2.1降水方案.doc

2.1 降水工程2.1.1水文地质条件根据本工程岩土工程勘察报告，拟建场区地下水根据埋藏条件可划分为浅层潜水及承压水。(1) 潜水拟建场地浅部土层中的地下水属于潜水类型，其主要补给来源为大气降水。勘探期间测得潜水稳定水位埋深为0.60-1.60m。按上海市对地下水位长期观察资料:地下水位一般在0.31.5m，水位随季节而变化，年平均地下水位在0.5-0.7m。(2) 承压水本场地存在第层承压含水层，根据上海市经验，承压水头埋深约在地下3-11m，水位随季节波动。根据对该层土的承压水测试成果表明，该层土的承压水位约为地下9.00m。2.1.2基坑底板稳定性分析本工程基坑开挖深度较大，根据围护结构设计，需考虑下部层承压水的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。开挖过程中，基坑底面的安全稳定性，可按下式进行验算。hss Fwhw式中：F基坑底面突涌安全系数（取1.10）；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18.0kN/m3；w地下水的重度（取10.0kN/m3）。根据本工程的岩土工程勘察报告，选取第层承压含水层的最浅层顶标高为-27.96m，顶板埋深为30.50m。选取第层的初始水头埋深值为7.00m（虽然勘查过程中承压水水位埋深为9.00m，但是根据上海地区承压水水位长观资料，其承压水水位埋深一般在3.0011.00m之间，呈周期性变化，故按照本公司降水经验，选取7.00m作为承压含水层初始水位），承压含水层顶板以上的水头高度值为23.50m。根据上式可以计算出开挖深度hs对应的水位埋深D，见下表。基坑开挖深度与安全承压水位关系序号开挖深度hs(m)对应水头深D（地面下） (m)115.305.63216.147.00317.008.41418.0010.05518.5010.86619.0011.68719.8012.99820.0013.32920.3013.811021.0014.951122.0016.59根据表2分析可知，在承压水的初始水头为7.00m时，基坑的安全开挖深度可达到16.14m，在此开挖深度内不需要进行减压降水。基坑开挖15.30m时，不要降低承压水，因此近地铁1号线一侧，不考虑承压水。基坑开挖18.50m时，要求承压水埋深在地下10.86m左右。基坑开挖19.80m时，要求承压水埋深在地下12.99m左右。基坑开挖20.30m时，要求承压水埋深在地下13.81m左右。2.1.3水文地质计算2.1.3.1减压井分析计算为了有效降低和控制承压含水层水头, 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，为减压降水设计提供理论依据。本次减压降水设计计算以初始承压水水头埋深7.00m作为前提条件。由于地下连续墙埋深已达42.00m（需要降低承压含水层的区域），而承压含水层的顶板埋深为30.00m左右，地下连续墙已进入承压含水层12.00m左右，同时该工程周边环境复杂，地铁及地下管线较多，因此宜采用坑内降水。根据稳定性分析的要求以及分区分块施工，本工程降压井设计考虑如下；2区首先施工，其它区域暂不施工，根据模拟在基坑内布置11口降压井，可以将水位降至安全承压水位以下，降水30天后承压水位埋深等值线图如下图所示。图1 单独开挖2区时降水30天后承压水位埋深等值线图（单位：m）2区施工完毕后，施工4A、4B、3A、3D-2区，其它区域暂不施工，因基坑4A、4B区开挖深度仅15.30m，不需要降低承压水位，根据模拟在基坑3A、3D-2区内各布置2口降压井，可以将水位降至安全承压水位以下，降水30天后承压水位埋深等值线图如图2所示。图2 单独开挖3A、3D-2区时降水30天后承压水位埋深等值线图（单位：m）4A、4B、3A、3D-2区施工完毕后，施工4C、3B区，因基坑3B区开挖深度仅15.30m，不需要降低承压水位，根据模拟在基坑4C区内布置2口降压井，可以将水位降至安全承压水位以下，降水30天后承压水位埋深等值线图如图3所示。图3 单独开挖4C区时降水30天后承压水位埋深等值线图（单位：m）此外，在2区布置6口备用井，3口观测井。3A、4C、3D-2区各布置1口备用井（兼作观测井）。坑外如果条件允许，应在适当位置布置承压水位观测孔（暂布置4口）。同时专业监测单位应在坑外布置浅层水位监测孔。由于本工程未做抽水试验，未测定承压含水层的水文地质参数，计算中采用经验数据，因此在钻机进场后应先施工数口井做抽水试验，以准确测定含水层参数及单井涌水量和静止水位，然后确定减压抽水井数，对井群设计作进一步优化。2.1.3.2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。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)；根据我公司的降水施工经验，上海地区以淤泥质粘土、粘土为主的潜水含水层中，单井有效疏干面积a井一般为150250m2，本次取200m2。4A区：n = A / a井967.88/2004.84，拟定5口疏干井；3B区：n = A / a井1120.00/2005.6，拟定6口疏干井；4B区：n = A / a井1065.00/2005.32，拟定6口疏干井；2区：n = A / a井17466.00/20087.33，拟定88口疏干井；3A区：n = A / a井1313.00/2006.57，拟定7口疏干井。4C区：n = A / a井1500.00/2007.5，拟定8口疏干井。3D2区：n = A / a井1440.00/2007.2，拟定8口疏干井。注：上述基坑面积从平面图上量出计算所得，与基坑的实际面积略有误差。疏干井总数为128口。2.1.4总工作量工作量详见下表名称数量孔径mm井径mm滤管埋深m 孔深m坑内减压井1765027333-3940备用井及观测井1265027333-3940坑外观测井465027333-3738疏干井（S1-S17）176502734-14，16-1920疏干井（S18-S128）1116502734-18，20-2425降水井平面布置图、井结构剖面示意图详见附图。2.1.5降水运行2.1.5.1疏干井降水运行(1) 必须在地下连续墙全封闭后才能进行疏干抽水(2) 地基加固（如旋喷桩加固）施工结束后，方可进行成井施工，否则地基加固施工会影响成井质量。(3) 预抽水应在基坑开挖前15-30天或更早进行，随着开挖深度的加深可逐节割除上部井管，水泵在疏干时可随井内水位即时开泵与关泵，根据开挖进度，控制井内水位在一定深度内。(4) 在疏干井的成井施工阶段应边施工边抽水，即完成一口投入降水运行一口，力争在基坑开挖前，及时降低围护结构内基坑中的浅层地下水位，保证基坑干开挖施工的顺利进行。2.1.5.2减压井降水运行静止水头埋深为地面下7.0m左右时，从安全角度分析，基坑开挖深度小于16.14m时不需要降低承压水头。水位观测主要通过未抽水的降压井及观测井进行观测。降水运行时开动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。当基坑开挖至地表以下16.14m时，此时可以开始抽水降低承压水头，随开挖深度的加大逐步降低承压水头，以减少对周围环境的影响。在全部减压井成井完成后进行群井抽水试运行，检验施工用电及排水情况，同时观测各井水位，根据各井的实际位置和实际出水量，计算含水层的水文地质参数。应根据基坑分段开挖和支撑的施工实际工况，对降水运行进一步细化，提出每个工况下开启减压井的数量和井号，计算出该工况下承压水位的安全深度，以指导降水运行。减压降水运行过程中，每天将抽水量和承压水位的动态情况报告总包和监理，总包方应每天将各工况的进展情况及监测资料抄送降水项目部，以便制作各种图表，掌握降水运行的过程。大底板施工完成后，包括养护阶段和地下室及上部结构施工阶段，应由结构设计单位提供基础及上部结构的抗浮力，在确保承压水水头压力不大于抗浮力的情况下，逐步减少减压井的开启数量，直至静止水位情况下水头压力不大于抗浮力，减压降水工作全部结束。降水工作应在总包单位出具“停止降水通知书”后才能停止并撤场。2.1.6成井工艺2.1.6.1工艺流程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合理安排排水管路及电缆电路试验正式抽水记录。2.1.6.2设备选型本工程降水井孔径为650mm，本工程钻井设备选用GPS-10型钻机，成孔采用正循环自然泥浆造浆，泥浆护壁回转钻进成孔，钻头选用带保径圈的三翼钻头，钻头直径按设计及规范要求选用630mm。根据施工经验，使用这些钻头施工稳定性好，能确保成孔质量，能有效控制成孔中的缩径现象，为确保工程质量奠定基础。2.1.6.3施工技术要求(1) 准备工作合同签订后，即开始施工部署，首先组建项目经理部，落实材料和人员，合理安排人财物，与甲方及工地上各相关单位保持密切协作。(2) 材料到位专人负责进料，工程师核定，确保井壁管、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。(3) 进出场、定位、埋设护孔管由甲方提供“三通一平”，钻机进场。钻井井位确定后应由甲方签字认可，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。(4) 钻进清孔钻进中保持泥浆比重在1.11.2，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。(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，在滤水管上下部各加一组扶正器4块，保证环状填砂间隙厚度大于188mm，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。(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，疏干井填砂采用粗砂和瓜子片，基本按1：1比例混合。设计钻孔直径650mm，井管直径273mm，填砂厚度188mm，填砂高度严格按设计图纸进行。(7) 止水为了防止上部土层中的水沿砂料进入抽水井内，降压井在填砂顶部填5.0m厚的优质粘土或粘土球，以上再用粘土填实，一直填到地面，才能开始活塞洗井，疏干井上部2.0m左右用粘土填实就可以了。(8) 联合洗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。成井后水的含砂量达到凿井验收标准，确保洗井质量。(9) 下泵抽水降压井：安装泵体要稳，泵轴垂直，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。疏干井：井施工结束后，用1-3T泵进行试抽水。2.1.6.4降水技术要求(1) 降水试运行在开始降水运行之前，准确测定各井口和地面标高，测定静止水位，安排好抽水设备、电缆及排水管道作试运行，以保证抽水系统完好。抽出来的水应排入场外市政管道中，以免抽出的水就地回渗，影响降水效果，坑内的降雨积水应立即排出坑外，尽量减少大气降水和坑内积水的入渗。(2) 正式运行a) 减压井 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。随开挖逐步降低承压水头，以减少对周围环境的影响。 抽水需要24小时派人值班，并做好抽水记录，记录内容包括降水井涌水量Q和水头降深s，并在现场绘制st曲线，以掌握抽水动态，指导降水运行达到最优。 应急措施：若水头降深不能完全满足要求，可增大单井的出水量；原来作为备用井的，也进行抽水。 整个降水过程中应备有双电源，以确保降水连续进行。如电源供电无法保证会造成井底突水，后果不堪设想。 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。停止降水应由总包书面通知降水公司后才能停止降水。b) 疏干井 降水运行应与基坑开挖施工互相配合； 在开挖前尽可能提前抽水，开挖前须保证有两周左右的预抽水时间，开挖阶段的降雨积水应及时抽干； 降水运行阶段对坏掉的泵应及时调泵并修整； 降水阶段开始时可能安排在0.000m平台上，随着施工进程和降压井的运行，疏干井井管可以割下去，当基坑开挖到底后，疏干井直接拔除，不需要封井处理； 降水运行过程中应如实做好记录。2.1.6.5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5m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2.1.7 安全运行应急预案降水成功与否直接关系到整个工程的安全，所以在施工过程中不能忽视一些影响降水安全运行的因素。为了保证一切正常，应预先考虑好应急措施。(1) 双电源保证措施为了防止大面积停电的突然发生以及现场电路系统故障，必须提供双电源保证措施，当有一路工业用电的同时配备柴油发电机，发电量为150kW。为了保证柴油发电机处于完好工作状态，定期（12周）试运行一次，保证应急时柴油发电机必须能够即时发动供电，同时在电路设计时采用双向闸刀，确保工业供电与柴油发电机供电自由切换，保证停电1015分钟内能将降水井的电源得到更换，确保在基坑开挖过程中降水不得长时间中断，否则造成的后果无法估量，要求电工及发电机工现场24小时值班，随时待命，以防万一。(2) 排水保证措施排水是否正常将直接影响降水运行，根据降水最高峰估算，每天大约排水2500吨左右，要求在施工区域内合理布置排水沟，排水沟断面为500mm500mm以上，并且有一定坡度，能够迅速将大量地下水排入城市管道中，要求市政管道入口比排水沟低1.0m以上，并且通径不小于300mm，为了防止雨季排水不畅，市政管道入口不少于2只，以备急用，如排水不畅，可以从井口直接将软管向排水口进行排放。(3) 井管保护基坑开挖时注意保护降水井管，应将所有降压井及管道布置在路面以下300mm左右，以防被碰坏或压坏，同时坑内井必须保证在挖土时不被破坏。坑内井的孔位根据深基坑的支撑图正确定位，不能与设计的支撑相碰，并最终固定在支撑附近。(4) 监测措施因基坑开挖深度比较深以及降水深度比较大，必须委托专业监测单位对基坑围护结构和周边环境进行监测，加强信息化施工，监测数据必须提交一份给降水单位，对周边环境出现异常情况，监测单位必须通知降水单位，从而使降水单位根据数据实时调整抽水井数以及抽水井位置。2.1.8 质量保证措施(1) 施工质量标准及技术交底工作要严格按供水管井技术规范降水方案设计要求的各项规定进行开工前进行技术交底；(2) 施工交接班质量检验要贯彻下岗检查的精神，严格执行“班组施工十不交制度”；(3) 施工现场必须坚持“三检”制度，即操作人员自检，班与班之间互检，质量员和监理专检，检查内容必须有记录和整顿措施；(4) 工程资料由技术人员和项目工程师统一收集、整理、存放，并按要求报有关技术部(5) 降水井质量验收标准a) 井深的弯曲度：井身应圆正，井的顶角及方位角不能突变，井斜不超过1度。b) 井管的安装误差：井管应安装在井的中心，上口保持水平。井管与井深的尺寸偏差不得超过全长的2%，过滤管安装上下偏差不得超过500 mm。c) 井的含砂量：抽水稳定后，井水含砂量不得超过二万分之一（体积比）。d) 井出水量：单井出水量基本稳定，计算井损失小于6.00m。2.1.9减压降水引起的地面沉降预测分析2.1.9.1减压降水引起的地面沉降预测近二十多年来上海深层（针