深基坑井点降水及沉井支护施工工法.doc

高地下水位下的深基坑施工工法沉井支护井点（砂管井）降水完成单位：中交第四公路工程局有限公司 曾珍明1 前言1.0.1为满足深基坑开挖施工要求、降低造价、提高功效而编制本深基坑砂管井井点降水及沉井支护施工工法。1.0.2 在高地下水水位及深基坑开挖施工中形成本工法。2 工法特点2.1 本工法在工艺上具有以下优点：1) 排水量大、降水深、降水效果好；2) 降水范围大、井距大、对施工平面布置的干扰小；3) 降水井及沉井制作较易解决、机械灵活、操作简单；4) 井点制作，降水设备及操作工艺、维护管理均较简便；5) 沉井结构截面尺寸和刚度大，承载力高，支护稳定性好，减少了承台模板投入及模板安装工序，可用于很大深度地下工程的施工；6) 施工不需复杂的机具设备。2.2 砂管井井点降水及沉井制作周期相对一般钢板桩等常规支护方案虽制作周期较长，但可以在不增加投入的情况下大面积的展开作业面，大大缩短了整个工程深基坑的进度。2.3 在深基坑开挖中有效消除了在开挖过程中可能发生的塌方等安全事故，且保护了临边建筑，从而保证开挖安全和施工质量。2.4 由于采用本法在深基坑开挖中减小了挖、运及回填土方量，故大大减小了深基坑开挖工程造价，同时缩短工期。3 适用范围本法适用于地下水水位高、临江临水、开挖深度大且具有流沙等地质条件的深基坑开挖，流沙现象越强，本工法的优越性越明显。4 工艺原理砂管井井点就是沿基坑每隔一定距离设置一个砂管井，每个砂管井单独用一台水泵不断抽水来降低水位。根据承台的设计尺寸制作合适的沉井，利用沉井进行深基坑支护。首先根据工程需要将地下水水位降低至合适位置，并在承台设计坐标位置上制作足够刚度的沉井备于支护，之后再进行基坑开挖。砂管井井点降水根据水在土中渗流规律及达西定律，及土体本身如果存在并保持水头差，水就会不断地产生流动，形成稳定流。其渗流速度：v=ki(适用于砂及其他较细颗粒的土中) 。水在土中渗流的速度v取决于两方面的因素：土的透水性(反映为渗透系数k的大小)；水力条件(反映为水力梯度i的大小)。砂管井降水的降水曲线如图4-1降水曲线5 施工工艺流程及操作要点5.1 工艺流程 工艺流程图见5.1。管井井位及沉井放样沉井预制钻孔法成井安装滤水井管回填管壁与孔壁间过滤层安装水泵及控制电路、试抽基坑开挖、沉井下沉至设定标高降水沉井封底降水完毕封井5.1施工工艺流程5.2 施工方法以昌黄连接线项目承台深基坑为例：5.2.1施工程序1) 制作程序：场地整平放线夯实基底，抄平放线验线铺砂垫层绑沉井身钢筋支井身模板浇筑混凝土养护、拆模下沉；2) 下沉程序：下沉准备工作打降水井、降水设置垂直运输机械挖土下沉观测纠偏沉至设计标高、核对标高浇筑封底混凝土承台施工。5.2.2 沉井制作1) 沉井采用钢筋混凝土，如在软弱地基上制作沉井，应采用砂、砂砾或碎石垫层，用打夯机夯实使之密实，厚度根据计算确定；2) 沉井一次制作下沉，以减少沉井自由高度，增加稳定，防止倾斜；3) 沉井制作采取在刃脚下设置木垫架或砖垫座的方法，其大、小和间距应根据荷重计算确定；4) 浇筑的沉井身混凝土应密实，外表面平整、光滑。突出井壁面部分应在拆模后铲平，以利防水和下沉。5.2.3 降水本工程由于地下水位较高，且基坑全部位于粉砂层，采用D300砂管井降水，井深15米，井间距6米，沿沉井周边布置，工艺流程如下：1) 钻孔：使用一台冲击钻钻孔，孔径为60cm；2) 安装管井：井管采用无砂混凝土滤水管，连接要采取有效措施，使其紧密牢固，防止井管错位，造成漏泥。井管安装完成后，向孔内填500mm厚粗砂滤料；3) 洗井：管井安装后，立即抽水洗井，防止时间闲置，使滤管堵塞。使用1.5寸2.5寸的高压潜水泵，一个井点一个水泵；4) 抽水：洗井后留出清水，此时即可连续抽水；5) 井管封闭：井管封闭在不需要继续降水后进行，封闭采用级砂填实，为了加强施工缝处的防水效果，底板侧壁处用双道上水处理。5.2.4 沉井下沉1) 下沉前应进行井壁外观检查，检查混凝土强度，并根据勘测报告计算极限承载力，计算沉井下沉的分段摩阻力及分段的下沉系数（115125），作为判断每个阶段可否下沉，是否会出现突沉以及确定下沉方法及采取措施的依据；2) 下沉前应分区、分组、依次、对称、同步的破除（拆除）刃脚下的垫层；3) 小型沉井挖土多采用人工或风动工具；大型沉井，在井内用小型反铲挖土机挖掘。挖土须分层、对称、均匀地进行，一般在沉井中间开始逐渐挖向四周，每层高0405m，沿刃脚周围保留051.5m宽的土堤，然后沿沉井壁，逐层全面、对称、均匀的削薄土层，每次削510cm，当土层经不住刃脚的挤压而破裂，沉井便在自重作用下均匀垂直挤土下沉，使其不产生过大倾斜；4) 在挖土下沉过程中，现场技术人员、测量人员、挖土工人应密切配合，加强观测，及时纠偏；5) 由于下有流砂，要求降水面高程始终低于沉井底高程；6) 沉井下沉观测方法为在沉井外壁周围弹水平线，井筒内按4等分或8等分标出垂直轴线，各吊线坠一个，对准下部标板来控制。观测时间，每班三次，接近设计标高时两小时一次。随时掌握分析观测数值，当线坠偏离垂线达50mm或标高差在100mm，应立即纠正。挖土过程中可通过调整挖土标高或外力进行纠偏；7) 筒壁下沉时，外测土可能会出现下陷，并与筒壁间形成空隙，一般干筒壁外侧填砂，以减小下沉的摩阻力，并减少了以后的清淤工作。雨季应在填砂外侧作挡水堤，以阻止雨水进入空隙，防止出现筒壁外的摩阻力接近于零，而导致沉井突沉或倾斜的现象；8) 沉井下沉接近设计标高时，应加强观测，防止超沉；9) 沉井下沉出现倾斜，如调整挖土仍不能纠正时，可加荷调整 ；10) 沉井挖出之土方用吊斗吊出，运往弃土场，不得堆在沉井附近。5.2.5沉井封底1) 沉井下沉至设计标高，即可进行封底；2) 封底采用浇筑一层30cm厚C25混凝土垫层，在刃脚下切实填严，振捣密实，以保证沉井的最后稳定，达到50强度后，可以绑扎承台钢筋；3) 混凝土养护期间应继续抽水，待封底混凝土强度达到70后，对集水井逐个停止抽水，逐个封堵。封堵方法是采用级砂填实。砂管井的成井和沉井的制作可同时进行，根据所需降水水量及基坑设计底标高选择砂管井管径、井距及井深。根据基坑土侧压力计算沉井结构尺寸和配筋。5.3 操作要点5.3.1 砂管井不能应在不透水层上，严禁穿透不透水层；5.3.2 砂管井的回填必须使用中粗砂，否者堵塞砂管井孔壁过滤孔；5.3.3 降水应连续进行直到沉井封底并待混凝土强度达到一定；5.3.4 沉井底部韧角方向及刚度应满足要求。6 材料与设备所进材料与设备都应例行进场检验，合格方能使用。主要材料设备如下：序号机具名称规格单位数量备注1井管200600mm、长为800至1000mm不等口水泥砾石漏水管、数量根据实际需要确定2水泵QY-25型、1.1kw台潜水电泵3钻机CF-205型台14挖机PC-200型台15装载机ZL-50台16起重机816T台1根据需要确定7自卸车510T台1根据需要确定7 质量控制7.1 质量控制标准 7.1.1 降水井施工的质量检验标准7.1.2 沉井的质量检验标准项目序号检查项目允许偏差或允许值检查方法单位数值主控项目1混凝土强度满足设计要求(下沉前必须达到70%设计强度)查试件记录或抽样送桕2封底前，沉井(箱)的下沉稳定mm/8h10水准仪3封底结束后的位置刃脚平均标高(与设计标高比)mm100水准仪刃脚平面中心线位移1%H经纬仪，H为下沉总深度，H10m时，控制100mm之内四角中任何两角的底面高差1%1水准仪，1为两角的距离但不超过300mm，110m时，控制在100mm之内一般项目1钢材、对接钢筋、水泥、骨料等原材料检查符合设计要求查出厂质保书或抽送检2结构体外观无裂缝，无蜂窝、空洞，不露筋直观3平面尺寸长与宽%0.5用钢尺量，最大控制在100mm之内曲线部分半径%0.5用钢尺量，最大控制在50mm之内两对角线差%1.0用钢尺量预埋件mm20用钢尺量4下沉过程中的偏差高差%1.52.0水准仪，但最大不超过1m平面轴线1.5%H经纬仪，H为下沉深度最大应控制在300mm之内，此数值不包括高差引走的中线位移5封底混凝土坍落度cm1822坍落度测定器注：主控项目3的三项偏差可同时存在，下沉总深度，系指下沉前后刃脚之高差。7.2 质量控制措施7.2.1 降水质量控制措施1) 降水施工方案经监理审批后实施，由专人负责抽水、观测，做好观测记录，及时反馈信息；2) 地面钻孔前，探明孔位处确无地下管道、管线后钻孔，否则调整井位； 3) 井管施工过程中，控制井径、井深、砾石砼配比、砂石料填筑、洗井、试抽五道工序的质量； 4) 按降水监测要求做好监测记录，根据水位、水量变化情况及时采取调整措施；5) 井点供电系统采用双线路，防止中途停电或发生故障，影响排水；6) 井点管理设位置间距深度应符合设计要求重直度应小于井深的1%；7) 井点埋设井底沉渣厚度应小于80mm 使用应无严重淤塞没有出水水畅或死井等情况。8) 最低降水深度应符合设计要求；9) 降水系统施工完后应试运转如发现井管失效应采取措施使其恢复正常如无可能恢复则应报废另行设置新的井管。7.2.2 沉井支护质量标准1) 沉井是下沉结构，必须掌握确凿的地质资料，钻孔可按下述要求进行：1. 面积在200m2以下(包括200m2)的沉井，应有一个钻孔(可布置在中心位置)；2. 面积在200m2以上的沉井，在四角(圆形为相互垂直的两直径端点)应各布置一个钻孔；3. 特大沉井可根据具体情况增加钻孔；4. 钻孔底标高应深于沉井的终沉标高；5. 每座沉井应有一个钻孔提供土的各项物理力学指标、地下水位和地下水含量资料。2) 沉井的施工应由具有专业施工经验的单位承担；3) 沉井制作时，承垫木或砂垫层的采用，与沉井的结构情况、地质条件、制作高度等有关。无论采用何种型式，均应有沉井制作时的稳定计算及措施；4) 多次制作和下沉的沉井，在每次制作接高时，应对下卧层作稳定复核计算，并确定确保沉井接高的稳定措施。5) 沉井施工除应符合建筑地基基础工程施工质量验收规范GB50202-2002规定外，尚应符合现行国家标准混凝土结构工程施工质量验收规范GB50204及地下防水工程施工质量验收规范GB50208的规定；6) 沉井在施工前应对钢筋、电焊条及焊接成形的钢筋半成品进行检验。如不用商品混凝土，则应对现场的水泥、骨料做检验；7) 混凝土浇注前，应对模板尺寸、预埋件位置、模板的密封性进行检验。拆模后应检查浇注质量(外观及强度)，符合要求后方可下沉；8) 沉井竣工后的验收应包括沉井的平面位置、终端标高、结构完整性、渗水等进行综合检查。8 安全措施8.0.1降水时加强对周围地表及建筑物的沉降观测，及时取得数据，保证安全施工。 8.0.2一旦发生水位观测孔中的水位、水量变化异常、局部区域出现超降现象，立即采取措施。停止降水，必要时进行地下回灌。8.0.3加强对附近管线的沉降观测，及时取得数据，保证安全。8.0.4发现周围地表、建筑物和管线监测记录有异常，立即进行分析，必要时停止降水，进行加固。 8.0.5沉井施工前，应查清沉井部位的地质水文及地下障碍物情况，摸清对邻近建筑物、地下管道等设施的影响情况，并采取有效措施，防止施工中出现问题，影响正常、安全施工。8.0.6严格遵循沉井垫架拆除和土方开挖程序，控制均匀挖土速度，防止发生突然性下沉。严重倾斜现象，导致人身事故。8.0.7提前作好沉井下沉中的降排水工作、作好降水记录，并设备用电源，以保证沉井挖土过程中不出现大量涌水、涌泥或流砂现象，以避免造成淹井事故。8.0.8沉井上部应设安全平台，周围设栏杆，井内上下层立体交叉作业，设安全网、安全挡板；避开出土的垂直下方作业；井下作业应戴安全帽、穿胶皮鞋。8.0.9沉井内土方吊运，应由专人操作和专人指挥，统一信号，预防发生碰撞或脱钩；起重机吊运土方和材料靠近沉井边坡行驶时，应加强对地基稳定性的检查，防止发生塌陷、倾翻事故。8.0.10沉井挖土应分层、分段、对称、均匀地进行，达到破土下沉时，操作人员要离开刃脚一定距离，防止突然性下沉而造成事故。8.0.11加强机械设备维护、检查、保养；机电设备由专人操作，认真遵守用电安全操作规程，防止超负荷作业，并设漏电保护器；夜间作业，沉井内外应有足够的照明，沉井内应采用36V安全电压。8.0.12本法应尽量避开雨季施工。9 环保措施及文明施工9.0.1降水井施工过程中所产生的泥浆待沉淀以后再外运至指定地方，并于工程结束后对排放地的泥浆掩埋或进行绿化。9.0.2 废水排放控制：在搅拌机前台及运输车清洗处设置沉淀池。排放的废水要排入沉淀池内，经二次沉淀后，方可排入市政污水管线或回收用于洒水降尘。未经处理的泥浆水，严禁直接排入城市排水设施和河流。9.0.3 合理安排施工项目，有效控制施工噪声，施工人员不得大声喧哗和撞击其它物件，减少人为的噪声扰民现象。9.0.4 基坑土及时清运，垃圾及工程渣土车辆，不得超载，并保证行驶途中不抛洒滴漏不污染道路和环境。运输车辆要有防漏设施。9.0.5 工地出入口有专人负责指挥交通安全，并检查登记外来人员。运输出入现场必须清扫整洁方可离场上路行驶。9.0.6 禁止将有毒有害的废弃物用作土方回填，以免污染地下水和环境。9.0.7 施工车辆和人员一律走施工入口，车辆在场区内要慢速行驶，禁止鸣高音喇叭，按规定线路进入施工现场。9.0.8 提前贴出安民告示，以得相邻单位及附近居民的谅解和支持。9.0.9 现场内外应设置质量安全文明施工等方面的宣传标语和宣传标牌。各类标识牌应规格统一、清晰、美观、安全整齐。9.0.10 施工便道其厚度和强度应满足施工和行车的需要，要平坦、畅通，并设置相应的安全防护措施和安全警示标志。施工材料的堆放应位置明确、堆放整齐、场地硬化及挂材料名称标识牌。9.0.11 施工现场由专人负责环境卫生和保洁工作。施工现场应设置卫生间，污物通过管道排入市政污水管线，并有水源冲洗和专人负责卫生工作。食堂饮事员必须申领健康证，食堂应符合卫生标准。临时建筑物（包括办公用房、宿舍、食堂、仓库、厕所等）要求稳固、安全整洁，并满足消防要求，禁止使用工棚、石棉瓦、油毛毡搭建。民工集体宿舍，应具备良好的防潮、通风、采光等性能，与作业区隔离。并配置消暑和防蚊虫叮咬设施。9.0.12 施工现场及周边要定期洒水，减少灰尘对周围环境的污