警备区江畔住宅二期地下车库基坑降水施工方案

哈尔滨警备区江畔住宅 二期地下车库 基坑降水施工方案 黑龙江省水文地质工程地质勘察院 二 0 一 一 年 二 月 十八 日 哈尔滨警备区江畔住宅 二期地下车库 基坑降水施工方案 院 长： 王 逊 总 工： 张 俊 主管院长： 周鹏宇 技术负责： 石义强 编 写 人： 王新星 审 定： 于吉增 黑龙江省水文地质工程地质勘察院 二 O 一 一 年 二 月 十八 日 1 目 录 第一节、编制依据 . 1 第二节、工程概况 . 1 一、工程基本概况 . 1 二、场区地质条件 . 1 三、场地水文地质条件 . 2 四、基坑降水工程的目的和任务 . 3 第三节、基坑降水设计 . 3 一、基坑开挖及受地下水影响情况 . 3 二、降水方法的选择 . 3 三、降水计算各项水文参数的确定 . 4 第四节、基坑降水对周边环境的影响及对策 . 7 一、受场地降水影响的周边建筑物 . 7 二、周边建筑物受降水影响程度计算 . 7 三、降水对周边建筑物及街道影响分析 . 9 四、防治对策及措施建议 . 9 第五节、基坑降水施工方案总结 . 11 第六节、基坑降水施工组织设计方案 . 11 一、施工质量技术保证措施 . 11 二、施工组织部署与协调管理 . 12 2 三、施工技术 措施 . 12 四、成井方案 . 13 五、排水方案 . 13 第七节、主要机械配备及施工进度 . 14 一、基坑降水主要施工机械 . 14 二、工期安排 . 14 第八节、质量安全要求 . 14 一、质量要求 . 14 二、安全要求 . 15 第九节、施工准备工作 . 15 第十节、应急措施 . 16 一、成井预案 . 16 二、降水运行期间供电预案 . 16 三、信息预案 . 16 附： 降水井平面布置示意图 降水井构造图 1 第一节、编制依据 1、岩土工程勘察报告 2、施工设计图 3、建筑与市政降水工程技术规范（ JGJ/T111-98） 4、供水水文地质勘察规范（ GB50027-2001） 5、供水管井技术规范（ GB50296-99） 6、水文地质手册 7、建筑基坑支护技术规程 8、建筑地基基础设计规范化 第二节、工程概况 一、工程基本概况 1、拟建工程位于哈尔滨 市友谊路 与通江街交口东北侧 。降水区面积约 94 31.2 平方米，地 形较为平坦。 2、基坑开挖深度为 -6.8m，为了保证正常施工， 根据降水规范地下水位应降至基坑下 0.5-1.0 m 要求。 水位应降至 -7.3m。 根据场地勘察报告显示， 现场实际水位 -3.3m， 水位 降深 -4.0m。 3、 基坑 东侧 有一栋原有建筑，为 桩 基础 。 二、场区地质条件 场址为松花江漫滩区，根据工程建设方提供的工勘资料，场区 地层结构见表： 2 三、场地水文地质条件 场地地下水类型为松散岩类孔隙潜水，含水层呈多层分布，故各含水层水力联系密切，即为统一含水层。场地区主要含水层累计厚度约为 25m，水量较丰富，含水层综合渗透系数 K=25m/d，有效影响半径 R=2S HK=200m。场区最高水位出现在丰水期，其变幅在 2.0-2.5m之间，目前水位埋深 为 -3.3m。 地层编号 岩土名称 岩性描述 底板埋深 第一层 杂填土 杂色，成分混杂，结构松散，主要由建筑垃圾组成 。 2.7m 第二层 粉质粘土 灰色，湿 饱和，颗粒均匀，松散 稍密，分选好，含少量的粘粒，长石石英质组成，层位连续 。 5.8m 第三层 细砂 黄色，局部灰色，主要由石英，长石等矿物组成，颗粒均匀，颗粒级配不良，颗粒呈亚圆状，粘粒含量约占 5%，稍湿 饱和，稍密 11.3m 第四层 中 砂 灰色，饱和，含少量砾石，稍密 中密，颗粒较均匀，磨圆中等，多为浑圆状，长石石英质组成，层位连续 。 18.0m 第五层 粉质粘土 灰色，可塑 硬可塑，湿，含细砂薄层，层位连续，无光泽，摇振无反映，干强度一般，韧性中等，为中压缩性土 。 25.2m 第六层 中砂 灰色，饱和，局部含较多 的砾石，中密状态，分选一般，磨圆较好，多为浑圆状，长石石英质组成，层位连续。 30.5m 3 四、基坑降水工程的目的和任务 本工程基坑开挖深度 -6.8 米， 为保证基础工程正常施工，根据建筑与市政 降水工程技术规范地下水应降至基坑开挖底板下0.5-1.0 米的要求，本设计取 0.5 米，即地下水位降至 -7.3 米。根据基坑开挖和基础底板结构施工要求，本工程降水目的和任务为： 1、降低基坑边坡地下水位，减少基坑侧翼压力，增加基坑的稳定性。 2、最大限度的减少因基坑开挖和降水对基坑周边环境产生的不良影响，保证周边建筑物的安全。 3、把基坑内地下水位降至 -7.3 米。疏干基坑内地下水，便于基坑开挖和基础施工坑内作业 。 第三节、基坑降水设计 一、 基坑开挖及受地下水影响情况 该工程为在松散砂类地层进行的深基坑工程， 基坑开挖深度 -6.8米，地下水位为 -3.3m。地下水位高出基底 3.5 米 。地下水将对基坑产生涌水影响，使基坑开挖和 基础施工无法正常进行，降低地下水位是保证基坑开挖和基础土建施工必须采取的手段。 二、降水方法的选择 1、降水方法的确定 本工程为在松散砂类地层进行的深基坑工程，必须降低地下水位，方能正常开挖基坑和进行基础施工。根据场地降水时间集中、降 4 水深度及排水量大的特点，明排和轻型井点方法，都不能满足基坑开挖干作业的要求，依据建筑与市政降水工程技术规范（ JGJ/T111-98）只有采用 深 井点降水方法，才能达 到正常开挖基坑与基础正常施工的要求，不发生涌水涌砂，保证底板的稳定性，减少对周边环境的影响。 2、井位布置 降水区域共布置 15 眼降水井， 眼井布置在基坑 周边 ， 降水井间距 16.69m。 三、降水计算各项水文参数的确定 选择适当的水文地质参数，进行合理的降水井点布置，结合场地周边建（构）筑物基础情况和分布情况，设计合理可行的保护措施。既要满足降水施工的要求，又要保证降水对周边建筑物的影响最小，并采取必要措施保证其安全。 1、影响半径的计算 根据岩土工程勘察报告所提供的地层资料，含水层厚度 H=30米。基坑降水井 大部分座落在细砂，中砂层中，设计降水水位在静水位以下 4.0 米 。 结合细砂和中砂理论渗透系数和多年降水经验，取经验值渗透系数 K=25m/d。 地下水为孔隙潜水，降水井为非完整潜水井 。 采用库萨金公式： R=2S HK 式中： R -降水井影响半径（ m） S -设计降水深度（ m） H -含水层有效厚度（ m） K -含水层渗透系数（ m） R =2 4.0 2530 =216m。 （取经验值 200） 5 2、基坑涌水 量计算 采用下式计算 式中： K：含水层综合渗透系数，取经验值 K=25m/d R：有效影响半径 R=200m H：含水层有效厚度 H=30m S：基坑中心水位降深，设计值 S=4.0m R0：大井概化半径 R0=36.31m 计算得 Q 基 =9403.21m3/h，即两基坑日排水量至少为 9403.21m3/h才能满足设计水位降深的要求。 3、确定降水井数 按场地的水文地质条件，结合前面的降水工程条件分析，采用深井点降水。单井出水量、单井内水位降及基坑涌水量应满足如下条件： 1）、考虑地下水渗流对基坑地基土的影响，单井出 水量不宜过大，即不超过 30 m3/h，单井内降深应以稍大于基坑内最大水位降为宜。 2）、基坑降水运行时总排水量应大于计算的基坑排水量， Q 总 =NQ单 Q 基 降水井数可按下式确定： N=1.1 Q 基 / Q 单 ： 式中： N：降水井点数 Q 基 ：基坑涌水量 Q 单 ：单井出水量 Q 单 =30m3/h； 降水井数确定：经计算当 N=15 时， Q 总 =15 30m3/h 24h =10800.00m3/d，即 Q 总 Q 基 =9403.21m3/d，满足上面 1、 2 条件。经以上验算，初步确定：降水井井数为 15 眼，单井水量 30m3/h。降水井 )1(20RRLgSSHKQ 基 6 布置在基坑周边 ， 井间距 16.69m.，基坑总排水量为 10800.00m3/d。 4、降水井埋藏深度的确定 降水井深度的确定按公式： Hw =Hw1+ Hw2+ Hw3+ Hw4+ Hw5+ Hw6 式中： Hw -降水井深度（ m） Hw1-基坑深度（ m） Hw2-降水水位距离基坑底要求的深度（ m） Hw3-ir0； i 水力坡度 1/10-1/15： r0 降水井排间距的或大井概化半径的 1/2（ m） Hw4-降水期间地下水位变幅（ m） Hw5-降水井过滤器工作长度（ m） Hw6-沉砂管长度（ m） 经计算得： Hw =16.1（ m） 5、 达到设计降深时间预测 采用下式预测 )(2 iS uWkQHS 式中： S：计算点时间水位降 m； WS（ ui）为第 i 眼井的泰斯井函数； 其他符号意义同上式。 经验算中心点水位降达设计水位降，时间为 5 天。考虑场地上部粉质粘土与粉细砂互层，将减缓降水速度，达设计水位降时间要延迟一些。 7 第四节、基坑降水对周边环境的影响及对策 一、 受场地降水影响的周边建筑物 场地位于 哈尔滨市友谊路 与通江街交口 东北侧 ，在影响半径范围内各建筑物均受降水影响， 距降水场地距离不同等，受影响程度也不相同 。 周围建筑物与降水场地相对位置 、基础形式和建筑时间如下： 基坑 东 侧有一栋原有建筑，距基坑最近点 12m，距基坑最远点42m，为 桩 基础。 二、周边建筑物受降水影响程度计算 降水 对周边建筑物的影响，主要是基坑抽水时周边地下水产生联动，土层失水后，土的结构发生变化，重新固结产生的沉降。估算周边建筑物附近的地下水位变化是估算沉降量的必要数据。 1、水位降及沉降量计算 1）、 基坑降水后 周边 建筑物最近、最远点的水位下降值的确定 采用公式 ： 采用不完整潜水井公式： 式中： y 断面不同点水位下降值（ m） Q 降水井涌水量（ m3/d） X 降水井边界至任意距离（ m） r 降水井半径（ m） krxQHHy3 6 6.1)lg( lg2 8 k 含水层渗透系数（ m/d） 2）、沉降量计算采用公式：按规范法计算： S=m0EsHP式中 ： H 计算点未降水前水位埋深 与 最大降深时水位深降差（ m） P 水位变化施加于土层上的平均荷载（即附加应力差 KPa） ES 降水影响土体压缩模量，取不利土体粉质粘土 ES=4MPa。 M0 综合分层法修正系数 ，是根据我国多年沉降监测资料（高压缩综合分层法计算的沉降量偏小，而低压缩土又偏大的结果，而提出的修正值）。本设计m0 取 1.0 修正沉降值。 2、降水后个建筑物水位降、沉降量估算 允许沉降差（倾斜）计算 1）、 南 侧原有建筑： 取两点计算沉降量，分别为 A、 B AB 两点间距 L=40m=4000cm 水位将计算： 用公式： 计算得： A 点为 3.26m， B 点为 2.1m 沉降量： 用公式： S=m0EsHP计算得： A 点为 2.65cm， B 点为 1.1cm krxQHHy3 6 6.1)lg( lg2 9 AB 亮点斜率 ： 用公式： S=LSS 21计算得： 0.38 三、降水对周边建筑物影响分析 通过上述计算，在基坑（大井）降水时，位于其影响半径 200 米范围内的建筑 物均受不同程度影响，由 于建筑物 基础 形式、基础 埋深和土体物理力学性质及各建筑物状态不同，影响程度存在一定差别。 通过计算得出的结果看，降水对建筑物影响不 是很 大，在降水过程中 要 注意做好保护措施。 四、防治对策及措施建议 1、本工程降水工程面较大，降水工程水位下降 4.0m 以下，抽水量较大，影响范围广（以基坑为界向四周影响达 200m 以上），为保证地下工 程安全顺利实施，防止对周边建（构）筑物倾斜、开裂、毁坏、倒塌不利影响。 故在开挖基坑边坡稳定的前提下，采取如下对策： 1）、控制地下水流速 控制抽水井附近含水层不发生扰动，是保证地基砂土不受破坏的关键，进水流速超过最大允许值时，则含水层砂土发生扰动，对地基的稳定构成威胁，预防的关键为确定滤水管最小长度，控制地下水的进水流速。 地下水最大允许进水流速采用公式： V=653K 式中： V-允许最大进水流速（ m/d） K-含水层渗透系数， K=25m/d 10 V=653 25 =189.8 m/d 滤水管长度采用公式： LDVQ式中： L-滤水管长度（ m） Q-含水层出水量（ 720m3/d） D-滤水管外径（ 0.3m） V-最大允许进水流速（ 189.8m/d） LDVQ= 0.48.1893.014.3 720 （ m） 经计算滤水管长度最小为 4.0m，实际施工时下置滤水管长度10米以上 4.0m 要求，使地下水流速 低于 189.8m/d，能够保证含水砂土不发生扰动，天然地基土的稳定不受影响。 2)、防止降水井涌砂措施 包两层 60 目的井底布，防止细砂进入井中，避免抽砂的现象发生，防止地层扰动。 2、 水资源保护措施 1）、对本工程进行精心设计，施工中排水量达到基坑开挖和基础施工要求即可。尽量减少地下水排水量。 2）、打井原土自造泥浆护壁，不得使用化学剂。 3、 其它措施对策 1）、成井时，滤水管下置在 6.0m 以下，砾料以上细砂层中采用粘土进行封井，保持细砂层不与滤水管直接接触，防止粉细砂土地基被破坏。 2）、单泵出水量限定在 30m3/h 以内，防止因出水量过大，地下水流速过急，带动细砂涌入井内，造成地基土破坏。 3）、降水运行开始启动抽水泵时先启动离建筑物较远的水泵，后 11 启动离建筑物近的水泵 。 4）、在施工允许的条件下，随着工程的进展抬高基坑地下水位，减少水位降。 5）、 施工现场 请甲方 聘有资质的测量单位，降水开始时对周边建筑物和基坑支护桩等进行变形观测，发现问题， 分析原因并采取措施，找出问题的关键，加以解决。 第五节、基坑降水施工方案总结 1、降水方法采用深井点降水方法，降水井深 18 米。 2、总排水量 10800.00m2/d，降水 井 15 眼，降水井间距约 16.69 米，选用出水量 30m2/h，扬程 26 米，电机功率 5.5kw 的潜水泵抽水。 第六节、基坑降水施工组织设计方案 一、 施工质量技术保证措施 1、施工前组织技术人员及全体施工人员进行技术交底，施工时严格按照建筑与市政降水工程技术规范（ JGJ/T 111-98）和降水施工方案进行。 2、降水运行期间避免间歇和反复抽水，定时对降水施工设备进行检测，对水位、水量及水质随时进行监测，发现异常情况及时查明原因。 3、随时观察出水是否混浊，检测出水含砂量，控制在允许范围内（ 0.1 ）。 12 二、 施工组织部署与协调管理 1、降水工程是为配合土建施工的辅助工程，目的是保证土建工程能够正常进行基础施工，为保证施工的总体进度，同时避免对土建施工影响，降水施工严格按照甲方的工作按排进行施工和降水运行，与土方开挖单位、基坑支护单位和土建施工等单位密切配合，保证各方施工进展顺利。 2、降水工程需要与建设单位、总包方及其它分包单位密切配合，衔接好每一步工作流程和安排。特别是电源线、排水管线和降水运行期间，需土方单位、建筑施工单位的大力配合和支持，排水管线和电源线的摆布，要根据现场实际情况结合各施工单位场地布置进行 安排。 三、施工技术措施 1、降水施工工艺 1）、施工工艺流程 放线定位 挖泥浆坑 埋设钢护筒 钻机就位 成孔 下井管 填滤料 洗井 安装排水管 下泵 抽水 封井。 2）、打井采用泵吸收式反循环钻机，自造浆护壁。 3）、成孔后立即下入直径 300mm 的 PVC 双螺旋塑料井管，滤水管为孔式过滤器，滤水管外侧包裹 2 层 60 目尼绒网，井管连接要牢固。 4）、填滤料要从井孔四周均匀回填，保证井管垂直居中，防止井管挤偏。地下 1 米以上用粘土填充夯实。 5）、潜水泵用绳索吊在井内，先置泵深度在降水井下部。然后根据出水量及降深调 至泵位置，直至达到降水要求。 13 2、地面排水管铺设施工 1）、及时将排水管运至场地。 2）、排水管连接牢固，不允许有漏水现象。 3）、将排水管通入甲方指定的就近的下水管道。 3、水位观测：降水运行时，做好水位观测记录，记录一式两份，甲、乙各一份，为了取得下降水位深度数据，可采用单井临时停泵的方法进行测量。 4、降水井要保证昼夜连续运转，防止因停泵使水位上升，造成“涌槽”事故，为此采取以下措施： 1）、设多个闸箱，单个闸箱接水泵不多于 3 台。 2）、配有备用电源。 3）、专人巡查，发现停泵，立即处理。 四、成井方 案 根据场地岩性组成，含水层特性及单井出水量，确定井深为 18 21m间。井管的管径 300mm。过滤器长度 12m。开终孔孔径 550mm，井管与井壁之间采用细砾料充填。花管以上采用粘土封井，以防止细粒砂向孔内涌动。 五、排水方案 采用分管方式进行排水，排入甲方指定的就近市政排水管网。 14 第七节、主要机械配备及施工进度 一、 基坑降水主要施工机械 1、投入钻机 1 台，采用泵吸式反循环 100 型钻机； 2、潜水泵 15 台； 3、运输车辆 1 台； 4、寝车 1 台。 二、工期安排 1、前期准备：包括现场井位确定、钻机进场、材料进 场、挖泥浆坑，用时 1 天。 2、降水井点施工：包括抽水试验、水井施工、送电线路及排 水 管线辅设等用时 5 天。 3、降水运行：在基坑开挖前 5 天，降水井全部启动（逐个启动）。运行工期按甲方要求安排。 第八节、质量安全要求 一、质量要求 1、开工前对全体职工 度 技术质量交底，执行院质量体系要求，确保施工质量和安全到位。 2、打井前要摸清地下障碍物情况，以保证施工质量。 3、保证成井质量，井孔直径、井深不得偏小。 4、滤料要