某地铁车站降水施工方案.doc

杭州地铁1号线九堡东站西端地下工程 基坑降水方案*工程自流井降水施工方案一、编制依据1.1 地铁设计规范（GB50157-2003）1.2 建筑基坑工程技术规范（YB9258-97）1.3 浙江省标准建筑基坑工程技术规程（DB33/T1008-2000）1.4 */*工程施工设计图纸，第二分册“结构与防水”1.5 建筑基坑支护技术规程JGJ120-991.6 地下铁道工程施工及验收规范GB50299-19991.7 降水试验报告及其它有关施工规范及规程二、工程概况2.1 工程简介本工程全长215.204m，为地下三层箱式框架结构，结构顶板覆土埋深在5.1m，基坑开挖最大深度达20.2m。地下一、二层约10m深度范围为一级基坑，采用土钉墙支护。地下三层地铁区间基坑开挖深度约10m，采用800mm厚地下连续墙支护，连续墙深约30m。井点降水采用自流井，选用循环钻机成孔，钻孔直径700mm,井管采用300mmPVC管。间距1215m,一级基坑外降水井，除围护结构外的一排降水井的孔深为19m,其余深度为16m,二级基坑内孔深28m。 2.2 水文地质条件本工程位于*江约3公里，场地为郊区农家种菜耕地和堆土层，东侧紧靠地铁*站施工现场，区间内东端上方有一水渠。地面标高5.56m。根据勘察揭示，本区域属钱塘江冲海积平原地貌单元，基坑开挖范围内土层及工程地质特征见下表：工程地质参数值一览表序号岩土名称层厚（m）渗透系数土体侧向基床比例系数剪切试验承载力特征值固结快剪（峰值）垂直水平凝聚力内摩擦角KvKHmcfakcm/scm/sKN/m4kPa。kPa填土3.08.012005152砂质粉土0.93.87.0E-049.0E-0430004261103砂质粉土3.17.88.5E-041.5E-034000327.51505砂质粉土1.15.58.5E-042.0E-0335004261206砂质粉土夹粉砂2.17.09.01E-043.5E-0342004291707砂质粉土夹粘质粉土3.47.88 E-063.0E-0518001310.5801淤泥质粉质粘土3.88.15.0E-073.5E-0615001010702淤泥质粉质粘土2.411.34.0E-073.0E-0616001210.5753淤泥质粉质粘土1.13.37.0E-042.5E-0330004.027.01451淤泥质粘土2.012.21.0E-077.0E-0718001510802粘土1.58.155.0E-084E-0727002113.5953中砂1.42.02.0E-036.0E-0345002113.51501粉质粘土0.46.55.0E-054.0E-0629002014100地铁区间底板位于7层砂质粉土夹粘质粉土，地下二层地下室底板位于5层砂质粉土层。连续墙墙趾在2层粘土层中。两级基坑底均位于砂质粉土上，根据杭州地区降水特点，砂质粉土渗水性好，降水效果明显，满足基坑开挖需要。场地地下水类型主要是第四纪松散岩类孔隙潜水及孔隙承压水，深部为基岩裂隙水。场地潜水主要赋存于上部27层粉土、粉砂中，补给来源主要为大气降水及地表径流补给，地下水位随季节性变化，静止地下水位1.89.5m，多年最高地下水位约埋深0.51m。工程区承压水含水层主要分布于入123层砂砾、122层圆砾层中，水量较丰富。隔水层为上部的淤泥质土和粘土层，承压含水层顶板高程为-51.48-47.36m，承压水头的高程：-3.67m，承压水对钻孔桩桩基及基坑开挖施工影响较小。场地东侧靠近地铁九堡东站有一宽约8米的水沟，水深0.5米，区间施工时应临时改迁。三、降水的目的本基坑坑内坑外采用自流式深井降水的方法，即在基坑内和坑外按一定的间距梅花形布设降水井，深度在基底底面以下5-6m，滤水层为全滤式，利用土体的水位压力差将基坑内土体中的潜水疏干至深井内，再利用潜水泵将降水井中的集水抽排疏干。通过降水及时疏干开挖范围内土层中的地下水，使其基坑边坡土体得以压缩固结，以提高土体的水平抵抗力，对坑内潜水进行疏干，便于场施工。在基坑开挖时及时同步降低坑外水位，减轻坑外土体对基坑围护的压力，减少基坑围护位移，保证基坑的稳定性。四、降水方法、施工工艺及施工技术措施降水方法采用深井管井降水方法。管井构造图附后。4.1基坑内抽水量的计算 4.1.1 地下水容积储存量的计算： 计算式： W = u V 或 W = u A H 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2.00m)； u-含水层的给水度(粘土及粉质粘土给水度经验值为0.03-0.05)（供水文地质手册第二册）,本次根据上部土层是以粉性土层为主的特性取：u = 0.05。a. 基坑面积(A)计算基坑面积A = a1+a2=21515 m2式中: a1-二级基坑外降水井面积为12204 m2a2-二级基坑内降水井面积为9311 m2b. 降水深度(h)计算（根据建筑施工计算手册第四章4.7节）H H1+h+iL+l h 1 = 7.5 m +1.0+1/10*15+ 2m(沉淀管)=12mh 2 = 20.2 m +1.0+1/10*15 + 2m(沉淀管)= 23.5m 由上述参数计算地下水容积储存量如下: W1 = ua1h1 = 0.051220412 =7322m3 W2 = ua2h2 = 0.05931123.5 =10940m3式中: h1,h2-井点管埋置深度（m）； H1-井点管埋设面至基坑底面的距离（m）；h-基坑中央最深挖掘面至降水曲线最高点的安全距离(m),一般为0.51.0，人工开挖取下限，机械开挖取上限；L-井点管中心至基坑中心短边距离(m)；i-降水曲线坡度，与土的渗透系数、地下水流量等因素有关，根据扬水试验和工程实测经验确定。对环状或双排井点可取1/101/15；l-滤水管长度（m）；4.1.2 基坑抽水量的确定原则 本基坑的出水量主要包括地下水的储存量，降雨量及地下水的补给，由于对降雨量目前无资料估测，且根据上部潜水含水层的透水性较好的特性，本次对基坑的抽水量确定、井数设计与抽水泵的选择只考虑地下水的储存量，地下水的补给对于降水的排出，采用明排水的施工措施来解决。4.2 坑内井数的确定 n = A/a 式中: n 井数(口)； A 基坑降水面积(m2) a 单口井有效抽水面积(m2)；根据降水试验及钱江两岸以粉砂为主的潜水含水层的特性，单井有效抽水面积a 一般为200m2 即:一级基坑n = a1 / a 61口 二级基坑n = a2 / a 47口 通过计算和布置，由于地面与基坑高差影响较大，考虑开挖后边坡的稳定，需在基坑外2m设一排加密降水井，间距为14m布置，二级基坑坑内自流式深井设置44口、一级基坑坑外设置89口自流式深井。单井有效抽水面积按200m2，降水井布置间距不大于15m，降水井距钻孔桩距离不小于3.5m。 (详见井点降水布置平面图)4.1.3 明沟排水量计算（根据建筑施工计算手册第四章）1.明沟设计尺寸为50*60cm(宽*长，纵向坡度为2%)按杭州最大降雨量计算180mm/h.按汇水面积算最大降雨量边坡宽18m,长220m.明沟排水量为：Q=A*V A=0.5*0.6=0.3m2V=C(Ri)1/2R=0.3/(0.6*2+0.5)=0.1765按内查法得 C=58.49 得 V=3.64m/sQ流=A*V=0.3*3.64=1.09m3/s则 Q降雨712.8m3/h=0.198m3/sQ降雨Q流 满足设计要求2.降水井流量计算 按133口井同时工作，每测平均为67口井降水算为,每口井每米延长度进水量计算q=2rl(k)1/2/15=2*3.14*0.15*1*(3.5*10-3)1/2/15=3.7*10-3m2/s 深井进水过滤管总长度为:L=67*4=268 (每侧)总降水量：Q降=q*l=3.7*10-3*268=0.99m3/sQ降Q流3. Q降+Q水=1.188 m3/sQ流同时，在暴雨来时，需要对降水井停止抽水，满足排水要求。4.1.4、基坑底板稳定性分析计算公式为保证基坑开挖时底部土体的稳定，故对基坑底板进行稳定性分析，以防止产生高压水头承压水从最不利点突涌的不良现象。其计算公式为： 式中: F- 安全系数 rs-基坑底板至承压含水层顶板之间的土的平均容重（KN/m3） hs- 基坑底板至承压含水层顶板的距离（m） rw- 水的容重（KN/m3） hw-承压含水层顶板以上水头高度（m）底板稳定性分析根据勘测报告，第122层圆砾层承压含水层顶板埋深最浅处为47.36m，承压含水层水头埋深约距地面3.67m，区间开挖深度为20m。 rs-18.0 KN/m3 hs-27.36 m rw-10KN/m3 hw-43.69 m所以F-1.127 1.1 即:底板土体稳定4.3 降水井施工工艺及技术措施成孔施工机械选用湿钻GPS-10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，围填滤料、粘性土封孔等成井工艺。其工艺流程如下：4.3.1 测放井位：根据井位平面布置示意图测放井位。4.3.2 埋设护口管：护口管底口应插入原状土层中，管外应用粘性土填实封严，防止施工时管外返浆，护口管上部应高出地面0.10.3m。4.3.3 安装钻机：钻机应安装稳固水平，大钩对准孔中心，大钩、转盘与孔的中心三点成一垂线。4.3.4 钻进成孔：降水井开孔孔径为700mm，一径到底，钻机施工达到设计深度时，宜多钻0.30.5m。做好钻探施工描述记录。钻进开孔时应吊紧大钩钢丝绳，轻压慢转，钻进过程中要确保钻机的水平，以保证钻孔的垂直度，成孔施工采用孔内自然造浆，钻进过程中泥浆比重控制在1.101.15，当提升钻具停工时，孔内必需压满泥浆，以防止孔壁坍塌。4.3.5 清孔换浆：下井管前的清孔换浆工作是保证成井质量的关键工序，为了保证成孔在进入含水层部位不形成过厚的泥皮，当钻孔钻至含水层顶板位置时即开始加清水调浆。钻进至设计标高后，在提钻前将钻杆提至离孔底0.50m，进行冲钻，清除孔内杂物，同时将孔内的泥浆密度逐调至1.05，孔底沉淤小于30cm，返出的泥浆以不含泥砂为止。第一次清孔换浆是成井质量得以保证的关键，它将直接影响成井质量，因此施工时清孔换浆工作没有达到规定的要求绝不允许进入下一道工序的施工。4.3.6 下井管： 井管采用300PVC管，井管进场，应检查过滤器的滤孔是否符合设计要求。下管前必需测量孔深，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，以保证滤水管能居中，井管焊接要牢固、垂直、不透水，下到设计深度后，井口固定居中。下井管过程应连续进行，不得中途停止，如因机械故障等原因造成孔内坍塌或沉淀过厚，应将进管重新拔出，扫孔、清孔后重新下入，严禁将井管强行插入坍塌孔底。4.3.7 填滤料：井管滤料选用级配砾石，填滤料前应用测绳测量井管内外的深度，两者的差值不应超过沉淀管的长度。填砾料过程中应随填随测砾料的高度。填砾料工序也应连续进行，不得中途终止，直至砾料下入预定位置为止。最终投入滤料量不应少于计算量的95%。4.3.8 井口封闭：在采用粘性土封孔时，为防止回填时产生“架桥”现象，回填前需将粘土捣碎（粒径小于3cm为宜）后填入。回填时应控制下入速度及数量，沿着井管周围按少放慢放的原则回填。然后在井口管外做好封闭工作。4.3.9 洗井：洗井应在下完井管、填好滤料后立即进行，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。绝不允许搁置时间过长或完成钻探后集中洗井。4.3.10 安泵试抽：成井施工结束后，应及时下入潜水泵，铺设排水管道、电缆等，抽水与排水系统安装完毕，即可开始拭抽水。电缆与管道系统在设置时应注意避免在抽水过程中损坏，因此，现场要在这些设备上进行标识。4.3.11 排水：洗井及降水运行时应用管道将水排至场地四周的明沟内，通过排水沟将水排入场外预设的排水明沟中，场地四周的排水管道应定时清理，确保排水系统的畅通。44 降水运行施工4.4.1施工完一口井半月后开始投入运行，以及时降低地下潜水水位，确保基坑开挖效果，抽水时潜水泵不间断，保持全天候不停的运转。4.4.2 根据经验，地层疏干降水的关键是在前期的抽水，故要保证开挖前有足够的抽水时间，基坑开挖前需保证20天的预降水时间，以确保基坑内地下水位始终保持在基坑开挖面以下不小于2m。4.4.3 试运行之前，需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、抽水与排水系统能否满足降水要求。4.4.4 安装前应对泵本身和控制系统作一次全面细致的检查。确保正常方可投入使用。安装完毕应进行试抽水，满足要求转入正常工作。4.4.5 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抽水参数记录，做到资料齐全。4.4.6 基坑开挖后，井管被挖出的部分达到4m后，开挖面以上部分开始截井，井口随开挖面降低。4.5 降水运行时的注意事项4.5.1 降水的设备(主要是潜水泵)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。4.5.2 工地现场要备足抽水泵，使用的潜水泵要做好日常保养工作，应经常检查泵的工作状态，一旦发现不正常应及时换泵，坏泵应及时修复，无法修复的应及时更换。4.5.3 降水工作应与开挖施工密切配合。4.5.4 降水井在降水运行阶段，电源必需保证，如遇电网停电，应及时启动备用发电机。4.5.5 做好井口的保护工作，严禁将井口碰坏以及杂物掉入井内。经常检查排水管、沟是否畅通。4.5.6 降水排水系统的施工应与挖土施工密切配合，根据现场实际情况不断调整，以免挖土时损坏抽水设备，影响降水效果。五、施工工期及进度安排5.1 降水井施工工期安排：*年6月5日2009年7月5日。5.2井点降水运行时间安排：*年6月20日2010年6月。六、资源配置 6.1 机械设备配备机械设备配置表序 号设备名称规格型号数 量备 注1旋转钻机GPS1032潜水泵200JCQ1333备用潜水泵200JCQ10用于应急备用4泥浆泵BW5025发电机200kw1用于应急备用 6.2 施工管理人员配备施工管理人员配备表序号姓 名职 称职 务备 注1*高级工程师技术总负责2*工程师现场总负责3*工程师专业工程师4*工程师测量工程师5*工程师质检工程师6*工程师安检工程师7*工程师试验工程师8*助理工程师现场领工员 6.3 劳动力配备操作技术人员配备表序号工作岗位人 数备 注1机电司机42抽水工63电 工24普 工65合计186.4 用电量计划工程设计自流深井133口，采用200JCQ型潜水泵抽水，按133口井同时进行抽水作业考虑，用电量为：1.0KW/台133台133KW，工程用电能够满足，紧急情况下采用200KW发电机自发电抽水，也能满足抽水正常进行的要求。七、安全保证措施7.1 安全保证体系在本工程中，为确保安全施工，实现工程安全目标，项目经理部成立以项目经理为组长，项目副经理、总工程师、安检工程师为副组长的安全领导小组，建立健全安全保证体系。7.2 安全保证措施、进入施工场地必须佩带安全帽。、每周进行一次安全学习，牢固树立职工的安全意识。、在井点成孔运行过程中应注意用电安全，按用电管理及操作要求办理。、特殊作业人员要执证上岗，现场操作人员必须进行岗前安全教育培训，并经考试合格后方可上岗。、每道工序施工都要严格按照规范要求进行，严禁违章作业。野蛮施工。、现场电器设备要有漏电保护器，电缆应设可靠绝缘，要定期检查，发现问题及时处理解决。、在降水过程中，应由专门电工负责日常降水的用电管理。、夜间施工，场地内必须有足够的照明。、一级基坑内降水井井口设50cm50cm钢板（钢板厚10mm），二级基坑内降水井井口用彩条布覆盖，铁丝缠绕以保证牢固，随基坑开挖及时调整，以防杂物落入。八、施工质量保证措施8.1 施工前做好各项施工准备工作，充分理解降水施工的重要性。8.2 开工前组织本工程的全体管理人员和施工人员进行技术交底，指出本工程的质量关键。8.