降水井施工作业指导书.docx
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降水井施工作业指导书
成都地铁4号线一期工程土建3标
降水井施工作业指导书
编制:
复核:
中铁二局集团有限公司
成都地铁4号线一期工程土建3标项目经理部
2012.02.10
目录
一、编制依据2
二、工程概况2
2.1地理位置2
2.1.1盾构始发井2
2.2、工程地质及水文地质2
2.2.1地形地貌3
2.2.2地质构造3
2.2.3岩土层特征3
2.2.4土层可挖性分级和隧道围岩分类4
2.2.5水文情况6
2.3设计概况7
2.3.3盾构始发井7
三.施工作业指导书7
3.1技术要求7
3.2主要施工方法8
3.2.1工艺流程8
3.2.2施工方法9
3.2.3成孔过程中泥浆处理措施10
3.2.4常见的质量通病和防治方法11
四、施工注意事项13
4.1一般项目13
4.2关键控制点13
五、安全、文明施工保障14
5.1安全要求14
5.2环保要求14
一、编制依据
《成都地铁四号线一期工程土建3标地质补勘报告》
《地下铁道工程施工及验收规范》GB50229-1999(2003版);
《西客站~苏坡立交站区间盾构始发井兼中间风井围护结构设计图》
国家、省、市、市安监站及成都地铁公司其他相关法律、法规等;
《地下铁道工程施工及验收规范》(GB50299-1999);
《建筑桩基技术规范》(JGJ94—2008);
《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB50202-2002);
《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2002);
二、工程概况
2.1地理位置
2.1.1盾构始发井
盾构始发井位于青羊区IT大道北侧空地内,周围建(构)筑物较少,最近建筑物距离始发井基坑约70米,超出基坑影响范围。
始发井周边无地下管线。
始发井结构南侧有一10KV架空线。
始发井旁IT大道车流量小。
始发井西端距清水河约40m。
盾构始发井地理位置图
2.2、工程地质及水文地质
2.2.1地形地貌
中坝站~西客站盾构区间隧道地处川西平原岷江水系I级阶地,为冲洪积地貌,地形平坦,地面高程515.26m~517.88m,最大高差为1.62m。
西客站~苏坡立交站盾构区间隧道地处川西平原岷江水系Ⅱ级阶地,为冲洪积地貌,地形平坦,地面高程513.25m~516.34m,最大高差为3.09m。
2.2.2地质构造
成都平原出于新华夏系第三沉降带之川西褶带的西南缘,界于龙门山隆褶带山前江油~灌县区域性断裂和龙泉山褶皱带之间,为一断陷盆地。
市区一带断裂构造和地震活动较微弱,历史上从未发生过强烈地震,从地壳的稳定性来看应属于稳定区。
工程位于龙门山东部边缘构造带。
成都市区距龙泉山褶皱带20Km,距龙门山褶皱带50Km。
历史上于2008年5月12日发生了汶川8.0级特大地震对场地区域内建筑、成都平原及周边构造未造成破坏。
2.2.3岩土层特征
2.2.3.1盾构始发井
1)第四系全新统人工填筑土(Q4ml)
〈1〉人工填筑土:
褐黄、灰黑等杂色,松散,稍湿。
由碎石、砂土、砖瓦碎块等建筑垃圾组成,其间重填粘性土。
分布于地表,层厚1.6m~11.0m。
靠近中坝站隧道右线位置填土较厚,是由原来道路施工回填所致。
该层在场地内普遍分布,该层土均匀性差,多位欠压密土,结构疏松,多具强度较低、压缩性高、受压易变形的特点。
2)第四系全新统冲积层(Q4al)
〈2-3〉粉质粘土:
褐黄色,软塑~可塑,含少量铁锰质氧化物等。
在场地内普遍分布,层厚0.50m~3.30m。
〈2-4〉粉土:
褐黄色,松散,稍湿,含少量铁锰质氧化物、云母等。
在场地内局部分布,层厚0.90m~2.20m。
〈2-5〉粉、细砂:
青灰色,松散,稍湿,含少量铁锰质氧化物、云母、石英等,分布于卵石层顶面或以呈透镜体状分布于卵石土中,厚度0.50m~1.50m。
〈2-6〉中砂土:
青灰色或褐黄色,松散,饱和,以透镜体形式分布于卵石土中。
场地内局部存在,层厚0.70m~1.80m。
〈2-8〉卵石土:
青灰色,褐黄色,湿~饱和。
卵石成分主要以岩浆岩、变质岩类岩石组成。
以亚圆形为主,少量圆形,分选性差,卵石含量60~85%,粒径以20~80mm为主,部分粒径大于100mm,最大粒径180mm,充填物为细砂,局部夹漂石,顶面埋深2.9~11.0m。
根据超重型动力触探试验成果及卵石含量,将卵石土分为松散卵石土〈2-8-1〉、稍密卵石土〈2-8-2〉、中密卵石土〈2-8-3〉和密实卵石土〈2-8-4〉,共4个亚层。
3)第四系上更新统冲洪积层(Q3al+pl)
〈3-8〉卵石土:
褐黄色,稍湿~饱和。
卵石成分主要以岩浆岩、变质岩类岩石组成。
以亚圆形为主,少量圆形,分选性差,卵石含量50~75%,粒径以20~80mm为主,个别粒径大于100mm,充填物为中砂,局部夹少量角砾或漂石,顶面埋深25.10~34.90m。
根据N120超重型动力触探试验成果及卵石含量,将该层卵石土均为密实卵石土〈3-8-4〉,共1个亚层。
2.2.4土层可挖性分级和隧道围岩分类
(1)土石工程分级
Ⅰ级松土:
包括砂层,即岩土分层代号〈2-5〉、〈2-6〉层。
机械能全部直接铲挖满载。
Ⅱ级普通土:
包括人工填筑土〈1〉,粉质粘土〈2-3〉,粉土〈2-4〉,松散卵石层〈2-8-1〉,稍密卵石层〈2-8-2〉。
机械需局部刨松方能铲挖满载,或可直接铲挖但不能满载。
Ⅲ级硬土:
包括冲洪积成因的中密卵石层和密实卵石层,岩土分层代号分别为〈2-8-3〉、〈2-8-4〉和〈3-8-4〉层,机械普遍刨松方能铲挖满载。
(2)隧道围岩分类
本标段隧道洞身通过的围岩岩土层代号为〈2-8〉。
隧道围岩分类根据实测的围岩弹性纵波数据划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类。
区间隧道围岩分级见下表:
区间隧道围岩分级表
层号
岩土名称
岩土特征
均匀性
开挖后的
稳定状况
围岩弹性纵波速度
围岩
类别
围岩
级别
<1>
人工填筑土
松散,稍湿
不均匀
易塌
438
Ⅱ
Ⅵ
<2-3>
粉质粘土
可塑
均匀
自稳性差
516
Ⅱ
Ⅴ
<2-4>
粉土
松散
均匀
自稳性差
532
Ⅱ
Ⅵ
<2-5>
细砂
松散,稍湿~饱和
分选性差,含少量圆砾
不能自稳
449
Ⅰ
Ⅵ
<2-6>
中砂
松散,稍湿~饱和
分选性差,含少量圆砾
不能自稳
463
Ⅰ
Ⅵ
<2-8-1>
卵石土
松散,稍湿~饱和
分选性差,含少量砂砾
自稳性差
539
Ⅱ
Ⅴ
<2-8-2>
卵石土
稍密,稍湿~饱和
分选性差,含少量砂砾
自稳性差
677
Ⅱ
Ⅴ
<2-8-3>
卵石土
中密,饱和
分选性差,含少量砂砾
自稳性较差
818
Ⅲ
Ⅴ
<2-8-4>
卵石土
密实,饱和
分选性差,含少量砂砾
自稳性一般
1004
Ⅲ
Ⅴ
<3-8-4>
卵石土
密实,饱和
分选性差,含少量砂砾
自稳性一般
1004
Ⅲ
Ⅴ
本区段隧道洞身位于卵石土夹砂层中,围岩基本类别为Ⅱ类(围岩级别为Ⅴ级)。
始发井地质情况剖面图
2.2.5水文情况
2.2.5.1盾构始发井
(1)地表水
根据调查,清水河由北向南穿过始发井西侧,距始发井约40米,区间隧道自清水河下穿过。
清水河属川西平原岷江水系,具丰富的地表径流,为本区段地下水形成提供了丰富的补给来源。
该段清水河宽约35m,河床深约4.8m,河身为人工条石U型河堤,边坡较稳定。
(2)地下水类型
本标段地下水主要为赋存第四系砂卵石地层中的孔隙型潜水。
第四系孔隙水主要赋存于第四系卵石土中,卵石土层结构比较松散,含水丰富,含水层厚度大于30m。
本标段基坑基本位于卵石土层中,受地下水影响较大。
施工时,应该采取降水措施。
(3)土层的透水性和富水性
①〈1〉人工填筑土层:
场地内广泛分布于地表,渗透系数差异较大。
②〈2-3〉粉质粘土、〈2-4〉粉土层:
为弱透水性,富水性较差,位于地下水位以上,渗透系数k=0.01m/d。
③〈2-5〉、〈2-6〉砂层:
呈透镜状分布,渗透系数k=10.0m/d,为强透水层,富水性好。
④〈2-8〉、〈3-8〉卵石土层:
广泛分布,渗透系数k=18.0~22.0m/d,为强透水层,富水性好。
(4)地下水腐蚀性评价
场地范围内场地土和地下水对混凝土及钢筋混凝土结构中的钢筋具有微腐蚀性,对钢结构有弱腐蚀性。
2.3设计概况
2.3.3盾构始发井
盾构始发井呈西北-东南走向,东端采用二层三跨钢筋混凝土框架箱型结构,西端采用三层三跨钢筋混凝土框架箱型结构,中间标准段采用地下一层矩形箱体结构。
结构外缘起讫里程为YDK21+194.151~YDK21+274.151,全长80m,最宽处26.1m,最大埋深24.8m。
本始发井基坑最深24.8m,盾构井盾构吊出段及盾构井两侧围护结构采用Φ1200@2000的旋挖桩,始发端洞门采用Φ1500@1800玻璃纤维筋桩。
桩插入基坑底面下3.5m,扩大段插入基坑下4.5m。
围护桩平面示意图
三.施工作业指导书
3.1技术要求
基坑工程施工降水的要求很高,如果不把地下水位控制在基底以下是无法保证安全和正常施工的,控制不当会造成基底土体隆起、围护结构整体倾覆及地面沉陷等严重后果。
施工降水必须要满足建筑工程基坑技术规范和地下地铁工程有关规范要求。
1、降水应使地下水位保持在基底以下0.5m。
停止降水时,必须验算涌水量和结构的抗浮稳定性。
当不能满足要求时,不得停泵;应在基坑回填土至原水位以上时方可停泵;
2、滤水段钢筋混凝土井管空隙率不应小于20%,滤料投放量不得小于计算量的95%;
3、抽水实施三班制,每班均需对各口降水井的流量和水位进行观测,及时反馈数据以便指导施工。
观测水位时,应在降水前观测初始水位高程,以后定期观测,雨季增加观测密度。
降水抽出的地下水含砂量应符合规定,发现含砂量过大或水质混浊应分析原因及时处理。
4、雨季施工时,地面水不得渗漏和流入基坑,遇大雨或暴雨时,必须及时将基坑内积水排除,并配备排污泵,随时启用。
3.2主要施工方法
3.2.1工艺流程
在场地提供工作面后马上准备施工人员、机械设备、材料进场进行施工,施工工艺流程如下:
3.2.2施工方法
1、定位探管
①井位施放时详细调查核实场区地下管线分布情况,当无法确定时可采用人工开孔的方法,当确认地下无各种管线后方可施工;
②为避开各种障碍物,降水井间距可作局部调整,但间距最大不应超过130%设计井间距;
③基槽土方开挖前,降水井的布设应已形成封闭或超前2倍基槽宽度。
2、钻机对中
将冲击钻机安装好后移至井位附近,核对井位,将钻头中心对准管井中心点,调节钻机垂直度,井身要做到一下要求:
①井径误差±20mm;
②垂直度误差≤1%;
③井深不小于设计深度。
3、成孔
先用人工埋设护壁管,护壁管装好后开始钻进成孔,钻孔采用泥浆护壁,施工时保持孔内泥浆高度,防止塌孔,孔深达到设计深度后终孔,钻进中应取土样并做好记录。
4、井管安装
井孔深度经验收合格后,用抽渣筒清孔,清孔后采用汽车吊吊装井管。
各节井管之间应同心并焊接严密,吊装时调整好井管中心位置与垂直度,井点管就位固定后,管上口设临时封闭。
5、填充滤料
井管吊放好后沿井管周围均匀投放滤料,滤料为8~10mm碎石,滤料填至井口下1m左右时用粘性土填实夯平。
滤料投放前应清孔稀释泥浆。
当投放滤料管口有泥浆水冒出或向管内灌水能很快下渗时为渗水性能合格;
6、洗井
采用空压机、活塞联合洗井,在空压机洗净之后再采用活塞洗井。
重复以上洗井过程,直至满足出水含砂率小于1/10000,以保证抽水设备正常运转及不致使泥砂带出会引起地层下沉。
①洗井要求达到“水清砂净”;
②下管、填充填料完成后应立即进行洗井,成井—洗井间隔时间不能超过8小时;
③采用隔离塞分段洗井,如果泥浆中含泥砂量较大,可先进行捞渣,再进行洗井;
④当常规洗井效果不好时,可加洗井剂浸泡后再洗井。
7、试抽
管井运行前进行试抽,检查抽水是否正常,有无淤塞现象,如情况异常,应进行检修。
8、正式抽降水
试抽正常后进行正式降水,基坑开挖至地下水位标高前的超前抽水时间不少于14天,水位没达到设计深度以前,每天观测三次水位,水位达到设计深度后,每天观测一次水位。
观测时记录水位、流量、含砂量,抽水过程中还应经常对抽水机械的电动机、传动轴、电流及电压等进行检查。
为防止因降水带出地层细颗粒物质造成地面沉降,抽出的水含砂量必须保证:
粗砂含量<1/5万;中砂含量<1/2万;细砂含量<1/1万。
9、停泵拔管
管井降水完毕后,可用起重设备将管井管口套紧徐徐拔出,滤水管拔出后可洗净再用,所留孔洞应用砂砾填实,上部500mm用粘性土填充夯实。
3.2.3成孔过程中泥浆处理措施
为了避免在降水井成孔施工过程中泥浆渗漏,给周围环境造成污染,对市民带来不便。
特制定以下泥浆处理措施:
1、在每口凿井机工作范围内安装铁皮专用泥浆池,如受场地限制无法安装铁皮泥浆池时,可采用砖砌式泥浆池。
2、在安装铁皮泥浆池时,池底四周必须采用膨胀螺丝固定,以防止泥浆池受侧压力的影响造成泥浆泄露。
3、在凿井过程中,工人必须随时观察泥浆池的稳定性以及泥浆液面标高,泥浆面必须低于泥浆池上口30cm。
4、在洗井过程中,必须采用泥浆泵及泥浆管将泥浆排放到挖好的沉淀池内,经沉淀后排入市政管道,严禁将泥浆直接排放到市政污水、雨水管道内。
5、每口井施工结束后,必须及时清理好施工现场,做好文明施工工作。
3.2.4常见的质量通病和防治方法
3.2.4.1基坑地下水降不下去
1.现象
深井泵(或深井潜水泵)的排水能力有余,但井的实际出水量很小,因而地下水位降下不去。
2.原因分析
(1)井深、井径和垂直度不符合要求,井内沉淀物过多,井孔淤塞。
(2)洗井质量不良,砂滤层含泥量过高,孔壁泥皮在洗井过程中尚未破坏掉,孔壁附近土层在钻孔时遗留下来的泥浆没有除净,结果使地下水向井内渗透的通道不畅,严重影响单井集水能力。
(3)滤管的位置、标高以及滤网和砂滤料规格未按照土层实际情况选用,故渗透能力差。
(4)水文地质资料与实际情况个符,井管滤管实际埋没位置不在透水性能较好的含水层中。
3.预防措施
(1)深井井管宜按下列程序施工:
井管测量定位→控井口、安护筒→钻孔→回填并底砂垫层→吊放井管→回垫井管与孔壁间的砂砾过滤层→洗井→安装深井泵(潜水泵)→安装抽水控制电路→试抽水→降水井正常工作。
(2)井深应比所需降水深度深6~8m;井管应垂直放在井孔当中,四周均匀填砾砂,砾砂应用铁锹下料,不允许用机械直接下料,防止砾砂分层不均匀和冲击井管。
砾砂填至井口下1m,然后用不含砂的粘土封口至井口面。
(3)在井管四周灌砂滤料后应立即洗井。
一般在抽筒清理孔内泥浆后,用活塞洗井,或用泥浆泵冲清水与拉活塞相结合洗井,借以破坏深井孔壁泥皮,并把附近土层内遗留下来的泥浆吸出。
然后立即单井试抽,使附近土层内未吸净的泥浆依靠地下水不断向井内流动而清洗出来,达到地下水渗流畅通。
抽出的地下水应排放到深井抽水影响范围以外。
(4)需要疏干的含水层均应设置滤管,滤网和砂滤料规格应根据含水层土质颗粒分析。
(5)在钻孔过程中,应对每一个井孔取样,核对原有水文地质资料。
在下井管前,应复测井孔实际深度。
结合设计要求和实际水文地质情况配井管和滤管,并按照沉放先后顺序把各段井管、滤管和沉淀管依次编号,堆放在井口附近,避免错放或漏放滤管。
(6)在井孔内安装或调换水泵前,应测量井孔的实际深度和井底沉淀物的厚度。
如果井深不足或沉淀物过厚,需对井孔进行冲洗,排除沉渣。
4.治理方法
(1)重新洗井,要求达到水清砂净,出水量正常。
(2)在适当的位置补打深井。
3.2.4.2基坑地下水位降深不足或降水速度慢
1.现象
(1)观测孔水位未降低到设计要求。
(2)在预定时间内达不到预定降水深度。
(3)基坑内涌水、冒砂,施工困难。
2.原因分析
(1)基坑局部地段的深井量不足。
(2)深井泵(或深井潜水泵)型号选用不当,深井排水能力低。
(3)因土质等原因,深井排水能力未充分发挥。
(4)水文地质资料不确切,基坑实际涌水量超过计算涌水量。
3.预防措施
(1) 先按照实际水文地质资料计算降水范围总涌水量、深井单位进水能力、抽水时所需过滤部分总长度、点井根数、间距及单井出水量。
复核深井过滤部分长度、深井进出水量及特定点降深要求,以达到满足要求为止。
深井布置应考虑基坑深度和形状,可沿基坑四周环形布置。
深井的井距一般15~20m,考虑本标段实际渗透系数大,间距有扩大。
在基坑转角处、地下水流的上游、临近江河等的地下水源补给一侧的涌水量较大,应加密深井间距。
(2)选择深井泵(或深井潜水泵)时应考虑到满足不同降水阶段的涌水量和降深要求。
一般在降水初期因地下水位高,泵的出水量大;但在降水后期因地下降深增大,泵的出水量就会相应变小。
(3)改善和提高单并排水能力,可根据含水层条件设置必要长度的滤水管,增大滤层厚度。
对渗透系数小的土层,单靠深井泵抽水难以达到预期的降水目标,可采用另加真空泵组成真空深井进行降水;真空泵不断抽气,使井孔周围的土体形成一定的真空度,地下水则能较快的进入井管内,从而加快了降水速度。
(4)基坑降水深度大于8m时,可根据分层挖土的情况采用二道以上滤管分层取水。
一般深井滤水管设在底部,抽水先抽滤管部位的下层水,上层水由水的重力作用通过土体的空隙往下慢慢渗透,从而降低地下水位,减少土体的含水率;这样土层越厚,降水需要的时间越长。
采用多道滤管则可缩短降水时间,但要注意每道滤管挖土暴露后要立即用毛毡或其他材料将其封闭,防止影响抽水效果。
4.治理方法
(1)在降水深度不够的部位,增设深井。
(2)在单井最大集水能力的许可范围内,可更换排水能力较大的深井泵(或深井潜水泵)。
(3)洗井不合格时应重新洗,以提高单井滤管的集水能力。
四、施工注意事项
4.1一般项目
⑴钻孔的垂直度应保证,符合成孔的技术标准要求。
⑵井管下沉前应清孔,井点埋设井底沉渣厚度应小于80mm,没有出水不畅或死井等情况
4.2关键控制点
⑴井中心距基坑边缘的距离 ,用冲击式钻机用泥浆护壁时为0.5~1.5m,用套管法时,不小于3m。
⑵井管系统各部件均应安装严密,不得漏气。
⑶安装井点管要垂直,并保持在孔中心,放到底后,在管四周分层均匀填砂砾或碎石滤层,并使密实,最上500mm用粘土填压。
井管高出地面200mm,以防雨水、泥沙流入井管内。
⑷管井降水宜采用双电路供电,避免中途停电或发生故障时造成水淹基坑、破坏基土。
在土方开挖后,应保持降低地下水位在基底500mm以下,以防止地下水扰动地基土体。
⑸井点成孔后,应立即下井点管并填入滤料,以防塌孔。
不能及时下井点管时,孔口应盖盖板,防止物件掉入井孔内。
井点管埋设后,管口立即插上吸引胶管,以防异物掉入管内堵塞。
井点使用应保证连续抽水,并设备用电源,以避免泥渣沉淀淤管及水位回升。
五、安全、文明施工保障
5.1安全要求
环保要求⑴冲、钻孔机操作时应安放平稳,防止机具突然倾倒或钻具下落,落成人员伤亡或设备损坏。
⑵已成孔尚未下井点前,井孔应用盖板封严,以免掉土或发生人员安全事故。
⑶各机电设备应由专人看管,电气必须一机一闸,严格接地、接零和安漏电保护器,水泵和部件检修时必须切断电源,严禁带电作业。
⑷成孔时,如遇地下障碍物,可以空一井点,钻下一井点。
井点管滤水管部分必须埋入含水层内。
⑸井点使用后,中途不得停泵,防止因停止抽水使地下水位上升,造成淹泡基坑的事故,一般应设双路供电,或备用一台发电机。
⑹对水位降低区域建筑物可能产生的沉降,应进行观察,并采取防护措施。
5.2环保要求
⑴钻孔桩施工中,大量废弃的泥浆应经泥浆分离器处理后,运往指定的废弃泥浆的堆放场地,并做妥善处理。
⑵施工中应注意避免灌注过程中孔内溢出的泥浆,应引至适当地点处理,防止污染农田及河流。
⑶生活场地和施工现场的生活垃圾,应集中堆放,及时在指定地点进行处理。
⑷冲击钻机施工噪声大,夜间施工对附近居民造成影响,应协调好关系。
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