必须定期对回灌井进行回扬冲洗,要求回灌井在正式工作前必须在井内安装回扬水泵,定期抽水回扬;
回灌时,须排除井内空气,为防止气泡阻挡回灌水,在井口盖板上应安装排气阀;同时回灌井上应安装压力表及流量计,回灌水量与压力应由小到大,逐步调节到适宜压力;
回灌井口管壁外要求密封,确保回灌时不漏水,同时回灌压力不宜过大,当回灌流量不明显增加时,回灌压力不宜增加;
回灌井成井后应立即抽水,井外回填宜在数天抽水后再进行回填,确保回填密实性比较好。
因回灌时回灌水存在有一定压力,井口外围回填材料不能采用普通粘土回填,应采用素混凝土砼回填。
3、回灌系统管路及材料
回灌系统管路材料采用钢管,在本工程中利用排水干管及管中地下水进行回灌。
回灌井井口密封牢靠,在回灌过程中,进出回灌井的管道上应安装水表,压力表,回水阀等。
4、回灌运行
A单井回灌量先期采用10吨/小时,微压或自然回灌,当基坑降水过程中出现不均匀沉降、沉降加速或沉降总量较大时,在该部位采用加压回灌,加压回灌压力为0.03~0.08MPa。
B当基坑南侧、东侧回灌试验条件具备时应先进行回灌试验。
得出回灌试验结果后,确定该段合理的单井回灌量。
C运行时间
基坑开挖过程中应密切监测基坑周边沉降,当基坑降水引起的基坑外沉降比较大(或沉降加速度比较大)以及基坑外承压水水位降幅超过2.0m以上时,就应立即启动回灌措施。
D回灌水源
回灌水源主要以基坑降水井水或自来水作为回灌水,要求回灌水质达到标准,以免污染地下水及堵塞回灌井。
E水位监测
基坑降水及回灌系统启动前后均应及时对基坑内观测井和基坑外观测井水位密切监控,根据监测结果调节回灌系统运行。
F回灌注意事项
①回灌系统形成后应进行一次回灌系统试运行。
回灌系统的试运行应与降水系统的试运行同步。
试运行合格后方可进行基坑降水前土方开挖。
②回灌管理
回灌时,要求排除井内空气,以免阻塞回灌水流;
回灌时,必须安装压力表及流量表,灌水量与压力要由小到大,逐步调节到适宜压力;
回灌压力应严格控制,回灌水体必须干净;
后续施工工序禁止影响回灌井效果及运行。
1.1.5降水维持期的技术要求
1、配备有安全装置的供配电系统,供电量不小于240KW,并配备双回路电源,以便在主电源临时停电或发生故障时,在10min内能继续供电抽水。
其它设备用电不得干扰降水用电或串入降水供电线路内。
为保障水泵运转正常,对电机设备要配有补偿保护装置。
2、整个抽水维持期内,应当根据基坑的施工状况,进行信息法管理,确保排水量能够使深基坑具有干燥的作业空间和足够的稳定性,严禁随意开启或关闭水泵。
3、成立一套强有力的管理和抢修班子,作好各项记录,确保各抽水、排水和供配电系统的正常运行,发生设备等故障和基坑险情时,能及时排除。
4、鉴于深井降水在基坑施工中的重要性,因此降水井及相关构件的保护尤为重要。
由于降水井井管一般直径273mm,壁厚5mm,管材强度经不起一些机械设备的碰撞和冲击,降水施工必须保证井管连接的焊接质量并采取一定的保护措施。
(1)坑内所有降压深井的孔位根据深基坑的支撑图正确定位,不能与设计的支撑相碰,并最终固定在支撑附近,土方开挖的过程中,降水井随开挖深度按照4m一节拆除,拆除后必须按照首次安装设备的程序重新安装抽水泵等设备。
(2)对每口井及灯笼架处设置醒目标志,并且对可能受车辆行走的电缆线以及管路部位加以防护,并且抽水人员加强对现场的巡视力度。
(3)随着土方开挖的加深,降水井井管暴露高度将逐步加大,沿井管周边焊接加劲钢筋加强,与支撑距离较近地段,可采用钢管或钢筋将井管与支撑有效联接,为防止降水井井管悬立过高弯折引发安全隐患。
(4)土方采用挖土机械开挖至降水井及灯笼架周边时,要采用对称均匀的方式逐步开挖,降水井周边0.5m范围内预留土体采用人工挖除,防止挖土机械碰撞降水井井管、灯笼架受损或因晃动导致管井周边渗水或承压水涌出。
(5)如果降水井遭受碰撞井管周边出现渗水现象或承压水涌出,应立即在井管周边反压回填,同时开启周边降水井,加大其抽排力度,降低承压水水头,并采用双液注浆对管壁松动土体进行有效加固后方可进入下一步工序。
(6)由于基坑施工属于综合性施工,各种施工机械交叉作业时要避免碰撞损坏降水设备、供电线路以及相关排水管道。
6、在浇筑基础底板前,应作好止水钢板的安装,确保承压水不会沿着管壁渗入地下室。
7、严禁各种施工机械碰撞损、坏降水设备、供电线路,排水渠道要保持畅道,不得向渠道内倾倒垃圾及堆放物品。
不得损坏降水设施。
1.1.6降水井、回灌井施工注意事项
1、雨期期间,基坑内积水通过坑底周边设置的300mm宽排水沟汇集至集水井,采用潜污泵集中抽排至主排水管道,基坑回填后地下室内积水采用潜污泵从地板集水井集中抽排至主排水管道,经排水管网排入市政管网。
基坑周边地面应硬化,沿基坑周边设置宽300mm深400mm的排水明沟,并做300mm高挡水墙,挡水墙沿托台内侧砌筑,防止雨水期间,基坑周边雨水、积水等对基坑内形成倒灌。
2、钻井施工期间遇大雨、雷电天气有碍工作时,应将钻具提至安全孔段、做好泥浆护孔后暂停工作,并切断电源。
3、为防止异物掉入井中,堵塞井孔,井口应加盖保护。
4、预备一定数量的潜水泵及深井泵,及时替换发生故障的水泵。
5、现场应采用双路供电或备用发电机,以备停电时也能够保证正常降水施工。
1.1.7基坑周边地表明排水施工
基坑排水工作按排水时间及性质分为两部分:
1、基坑开挖前的初期排水,包括基坑积水和降水的排出;2、基坑开挖及建筑物施工过程中的排水,包括基坑渗水、降水及施工废水等;
1)初期排水,施工中采用离心式水泵,将基坑内的水抽至外排水沟内,再用外排水沟排出;
2)基坑开挖及建筑物施工过程中的排水,基坑渗水和降水由基坑内暗渠或坑底排水沟以地表径流的方式汇聚到基坑内集水坑,通过离心式水泵将水抽至坑外排水沟,再由坑外排水排出。
3)对基坑坡顶周围2m范围内的地面用厚100mm的C20素砼硬化并做反坡,坡率0.5%,
4)在有条件位置距基坑坡顶1.0m处修筑排水沟,截面尺寸300*200mm,C15素砼浇筑,按照3%坡率流入集水井。
局部离围墙较近无法设置排水沟时,将边坡上口与围墙间采用砼硬化做成反坡,与围墙形成内沟排水。
5)在冠梁上方基坑顶部砌筑300高挡水墙,在挡水墙设置排水沟和集水坑,避免地表水、冠梁顶放坡处水流入基坑,排水沟截面宽300mm,最浅处深度200mm,坡度0.5%。
集水坑截面800×800mm,深度800mm;
插图4-9基坑排水平面布置图
插图4-10集水井、排水沟大样图
1.1.8基坑内排水
基坑开挖过程中,可根据基坑开挖实际情况在基坑内设置临时集水坑及排水坑槽,在下一层土方开挖施工时挖除临时集水坑及排水沟槽,再根据开挖实际情况重新设置临时集水井。
雨期期间,基坑内积水通过坑底周边设置的300mm宽砖砌排水沟汇集至集水井,采用潜污泵集中抽排至主排水管道,基坑回填后地下室内积水采用潜污泵从地板集水井集中抽排至主排水管道,经排水管网排入市政管网。
基坑周边地面应硬化,沿基坑周边设置宽300mm深400mm的排水明沟,并做300mm高挡水墙,挡水墙沿托台内侧砌筑,防止雨水期间,基坑周边雨水、积水等对基坑内形成倒灌。
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