城际轨道交通xx站房及配套工程基坑降水方案(地铁轨道).doc

新建x至x城际轨道交通x站房及配套工程 基坑降水方案目 录一 工程概述21 编制依据22 工程概况23 地质条件4二 降水目的、难点及对策81 降水目的82 降水工程难点分析83 降水对策8三 降水设计91 基坑底板稳定性分析与计算92 减压分析计算103 沉降分析154 疏干井分析计算18四 施工工艺及技术要求201 成井工艺及技术要求202 回灌工艺及技术要求25五 降水井运行281 降水试运行283 电路系统布置304 排水及回灌系统布置315 井管保护31六 降水应急预案321 概述322 应急预案工作流程323 应急预案内部救援队伍和物资334 应急预案的启动345 应急抢险、救急措施346 对现场及临近建筑物和市政管道、管线等安全保护措施367 周边管线位移报警37七 封井38八 安全生产与文明施工 .39一 工程概述1 编制依据1) 供水水文地质勘察规范（GB50027-2001）。2) 供水管井设计施工及验收规范（CJJ10-86）。3) 建筑与市政降水工程技术规范（JGJ/T111-98）。4) 建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）。5) x市香洲区拱北广珠城轨x站地下交通换乘中心场地岩土工程详细勘察报告(广东省x工程勘察院，2009 年9月5 日)。6) x城轨地下交通换乘中心项目工程施工图2 工程概况工程位于x市拱北口岸西侧，北侧为x市主要东西向交通干道昌盛路；西侧为桂花南路；南侧为澳门特区与x的界河；东侧为拱北口岸和通往澳门的车行和步行通道，周边高层建筑密集，交通十分便利,（详见图1-1）。图1-1 工程平面概况图本工程地上为两层，基坑长约353m，宽约101m，总面积约37000m2，0.00标高为3.973m，场地经人工回填整平，整体平坦，最高地面高程4.08m，最低地面高程2.89m，平均地面高程3.52m。场区内目前建（构）筑物主要有：边检站废旧基坑、拱北公安分局、金口岸度假酒店、现有的澳门车辆出入通道、澳门车辆出入通道一号岗、x市口岸办公室拱北口岸办事处等。澳门车辆出入通道两侧有大量地下管线，有一条铸铁供水管（200mm），埋深1m，一条绿化供水管（40mm），埋深0.1m，一条废弃水泥管（150mm），埋深1.7m；一条绿化供水管（40mm），埋深0.3m，一条铸铁供水管（800mm），埋深1.3m；有一条铸铁供水管（200mm），埋深1m，一条中国电信通信光缆（110PVC管包裹），埋深0.5m，一条绿化供水管（40mm），埋深0.1m，一条废弃水泥管（150mm），埋深1.7m，一条消防水管（120mm），埋深1.3m；一条绿化供水管（40mm），埋深0.3m，一条铸铁供水管（800mm），埋深1.3m；另在道路两侧电缆沟内发现有输电线、中国移动、中国联通通信光缆。本工程0.00m相当于绝对标高+3.973m，自然地坪绝对标高约+3.573m,相对标高为-0.40m。基坑开挖深度详见图1-2。图1-2 开挖工况图本工程基坑分为3个区，其中1区和3区开挖深度局部达14.20m,北部2区基坑开挖深度为11.20m。基坑分区见图12。基坑周边围护体为地下连续墙，北侧地下墙为26m,南侧及两侧地下连续墙深度为30m。本项目为深大基坑，且周边管线很多。为确保本项目基坑以及管线等公共设施安全，拟采取分区、分层、分段、限时施工，开挖要求如下：1、三个区同时第一层土分段、限时开挖至-2.40，相当于开挖深度为2.0m，分段、限时浇筑第1道混凝土支撑。 2、待第一道支撑达到强度后，三个区同时第二层土分段、限时开挖至-7.40，相当于开挖深度为7.0m，分段、限时浇筑第2道混凝土支撑。3、第二道支撑浇筑完毕并达到设计强度后，剩余土方开挖要求： 分区2基坑分段、限时开挖至-11.60m（相当于开挖深度为11.2m），随后浇筑分区2的底板及承台； 分区1基坑分段、限时开挖至-10.30m，随后开挖分区1的坑中局部深坑至-11.60m（相当于开挖深度为14.2m），浇筑分区1的底板及承台； 分区3基坑分段、限时开挖至-10.30m，随后浇筑分区3的第三道钢筋砼支撑以及其牛腿； 分区1的底板达到强度80%且分区3第三道混凝土支撑达到强度100%后，开挖分区3基坑局部深坑（相当于开挖深度为14.2m），施工剩余底板及承台。3 地质条件3.1 气候本区属南亚热带海洋性季风气候，雨量充沛，是台风多发区。区内降雨量丰富，年降雨量2280mm。干湿季节明显，49月份为雨季，降雨量占全年降雨量的84%，日降雨强度可达80150mm，甚至更大。10月至次年3月为旱季，降雨量仅占全年降雨量的16%。3.2 工程地质按地质年代和成因类型及岩土种类划分，场地内土层按成因分为：人工填土层（Qml）、海相沉积层(Qm) 、海陆交互相沉积层(Qmc)、残积层（Qel）、燕山期花岗岩风化层（2-35），按岩性不同，场地岩土层可划分为13个岩土单元层，从上至下岩土单元层划分如表1。表1地质时代及成因岩土单元层名称岩土单元层编号Qml素填土、杂填土Qm淤泥、淤泥质土1中、粗砂2粘土、粉质粘土3淤泥、淤泥质粘土4粘土、粉质粘土5Qmc粗、砾砂1粉质粘土、粘土2淤泥淤泥、质土3Qel砾（砂）质粘性土2-35全风化花岗岩1强风化花岗岩2中风化花岗岩3微风化花岗岩4各岩土层地质特征和岩土工程性质分述如下：1、层-素填土、杂填土 褐红、灰黑色，稍湿 饱和，稍压实，局部松散状，成份主要为花岗岩风化土和粘土，局部杂填土含大量建筑垃圾和腐木，该层均有揭露，分布广泛。层底标高-6.93 0.86m，层厚2.50 10.20m，平均厚5.12m。2、1层-淤泥、淤泥质土 黑、灰黑，饱和，流塑状，富含有机质，有腐臭味，大部分含有贝壳碎屑，刀切面光滑，干强度及韧性高，各孔均有揭露，局部呈双层结构，分布广泛。层底标高-11.55 -2.02m，层厚0.80 10.50m，平均厚3.96m。3、2层-中、粗砂 灰白，局部灰黑色，饱和，松散，局部稍密，分选性一般，中、粗砂为主，少量为细砂、砾砂，磨圆度主要为次圆 此棱角状，矿物为石英，少量粘粒含量较高；主要分布于场地中、东部。层底标高-15.09 -5.09m，层厚0.70 5.00m，平均厚2.42m。4、3层-粘土、粉质粘土灰白夹褐红、褐黄、黄色，饱和，多为可塑 硬塑状，含少量石英，局部含量较高，无摇振反应，切面较光滑 光滑，干强度及韧性中 高；场地大部均有分布。层底标高-17.88 -4.68m，层厚0.50 11.50m，平均厚3.32m。5、4层-淤泥、淤泥质粘土灰黑，饱和，流塑状，富含有机质，有腐臭味，局部含有较多贝壳碎屑，刀切面光滑，干强度及韧性较高，该层场地大部有分布。层底标高-25.00 -8.56m，层厚0.80 10.00m，平均厚3.96m。6、5层-粘土、粉质粘土 灰白、灰白夹黄，饱和，可塑 硬塑状，含少量石英，无摇振反应，切面光滑，干强度及韧性高；场地分布较广泛。层底标高-26.00 -10.56m，层厚0.60 7.00m，平均厚3.17m。7、1层-粗、砾砂灰白、黄色，局部灰黑色，饱和，多为稍密 中密，局部松散，分选性一般，粗、砾砂为主，少量为中砂，磨圆度主要为次圆 此棱角状，矿物为石英，局部粘粒含量较高；该层各孔都有揭露，多呈双层结构，分布于整个场地。层底标高-28.68 -12.92m，层厚0.90 14.00m，平均厚5.75m。8、 2层粉质粘土、粘土 灰白，局部夹土黄，饱和，可塑 硬塑状，局部石英含量很高，无摇振反应，切面光滑，干强度及韧性中 高；于场地内零星分布。层底标高-32.00 -19.7m ，层厚1.10 7.70m，平均厚2.35m。 9、3层-淤泥、淤泥质土 灰黑，饱和，流塑状，富含有机质，有腐臭味，刀切面光滑，干强度及韧性较高，主要分布于场地西南部。层底标高-20.50 -34.00m，层厚0.50 16.00m，平均厚4.04m。 10、层-砾（砂）质粘性土 黄、褐红色，饱和，主要为可塑、硬塑状为主，局部坚硬状，为花岗岩风化残积土，无摇振反应，切面稍有光泽，干强度及韧性中等，原岩矿物长石部分已风化成土状，局部夹有长石碎屑，以砾质粘性土为主，局部为砂质粘性土。该层分布较广泛。层底标高-41.86 -24.49m，层厚2.20 17.00m，平均厚8.10m。11、1层-全风化花岗岩土黄、褐红夹黄色，饱和，原岩风化剧烈，结构不清，但尚可辨认，矿物已基本风化成坚硬 可塑土，主要可见矿物成分为粘土、石英和少量长石碎屑。场地各孔都有揭露，分布广泛。层底标高-50.46 -27.89m，层厚2.10 18.10m，平均厚7.07m。12、2层-强风化花岗岩土黄、褐黄，饱和，花岗结构大部被破坏，岩芯半岩半土状，主要可见矿物成分为粘土、石英、长石碎屑和少量云母，部分长石已风化成粘土。该层各孔都有揭露，分布广泛。层底标高-64.71 -38.66m，层厚4.70 29.60m，平均厚14.52m。13、3层-中风化花岗岩 青灰夹肉红色，局部灰绿色，岩芯碎块 短柱状，节理裂隙很发育，裂隙多见有褐红色铁质渲染，RQD差的，少量绿泥石化明显，中粗粒花岗结构，矿物组分主要为石英、长石和少量云母。该层均有揭露，分布广泛。该层未揭穿，揭露层底标高-66.52 -39.76m，层厚0.50 5.00m。14、4层-微风化花岗岩青灰夹肉红色，岩芯短柱状 长柱状，局部发育少量节理裂隙，RQD为好的 较好的，中粗粒花岗结构，矿物组分主要为石英、长石和少量云母。该层分布较广泛。该层未揭穿，揭露层底标高-69.52 -42.86m，层厚0.40 3.80m。代表性工程地质剖面如图1-3所示。图1-3 工程地质剖面3.3 水文地质概况 地下水主要赋存于砂层2、1孔隙中、风化花岗岩1、2风化孔隙和网状风化裂隙中。此外，人工填土层的上层滞水不可忽视；砂层2、1中地下水为孔隙水，具承压性，属强透水层，富水性丰富，受大气降水及地下水侧向补给并参与地下水渗流，动态受气候影响，并以垂直蒸发和潜流的形式向周围排泄。风化花岗岩1、2层为网状风化裂隙水，属弱透水层，富水性贫乏，微具承压性，受周边地下水侧向补给，动态较稳定。此外，风化花岗岩3、4赋存基岩裂隙水。 勘察期间测得钻孔地下水静止水位最高高程2.89，最低高程0.39，平均高程1.77，水位深度1.90。 根据本项目地质资料及围护设计资料，本基坑范围的地层中，表层有地下水(潜水)和第2层土为第一承压含水层，已完全被围护结构隔绝；而第1层土与第层土局部相互连通，为第二承压含水层，且埋藏深度较浅，层厚较厚，无法采用加深止水帷幕的措施，完全隔绝承压水。根据验算，本基坑大面积开挖不满足抗承压水要求，需要在坑内设置降压井，按需分级降压，同时保护周边环境。二 降水目的、难点及对策1 降水目的（1）降低基坑内开挖土体的含水量，便于基坑开挖的顺利进行。（2）降低下部承压含水层的承压水水头，将其控制在安全埋深以内，以防止基坑底部发生突涌，确保施工时基坑底板的稳定性,尽量减少由于减压降水引起的地表沉降以及降水对周边建构筑物的不利影响。2 降水工程难点分析根据本工程围护结构特征和拟建场地的地质水文地质特征，本基坑工程的安全极大程度上依赖于基坑降水的成功与否，降水设计的可靠性非常重要。v 本工程基坑局部开挖比较深，达为14.20m，承压含水层最浅埋深为15.016.0m左右，开挖面已接近承压含水层，承压水的突涌风险非常大。v 基坑总面积非常大，需要降承压水的范围比较大。v 该区域所要降低水头的承压含水层为第二承压含水层，水位非常埋深较浅，初始水位约地下1.0m左右。v 第1层砂层与第层强（全）风化层局部相互连通，之间存在水力联系，承压含水层巨厚，达到4050m以上。v 基坑围护体系为地下连续墙，深度已达2530m，但仍然无法切断基坑内外第二层承压水水力联系。v 基坑外管线分布较多，环境要求极高，降水必须做到按需降水。v 周边房屋建筑比较多，降水对建筑的沉降影响不容忽视。3 降水对策针对本工程特点，充分利用我公司的降水设计及地下水控制经验，采用以下措施解决降水工程中的难点：v 对于坑内浅层潜水，采用深井降水措施，对坑内浅层土体进行疏干降水。v 由于地下连续墙进入到承压含水层中的长度达10.015.0m左右，因此，充分考虑地下连续墙对外部地下水的隔水效应，采用坑内降水措施，井深不超过地下连续墙。v 在基坑内、外布置水位观测井，根据地下水位监测结果指导降水运行；v 开挖过程中，确保减压降水井的不间断工作。v 对坑内承压水进行“按需减压”降水，根据减压井抽水量及减压观测井的承压水位，确定开启的减压井数量，合理控制承压水水位，将减压降水对环境的影响控制到最低程度。v 为确保降水井的不间断工作，施工现场应有双电源保证措施，应配置备用发电机组。v 考虑回灌措施，主要在基坑外侧布置回灌井，在基坑开挖降水过程中，坑外水位变化超过2m后立即启动回灌井。三 降水设计1 基坑底板稳定性分析与计算基坑底面设计标高以下存在厚承压含水层(复合承压含水层组)，承压含水层顶面埋深约为地面下16.00m，复合承压含水层厚度达到3040m。开挖过程中，必须有效控制承压水水头埋深，防止基坑发生突涌事故。因此，必须进行基坑突涌稳定性分析。基坑底板抗突涌稳定条件：在基坑底板至承压含水层顶板之间，土的自重压力应大于承压水含水层顶板处的承压水顶托力。承压水位控制公式：式中：F -安全系数（取1.1）hs -基坑开挖深度（m）D -安全承压水头埋深值（m）s -基坑底板至承压含水层顶板间的土层重度的层厚加权平均值（本工程取18kN/m3）w -地下水的重度（10kN/m3）根据各区块开挖深度不同，可以计算出开挖深度hs对应的安全水位埋深D，详见下表3-1： 表3-1 开挖深度hs与安全承压水位埋深D的对应关系表 序号开挖深度hs(m)安全承压水位埋深D (m)需要降低的水位幅度（m）16.841.00临界状态271.270.27382.911.91494.553.555106.185.186117.826.82711.28.157.158129.458.4591311.0910.09101412.7311.731114.213.0512.05从上表得出，本工程减压降水深度比较大。根据勘察阶段的抽水试验，承压水初始水位埋深暂以1.0m考虑，基坑开挖深度大于6.84m，均需要降低承压含水层水位，在实际施工过程中以第二道支撑（深度为7.0m）完成后开始挖第三层土时开始降承压水。1、 北侧区域的开挖深度为11.20m,需要降压,将水位控制在地下8.15m；2、 南侧区域和两侧的最深开挖深度为14.20m,需要降压,将水位控制在地下13.05m；2 减压分析计算根据前述基坑突涌稳定性安全验算结果，必须对第二承压含水层采取有效的减压降水措施，才能防止产生基坑突涌破坏。为了有效降低和控制承压含水层的承压水头, 确保基坑开挖施工顺利进行，必须进行专门的水文地质渗流计算与分析。根据拟建场地的工程地质与水文地质条件、基坑围护结构特点以及开挖深度等因素，本次设计采用了渗流数值法进行计算，为减压降水设计与施工提供理论依据。1） 基坑降水水文地质模型本次承压水减压降水设计中，减压降水目的层为第二承压含水层。考虑到降水过程中，上覆潜水含水层将与下伏承压含水层组之间将发生水力联系，因此，将上覆潜水含水层、弱透水层以及下伏含水层组一起纳入模型参与计算，并将其概化为三维空间上的非均质各向异性水文地质概念模型。为了克服由于边界的不确定性给计算结果带来随意性，定水头边界应远离源、汇项。通过试算，本次计算以整个基坑的东、西、南、北最远边界点为起点，各向外扩展约500m，即实际计算平面尺寸为13001100m2，四周均按定水头边界处理。地下水在降水过程中，基坑外的地下水将通过基坑周围的围护连续墙墙底绕流进入基坑，坑内地下水位大幅度下降，地下水流态为三维非稳定流，基坑内地下水的降压井是唯一的源、汇项。 2） 基坑降水数值模拟2.1地下水数学模型根据上述水文地质概念模型，建立下列与之相适应的三维地下水非稳定流数学模型:（1） 式中：； ； ；为储水系数； 为给水度；为承压含水层单元体厚度；为潜水含水层单元体地下水饱和厚度。分别为各向异性主方向渗透系数；为点在时刻的水头值； 为源汇项；为计算域初始水头值；为第一类边界的水头值；为储水率 ；为时间；为计算域；为第一类边界。对整个渗流区进行离散后，采用有限差分法将上述数学模型进行离散，就可得到数值模型，以此为基础编制计算程序，计算、预测降水引起的地下水位的时空分布。2.2 渗流数值模型建立根据研究区的几何形状以及实际地层结构条件，对研究区进行三维剖分。根据研究区水文地质特性、基坑围护连续墙埋藏深度，水平方向将水文地质概念模型剖分为109行、220列，垂向将其剖分为9层。网格立体剖分图见图31，地下连续墙及井点分布图见图32。图31 研究区立体剖分图 图32 井点及地下连续墙分布立体图3）坑内减压井计算本次减压降水设计计算以初始承压水水头埋深1.00m作为前提条件。由于地下连续墙已进入承压含水层组顶板以下约9.014.0m（围护地下连续墙深度为25.0m30.0m），为保证减压降水效果及尽量减小减压降水对环境的不利影响，采用坑内减压降水和坑外回灌措施。根据目前的围护设计资料，考虑到地下墙对渗流场的影响，利用抽水试验所建立的地下水模型，根据地下墙深度，所有井结构上不超过地下墙深度，在北侧基坑内布置深度为22.0m的减压降水井，深坑区域布置深度为27.0m的减压降水井。 根据模型经过计算，在基坑内布置47口减压降水井（含备用井8口），坑内39口运行时水位（坑外回灌井已启用）可以控制在地下-8.0m -14.0m左右，满足降水设计要求。减压降水10天后，承压含水层水位埋深等值线详见图33。基坑南北侧约50m处，水位埋深约6.0m，基坑降水后引起大约5m水位降。图33减压降水10天后，承压含水层水位埋深等值线图。4) 观测井布设 减压降水过程中，基坑内外承压水水位观测非常必要，在基坑内布置13口水位观测井，基坑外布置10口水位观测井，井结构考虑22.0m27.0m深度。5) 回灌井布设本工程地下连续墙法隔断承压含水层，减压降水肯定会影响基坑外侧环境的沉降，为了减缓因基坑内降压降水对坑外的影响，有效措施就是在基坑外布置回灌井，适当抬高基坑外水位，从而达到保护环境的目的。根据计算，基坑北侧外的回灌井进行回灌后，北侧地下墙外50m处水位上升了约1.8m，水位上升量如下图所示。图34回灌后，基坑北侧承压含水层水位上升等值线图。 在基坑北侧外以30m布置一口回灌井，共布置14口回灌井，井深22m。当坑外承压水位变化幅度超过2m时，回灌井宜启用。6) 减压降水工作量承压水降水井布置如下表所示。 区域名称坑内降水井坑内观测井坑外观测井坑外回灌井22m27m22m27m22m22m北侧93412南侧、两侧381062合计9383101014 坑内减压井47口（含备用井），坑内观测井13口，坑外观测井10口，坑外回灌井14口，合计84口。 图3-5 井结构剖面图3 沉降分析1.1 沉降计算原理运用太沙基固结理论进行分析，得到降水引起地面沉降的变化规律。考虑多层土体，厚度H，含土层n层，土层i的厚度，竖向渗透系数，压缩模量均已知，包含单面排水和双面排水两种情况。并从理论上说，给定初始条件和边界条件就可以运用数学方法即可解出定解。Schiffman在1970年曾就恒载作用下多层土体的一维固结问题进行了分析。图36分层土体的太沙基求解考虑变荷载作用下分层土体的固结微分方程为： 方程的求解条件：同时，与均质地基的求解不同，多层地基的求解条件要考虑各个土层层与层交界面的连续性条件： 即在分界面上的一点的孔压相对于分界面上下两层土是相同的，流量也是相同的。满足方程一切求解条件的解为：进而，通过求解超越方程等形式将式中有关参数求解，可得变荷载作用下分层土体的固结微分方程的理论解。求得各个点的孔压值后，便可以继续求得各层土的平均固结度：相对于整个分层土体而言，按孔压定义的平均固结度：1.2 减压降水引起的地面沉降预测模拟实际施工工况，预测本地块长期抽水基坑抽水120天 ,引起的基坑外地面沉降。在不回灌的情况下基坑累计降水120天后地面沉降，详细参见下图37；图3-7 不回灌降水120天基坑降水引起地面沉降分布预测图在回灌的情况下基坑，累计降水120天后地面沉降，详细参见下图38。图3-8 回灌情况下降水120天基坑降水引起地面沉降分布预测图从沉降预测图上分析，不回灌降水后地面沉降15.0mm10.0mm左右，回灌后地面沉降8.0mm7.5mm左右，回灌后坑外水位上升，同时也减缓了地面沉降量，尤其是基坑北侧布置了回灌井后，沉降量变化比较明显，相对减小了5.07.0mm。4 疏干井分析计算为确保基坑顺利开挖，需降低基坑开挖深度范围内的土体含水量，本工程需要疏干的层位包括层和层潜水。基坑的出水量主要包括开挖层地下水的储存量、地下承压水的垂直补给量与大气降雨量。计算参数和计算过程参见下表。 1、基坑内抽水量的估算计算参数计算值单位 1） 地下水容积储存量的计算：计算式： W = V 或 W = Ah26270m3含水层的给水度=0.05 基坑面积A=37000m2降水深度h=14.2m2） 地下水垂直补给量的计算：计算式： Qj = kZAI9867 m3垂直渗透系数（m/d）kz0.01m/d 基坑面积A=37000M2水力坡度I=（h2 - h1）/ L0.44 h1 承压含水层水头降至平均深度（m）13mh2 基坑底板的深度（m）14.2mL 承压含水层至基坑底板的距离(m)2.7m3） 大气降雨补给量的计算：计算式： Qr = Y*A*K1890 m3年降雨量统计Y2280mm 基坑面积A=37000m2补给到地层中的比例8%4-9月84%,10-3月16%84%2、每天单井抽水量计算3.6m3/d3、抽水天数估计60天4、抽水井工作量176 口 1） 地下水容积储存量的计算： 计算式： W = V 或 W = Ah 式 中： W 容积储存量 (m3) V 含水层体积 (m3)，V = 基坑面积A降水深度h（即潜水静止水位至基坑底板以下1.00m）； 含水层的给水度（粉砂与粘土给水度经验值为 0.050.10 ），本次根据上部土层的性质取：= 0.05。 a.计算基坑面积A 基坑面积A = 37000m2。 b.降水深度（h）计算 隔水层以上采用疏干降水，降水深度以14.20m计 h = 14.20m。 由上述参数计算地下水容积储存量如下： W = Ah = 0.053700014.2= 26270m3。 2） 地下水垂直补给量的计算： 因基坑下部存在承压水层，基坑开挖过程中，下部承压水水位高于开挖面（按需减压降水时，承压水水头也是高于开挖面），所以存在地下水垂直补给量。根据估算大约补给量为9867m33）降雨量补给量的计算：计算式： Qr = Y*A*K式中: Qr -降雨量补给量 (m3) Y全年降雨量统计(mm) (查x城市统计情况年平均降雨量2280mm) A-基坑面积 (m2) k-补给到地层中的比例(8%)一般4-9月份降雨量占全年的84%,10月-下年的3月份占全年的16%.Qr=1890m3。根据上部潜水含水层的透水性较弱的特性，在短时期内因降雨渗入地层内的渗入量不会很多，对于大量降雨量的排出，主要采用明排水的施工措施来解决。 2单井抽水量估算 当选用QDX1.5-20-0.75型流量为1.50m3/h的潜水泵抽水时： 每天抽水量Q抽= 1.524*10% = 3.6 m3/d； 4）抽水天数计算 抽水天数T =60天 5）抽水井数计算：（26270m3+9876m3+1890m3）/(60d*3.6 m3/d)=176口疏干井总数为176口。北侧基坑开挖11.2m,疏干井考虑以16m为宜；南侧基坑及两侧基坑最深14.2m,考虑到井深不能击穿到承压含水层，井深也以16m布置（个别点上因地层突变，疏干井布置14m）。浅层疏干井，必须给予充分的预抽水时间（不少于20天），根据土方开挖进度，将水位控制在基坑开挖面以下0.51.0m。降水井平面布置图详见附图1，井结构剖面图详见附图2。四 施工工艺及技术要求1 成井工艺及技术要求 1）成井材料要求1.1减压井和观测井 井管：采用钢管，壁厚4mm，管径273mm；图41 井管图 滤管：采用桥式过滤器，壁厚4mm，管径273mm，孔隙率15%； 沉淀管：采用钢管，壁厚4mm，管径273mm，高度1m，底口用4mm厚钢板焊接。图42 滤管图 包网：采用40目单层铁丝网。 填砾：采用标准级配石英砂，粒径按下式严格控制：式中：D50为填砾粒径；d50为滤管周围含水层颗粒粒径。 止水：填砾上方5.00m高度内要求采用优质粘土球封堵,粘土球规格为5cm。图43 止水粘土图1.2 疏干井 井管：采用钢管，壁厚4mm，管径273mm； 滤管：采用桥式或缠丝过滤器，壁厚4mm，管径273mm，缠丝间距1.5mm2.0mm；图44 疏干井滤管图 包网：采用40目单层尼龙网。 填砾：采用建筑粗砂。 沉淀管：采用钢管，壁厚4mm，管径273mm，高度1m，底口用4mm厚钢板焊接。1.3回灌井 井管：采用钢管，壁厚4mm，管径273mm； 滤管：采用双层缠丝过滤器，壁厚4mm，管径273350mm，缠丝间距1.5mm2.0mm；图45 回灌井滤管图 沉淀管：采用钢管，壁厚4mm，管径273mm，高度1m，底口用4mm厚钢板焊接。 填砾：采用标准级配石英砂，粒径按下式严格控制：式中：D50为填砾粒径；d50为滤管周围含水层颗粒粒径。 止水：填砾上方10.00m高度内要求采用优质粘土球封堵，粘土球规格为5cm；粘土球上方7.00m高度内要求浇筑混凝土C30，并振密压实，防止回灌水从井管外冒出，影响回灌效果。2）成井工艺要求准备工作钻机进场定位安装开孔下护口管钻进终孔后冲孔换浆下井管稀释泥浆填砂止水封孔洗井下泵试抽。 2.1准备工作开始施工部署，落实材料和人员，合理安排人财物。2.2材料到位专人负责进料，工程师核定，确保井管、过滤管、填砂、粘土等材料的质量。材料不到位，质量不符合要求不能开钻。2.3进出场、定位、埋设护孔管钻机进场，钻井井位确定，基础牢固，应放在硬粘土或碎石道渣上。钻机安放稳固、水平、护孔管中心、磨盘中心、大钩应成一垂线。埋设护孔管要求垂直，并打入原状土中10-20cm，外围用粘土填实夯实，井管、砂料到位后才能开钻，钻孔孔斜不超过1（对转盘采用水平尺校平），要求整个钻孔孔壁圆整光滑，钻进时不允许采用有弯曲的钻杆。2.4钻进清孔降压井和疏干井及观测井井径为650mm(成孔孔径)，回灌井井径为800mm(成孔孔径)，钻进中保持泥浆比重在1.101.15，尽量采用地层自然造浆，整个钻进过程中要求大钩吊紧后徐徐给进（始终处于减压钻进），避免钻具产生一次弯曲，特别是开孔口不能让机上钻杆和水接头产生大幅摆动。每钻进一根钻杆应重复扫孔一次，并清理孔内泥块后再接新钻杆，终孔后应彻底清孔，直到返回泥浆内不含泥块，返出的泥浆含砂量12%后提钻。2.5下井管按设计井深事先将井管排列、组合，下管时所有深井的底部按标高严格控制，并且保持井口标高一致。井管应平稳入孔，每节井管的两端口要找平，其下端有45度坡角，焊接时二节井管应用经纬仪从成90度的二个方向找直，并有二人对称焊接，确保焊接垂直，完整无隙，保证焊接强度，以免脱落。为了保证井管不靠在井壁上和保证填砂厚度，井管安装时，井身必须间隔10m安装一套找中器及沉淀管部分安装一套找中器，确保成井垂直度。保证环状填砂间隙厚度大于150mm。过滤器应刷洗干净，过滤器缝隙（约1mm）均匀，外包一层40目滤网。下管要准确到位。自然落下，稍转动落到位，不可强力压下，以免损坏过滤结构。井管到位后下钻杆泥浆稀释到1.05左右，在稀释泥浆时井管管口应密封，使泥浆从过滤器经井管与孔壁的环状间返回地面，稀释泥浆应逐步缓慢进行。2.6 填砂稀释泥浆比重在1.05后关小泵量，将填砂徐徐填入，并随填随测填砂顶面的高度，不得超高。降压井及观测井和回灌井填砂应严格填砂规格与级配，填砂为砾砂d50为地层砂d50的8-12倍。水平向填砂厚度不小于150mm，垂向填砂高度严格按设计图纸进行。疏干井成孔后清孔干净后开始填砂，材料为建筑粗砂。2.7 止水降压井和观测井在填砂顶部填5m厚的粘土球或优质粘土，以上再用粘性土填实，一直填到地面，才能开始活塞洗井。回灌井填砾上方10.00m高度内要求采用优质粘土球封堵；粘土球上方7.00m高度内要求浇筑混凝土，并压实，防止加压回灌时水冒出，影响回灌效果。2.8 洗井降压井和回灌井及观测井洗井要求采用活塞空压机联合洗井方法，先用空压机洗井，待出水后改用活塞洗井，活塞洗井一定要将水拉出井口，形成井喷状，要求洗井到清水，然后再用空压机洗井并清除井底存砂，降压井和观测井要求每口井洗井时间不得少于2个台班，回灌井洗井时间不得少于3个台班。成井后水的含砂量达到凿井验收标准，确保洗井质量。疏干井洗井采用空气压缩机洗井，要求每口井洗井时间不得少于1个台班。2.9下泵抽水降压井：安装泵体要稳，泵轴垂直，深井下泵深度在2025m左右，连接好排水管及电源线路进行试抽水，测定井内水位及观测孔水位变化及流量。用10-15T泵进行抽水。3）成井施工控制表序号检验项目质量标准检查方法责任人成孔阶段井 位650mm测量钻头质量员泥浆比重1.15-1.20比重计机长质量员沉渣厚度：300mm测 绳机长质量员成井阶段泥浆比重1.05-1.08比重计机长质量员井管及滤管长度500mm钢 尺质量员填砂厚度+1000mm测 绳机长质量员粘土厚度+1000mm测 绳机长质量员洗 井井喷状目 测项目工程师抽水安装泵2m钢 尺质量员水位20mm水位计测量员等流量2m3/h水 表测量员等2 回灌工艺及技术要求1) 回灌加压系统一般自来水的压力为0.1MPa,当工程大量用水后，自来水的压力可能达不到0.1MPa，所以在回灌过程中要求加压措施。加压方法有两种，一种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。图 46 回灌加压示意图图47 回灌实物示意图2)回灌井系统管理要求 因回灌后回灌井内产生一定量气泡，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，要求排除井内空气，防止产生气泡阻挡回灌水，要求在井口盖板上安装排气阀，当水从排气阀大量出水后，才可以关闭排气阀；回灌井上安装压力表及流量计，灌水量与压力要由小到大，逐步调节到适宜压力；回灌井口要求密封，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，回灌压力最好不要增加，否则回灌井周围易产生突涌，从而破坏回灌井结构；回灌井成井后应立即抽水，井外回填最好在数天抽水后再进行回填，这样回填密实性比较好。回灌水体必须干净，不能是污染水体，否则会污染地下水；回灌水体内不能有固体物质（如砂，土及其它杂质等），否则会影响回灌效果。3) 回灌井作用原理将水注入回灌井里，井周围的地下水位Hc就会不断地上升，上升后的水位称之为回灌水位hc，由于回灌井中的回灌水位与地下水位之间形成一个水头差，注入回灌井里的水才有可能向含水层里渗流。当渗流量与注入量保持平衡时，回灌水位就不再继续上升而稳定下来，此时在回灌井周围形成一个水位的上升锥，其形状与抽水的下降漏斗十分相似，只是方向正好相反。回灌井内的回灌水位最高，向四周回灌水位逐渐降低，直至与地下水位相重合，由重合点到回灌井中心轴线的距离称为回灌影响半径Rc。回灌水位hc与地下水位H之差，称为水位升幅Sc，如图14所示。回灌井的回灌量与含水层的渗透性有密切关系，在不同渗透性能的含水层中，井的回灌量差别很大。在保持一定的回灌量与满足回灌效果的前提下，渗透性好的含水层中，回灌井中所需的回灌水位较小；反之渗透性愈差，回灌井中所需的回灌水位就愈高。图48 回灌原理图4) 回灌井成井工艺回灌井施工与一般降水井施工有相同点，但是也有其不同的特点。4.1成孔直径一般降水井成孔直径为650mm左右，但是回灌井成孔直径一般为800mm，回灌井的滤管为双层的，外径达到325mm，内径273mm。滤管的直径决定了成孔直径不能太小，否则影响回灌效果。4.2滤管材料滤管材料为双层缠丝滤管。滤管外径为325mm，滤管内径为273mm。 4.3止水封闭材料因回灌时有压力，要求井管周围止水效果比较好，能够承受一定压力，回灌井止水材料一般为粘土球，粘土球在回填过程中下降速度比较快，同时粘土球遇水后会发生膨胀，止水层能够密实，从而达到良好的止水效果。井口外围回填材料一般不能采用普通粘土回填，应采用素混凝土砼回填。4.4井周加固措施为了减少回填材料中的空隙以及回填层与地层之间的接触不良，回灌井周边要进行压密注浆，在井的四周进行加固，确保回填层密实。加固深度一般10m深，加固点为双排。五 降水井运行对于浅层疏干井，必须给予充分的预抽水时间（不少于20天），根据土方开挖进度，将水位控制在基坑开挖面以下0.51.0m。对于减压井，为减少降水对周围环境的影响，必须按需降水，水位控制严格按照基坑稳定性分析中的基坑开挖深度和承压安全水位埋深曲线进行。1 降水试运行在开始降水运行之前，测定静止水位，安排好抽水设备、电缆及排水管道作生产性抽水试验运行，验证降水效果，检验排水系统是否通畅，抽出来的水应排入场外市政管网中，以免抽出的水就地回渗，影响降水效果。同时验证电路系统是否正常，对电箱和电缆线等设备进行检查，确保降水持续进行。2 降水正式运行 抽水井个数和抽水量大小应根据基坑开挖深度和承压水头埋深要求进行控制,降水工作应在地下构筑物施工至上覆压力和地下水头的顶托力平衡后才能停止降水。停止降水的时间根据上覆压力与顶托力的平衡计算结果确定的计算结果应报送设计并取得设计的认可后，施工现场才能停止降水。降水运行期间，坑内外观测井应采用人工监测和自动监测同时进行，在水位异常情况下，人工监测频率应按实际需要进行；自动监测系统必须确保观测井的水位在任意时刻都能实时显示。本工程实时监控地下水水位系统，采用水位探头和数据采集仪全自动采集数据，配备的软件和PC机对所采集的数据及时换算成地下水位，并绘制成实时曲线监控地下水水位，以便能够在最短时间内发现问题。测量数据最小时间为30秒左右，一般地下水位监控时间1分种左右。在正式抽水运行后，采用DT515数据采集仪对地下水进行实时监控，一方面用于水位测量，另一方面用于监控水位状态，一旦水位异常，可以第一时间发现，及时作出处理。北侧基坑根据开挖工部，当基坑开始开挖挖土深度超过7.00m，即第二道支撑以下大底板面基坑内开始减压运行，抽水井数量应根据按需降水原则，即根据基坑开挖深度和承压水头埋深进行控制。分层序号分层区域基坑开挖深度(m)水位埋深需要水位降回灌措施1第一道支撑2.000采用基坑北侧布置的回灌井进行回灌2第二道支撑7.0003大底板11.208.537.534后期降水运行6.005.00南侧基坑及两侧基坑根据开挖工部，当基坑开始开挖挖土深度超过7.00m，即第二道支撑以下大底板面基坑内开始减压运行，抽水井数量应根据按需降水原则，即根据基坑开挖深度和承压水头埋深进行控制。分层序号分层区域基坑开挖深度(m)水位埋深需要水位降1第一道支撑2.00002第二道支撑7.00003第三道支撑9.906.005.004大底板14.2013.0512.055后期降水运行6.005.00 3 电路系统布置为了确保基坑降水安全运行，保证不间断降水，在施工现场除提供一路工业用电外，另外还应提供或配备发电机组作为备用电源，实现双电源之间的自动切换。图51 电路系统构架图降水同时运行，最高峰水泵达50台左右，以每台水泵5KW/台准备电源，共需要250KW。备用发电机：根据项目情况，降水最大的水泵负荷功率需要250KW左右,施工现场配备250KW的柴油发电机组。主要通过中央智能控制器（控制柜）来实现，在市电供电停止的瞬间，信号自动发给备用电源，备用电源在收到信号的瞬间，根据事前设定的启动时间，立即自动启动并达到稳定电压向系统供电；当市电恢复供电时，信号给发电机组并迅速自动切换至市电供电，发电机组自动停止运行。在电源切换过程中市电断开时，带载水泵会停止运行，切换至备用电源后，要求水泵会自动再次启动运行。考虑到所有水泵一次性瞬间启动电流较大会对供电网络产生冲击，设计时将支路开关设置延时启动，分路分时启动各支路接触器，这样在无人值班的状态下，能保证水泵的正常启动运行。要求发电机组能够在10分钟内启动。4 排水及回灌系统布置排水是否正常将直接影响降水运行，根据降水最高峰分析，每小时最高排水量大约300m3，所以施工现场必须合理布置排水沟，以能够迅速将大量地下水排入城市管道中。根据施工现场的实际情况，考虑到面积大，要求永久性的排水口不少于4只，规格为直径不小于400mm。因本工程降水时间较长，基坑面积较大，要求基坑外侧一周设置集水总管，总管直径300mm，经三级沉淀后才可以向永久性的排水口排放。排水总管保护比较重要，经过运输通道的区域采用钢板铺垫，防止排水系统破坏。降压井排水采用排水管方式直接向集水总管排放，降压井排水管直径50mm；疏干井降水采用集水筒，在基坑内布置20只集水筒（体积1m3），所有疏干井抽出的水汇集到集水筒，在集水筒内安装抽水泵，向基坑外围排水沟排水。疏干井排水管直径为