顾村C2-3地块降水技术方案.doc

宝山顾村镇C-5单元C2-3地块基坑降水技术方案编制单位：上海弘韬建设发展有限公司编制日期：二一四年五月第七章 基坑降水7.1概况本项目位于上海宝山顾村镇，北临潘广路，东临丹霞山路，南接沪联路，西临陆翔路。本项目分为A1、A2、B1、B2、C1、C2六个区域，其中A2区为地下1层区域，其余均为地下2层区域。A2区基坑面积为4515m2，挖深为6.4m；A1区基坑面积为16663m2，挖深为10.25m；B1区基坑面积为3675m2，挖深为10.25m；B2区基坑面积为2139m2，挖深为10.25m；C1区基坑面积为2540m2，挖深为10.25m；C2区基坑面积为4171m2，挖深为10.25m；地下1层区域的围护采用钻孔灌注桩结合水泥搅拌桩+一道钢筋混凝土支撑的形式；地下2层区域的围护采用钻孔灌注桩结合水泥搅拌桩+二道钢筋混凝土支撑的形式；7.2降水目的及方案选择 降水目的为：(1) 根据分阶段、分层开挖施工进度，分层降低基坑内地下水位到基坑开挖面以下0.51m，为基坑开挖提供良好的干施工环境，以保证施工机械和工作人员的顺利作业。最终将地下水位降低到基坑底0.51.0m以下。(2) 通过及时疏干基坑内地下水，改善基坑开挖的土体性状，提高土体固结强度，为稳定边坡、减缓基坑的变形，满足施工要求的目的。(3) 通过及时疏干基坑内地下水，防止开挖过程中产生管涌、流砂等不良现象发生，保证施工顺利进行。(4) 降低承压含水层的水头，减小对基坑开挖的影响。降水对策：由于本工程面积超大，地下1层基坑（A2区）开挖深度为6.40米；地下2层基坑（A1、B1、B2、C1、C2区）开挖较深，深度为10.25米；开挖范围内主要以粘土和粉质土为主。粘土的土质较差，土体含水量较高，渗透性小，如果没有强有力的降水措施，当基坑开挖至该层土时，地下水在水头差产生的动水压力作用下易发生土体流变、隆起现象，严重的可以导致坑壁坍塌，坑底失稳。粉质土的地下水在水头差产生的动水压力作用下易发生流砂和坑涌现象。为了提高基坑的安全、可靠性，提高被动土的强度和刚度，减小围护的变形,以及我公司类似的工程降水经验，本工程宜采用真空负压复合降水的深井降水方法；针对以上情况，综合降水效果、施工方便程度、降水工期、降水深度、成本及后继施工搭接和类似工程的降水成功经验等因素，鉴于以上情况该工程又靠近地铁，故基坑单井影响半径在8.5米内为宜，即单井影响面积为230；根据本工程土质较差、土体间隙水较丰富的特点，我们将采用每台真空泵抽三口疏干井的抽真空方法来确保真空效果，来增强疏干井的汇水能力。根据地质堪察报告可知，场地内存在着微承压含水层，影响本工程有关的承压含水层为第层承压含水层，根据上海地区承压水头长期观测资料和类似工程经验，承压水头埋深一般为311米之间，呈年周期变化，本工程承压含水层顶板最浅埋深为18.8米左右，承压水头为3.653.80米。本工程经计算承压水对基坑的开挖产生影响，需降水减压。本工程基坑开挖深度较大，地下二层基坑普通区挖深为10.25m、电梯井挖深为13.75m（暂定），需考虑承压水顶托力对基坑底板稳定性的影响，进行稳定性验算，防止高水头承压水从最不利点产生突涌，对基坑造成危害。基坑底板安全稳定性，可按下式进行验算。hss Fwhw式中：F基坑底面突涌安全系数（取1.05）；hs基坑底面至承压含水层顶板之间的距离（m），计算时，承压含水层顶板埋深取最小值（m）；hw承压含水层顶板以上的承压水头高度（m）；s基坑底面至承压含水层顶板之间的土的层厚加权平均重度，取18.0N/m3；w地下水的重度（取10.0kN/m3）。 根据本工程岩土工程勘察报告，承压水含水层层顶最浅埋深为18.80m，承压水水位为实测的3.65m。当承压含水层顶板处上覆土压力等于承压水的顶托压力（安全系数为1.05）时，可计算出临界开挖深度（即需要开始降压的开挖深度），即：Fwhw hss 基坑挖深为10.25米和13.75米（电梯井），承压含水层埋深取最不利工况的19.8m，承压水头取3.65米（取最不利工况的数据组合）。当挖深10.25米普通区域时：承压含水层上覆土压力计算:Hs（18.8 10.25）18153.9kPa承压水的顶托力：hw（18.8 3.65）10151.5kPa安全系数：153.9kPa/151.5kPa1.01（1.011.05）故本标高区域的基坑开挖时是不安全的，验算出的安全系数1.01小于标准的1.05。当电梯井深坑挖深13.75米区域时：承压含水层上覆土压力计算:Hs（18.8 13.75）1890.9kPa承压水的顶托力：hw（18.8 3.65）10151.5kPa安全系数：90.9kPa/151.5kPa0.60（0.601.05）故本标高区域（电梯井处）的基坑开挖时是不安全的，验算出的安全系数0.60小于标准的1.05。对于承压水含水层有： 1.0510 (18.8-3.65)（18.8-h0）18.0则 h09.96m即：静止承压水位埋深在3.65m的情况下，当基坑开挖深度大于9.96m时，需降低承压水水位，降至10.14米以下即可确保基坑的安全开挖。根据地勘报告提供的资料，层初始水位埋深按3.65m考虑，根据上式计算，开挖深度hs对应的承压水安全水位埋深D，详见下表： 表 基坑开挖深度hs与安全水头埋深D对应关系表序号开挖区域基坑开挖深度（相对标高）(m)安全水位埋深(m)水位降深(m)1第一道支撑底1.90（-2.60）/2第二道支撑底6.90（-7.60）/3垫层底10.25（-10.95）4.150.504塔楼电梯井13.75（-14.45）10.146.49在开挖到最后一层土前要开启减压井，将水位控制在10.14m以下，能够确保不会突涌。降水时必须注意一些不确定性的风险：坑内深层承压水勘察孔，围护的渗漏事故，坑内深层监测孔等，所以要求坑内降水最大能力能够将承压水位控制在基坑成以下1.0m为宜。根据以上计算可知，本工程需布设42口减压井（含7口承压水观测井）。（见平面图）同时考虑到降承压水对周边环境可能产生影响，为了把影响控制在最低程度，所以在基坑外四周布设21口回灌井，平时兼做承压水观测井、减压备用井。（详见平面图）7.3基坑降水方案的确定 基坑疏干将采用真空负压复合降水的降水措施，水位要降至基底0.5m1.0m以下，方可达到设计开挖要求，要持续降水，以确保基坑的稳定，布设减压井将采取减压降水措施，同时坑外布设回灌井；7.3.1 疏干井降水有关计算(1) 本基坑的止水帷幕，基本隔断了基坑内地下水与基坑外地下水的水力联系，因此降水不考虑周围地下水的补给。 坑内降水井数量n的计算降水井数量n = A / a井式 中：n 井数(口)； A 基坑降水面积 (m2)； a井 单井有效抽水面积 (m2)；(2) 根据本工程的土层特点和我们邻近工程的降水施工经验，本工程的疏干井单井影响面积宜控制在230m2左右，故取230m2；（3）坑内疏干井数量按下式确定： n = A / a井 式中：n 井数(口)； A 基坑需疏干面积 (m2)；a井 单井有效疏干面积 (m2)；即：A2区基坑面积为4515m2布设20口，井深为13.0m；A1区基坑面积为16663m2布设73口，井深为16.50m；B1区基坑面积为3675m2；布设16口，井深为16.50m；B2区基坑面积为2139m2；布设10口，井深为16.50m；C1区基坑面积为2540m2；布设11口，井深为16.50m；C2区基坑面积为4171m2；布设18口，井深为16.50m； 为了正确有效指导疏干井的抽水运行，及时测量潜水水位，方便土方的开挖，每个分区需布设1口观测井，计6口；总计154口。整个工作量如下表所示：井类型数量(口)孔径（mm）井径（mm）滤管长度(m)井深(m)备注A2区疏干井20650273613疏干A2区潜水观测井1650273613观测A1区疏干井73650273716.5疏干A1区潜水观测井1650273716.5观测B1区疏干井16650273716.5疏干B1区潜水观测井1650273716.5观测B2区疏干井10650273716.5疏干B2区潜水观测井1650273716.5观测C1区疏干井11650273716.5疏干C1区潜水观测井1650273716.5观测C2区疏干5疏干C2区潜水观测井1650273716.5观测减压井（含承压水观测井）42650273627降压坑外回灌井21650273627回灌7.3.2 井点平面布置深井布置距离围护一般控制在7.5m左右，井与井之间距离正常控制在14.0m以内，平面呈棋盘式布局，布置的位置应避开工程桩及土体加固区。7.3.3 井点剖面布置1、A2区疏干井（观测井）：根据挖土深度及降水需要和1：10的水力坡度，疏干井统一深度为13. 0米，其中滤水管长为6.0米（分一道设置，上段为2米，下段为4米），井口以地坪上50为准，扣除1：10的水力坡度影响，此深度可以满足基坑挖深的要求（见剖面图）。 A1、B1、B2、C1、C2区疏干井（观测井）：根据挖土深度及降水需要和1：10的水力坡度，疏干井统一深度为16. 5米，其中滤水管长为7.0米（分两道设置，上段为3米，下段为4米），井口以地坪上50为准，扣除1：10的水力坡度影响，此深度可以满足基坑挖深的要求（见剖面图）。2、减压井（含承压水观测井）、回灌井：由地质勘查报告可知第层土层顶板在18.8米左右，所以滤水管上部井管长度为20米，根据勘查报告和我公司以往经验，滤水管长度为6米，下部再加1米沉淀管，故减压井、回灌井深为27米（见剖面图）。真空负压复合降水组合见下图：7.3.4主要施工机械及材料配备主要机械设备配备表序号机械设备名称规格型号单位数量单机功率备注1水井钻机8QZJ160台515Kw2泥浆泵BW200台515 Kw3真空泵JSJ-60台507.5 Kw4潜水泵QDX3-32-0.75台1580.75Kw5井管273M按需6滤水管273M按需7移动电箱40A只508移动电箱15A只209滤料石屑m3按需7.3.5施工进度疏干井每天可完成约5口，减压井回灌井每天完成5口，全部完成施工任务约需22天左右，详细施工进度计划见下表施工进度计划表阶 段工作量施工进度(24个工作日)1天22天根据基坑施工需要且不宜少于3周降水运行、观测1天人员设备进场施工准备疏干井观测井减压井回灌井154口73口预降水观测降水管理人员设备出场说明：疏干井安装完成一口，即运行一口，及时进行降水管理。7.4其他注意事项(1) 在电路、管路等安装完毕正常抽水条件下，预降水约3周，即可进行首批土方开挖。在土方开挖的同时，继续进行降水，将水位降到每层土方开挖面以下1m。(2) 井位布置在具体施工时应避开工程