真空井点降水方案.doc

真空井点降水方案湘江路（迎霞路口、凤亭路口）人防地道工程迎霞路口真空井点降水方案编制单位：湖南东方红建设集团有限公司编 制 人：审 核 人：编制日期：二一五年十二月湖南东方红建设集团有限公司 施工组织设计、专项施工方案审批表 由我项目部编制的 湘江路（迎霞路口、凤亭路口）人防地道工程真空井点降水方案 经项目技术负责人认真编制，项目经理审核后，特报公司审批。附件：真空井点降水方案 项目技术负责人： 项目经理（项目章）： 审核日期： 工程管理部审核意见： 审核人： 审核日期（章）：技术中心审核意见： 审核人： 审核日期：技术负责人审核意见： 审批人： 审批日期（章）：目 录1、工程概况 12、设计技术依据 33、降水止水方案选择 34、真空井点降水止水设计 5 5、施工渗水解决方案 76、施工中的作用及施工效果 87、应急预案 98、施工组织要点 99、施工目标 10附1：西半幅真空井点降水止水平面布置图附2：西半幅真空井点降水止水剖面图附3：真空井大样图1、工程概况1.1工程简介拟建湘江北路迎霞路口地下人防通道工程位于长沙市开福区湘江北路迎霞路口。地下通道横穿湘江北路，通道西侧为湘江世纪城住宅小区，东侧为居民小区。目前在建工程场地为西半幅，西半幅场地地势平担，地面标高在31.8m左右。场地位于湘江与捞刀河交汇处，原始地貌处于湘江冲积阶地上捞刀河故河道。本方案针对西半幅的人防通道降水施工进行设计。基坑开挖地面的平均标高取31.6m，基础普遍挖深7.0m（标高24.6m），本降水方案对开挖最深处的10.0m（标高21.6m）进行设计。基坑可以埋设真空井点的边缘线周长约130m，井点包围的基坑面积约（25m35m）875m2，真空井点全部布置在-3.50m(标高28.1m)的二级平台上。考虑到现场地下水呈现强承压性的原因，井点管埋深设计要比开挖最深处(标高21.6m)向下2.0m，即将井点管埋至标高19.6m的位置，井点管长度从标高28.1 m起算至标高19.6m，长度为8.5m。只有将地下水承压水头控制在标高21.0m以下的位置，才能够满足基础开挖和主体工程施工的需要。2015.12.6.施工现场已经安排两台100型钻机制作真空井点，从钻孔情况看，钻孔孔内在套管内标高20.3的地方拔出钻杆，流砂即刻上升到标高24.5的位置，只有套管到达标高19米附近，套管内的砂石才能够被取出，然后，真空井内的材料才可以安装完成，流砂井内制作井点，单机施工速度必然较慢，另外，前期的止水帷幕施工造成的水泥浆残余改变了原生土的结构性状，致使钻机钻孔较慢的又一原因，为抢工期，需要组织4台钻机施工。钻孔前基坑的静止水位标高约28.0m，基坑局部已经开挖到标高26.6m的地方，全部在地下水的浸泡中，如果使用潜水泵对该存量水进行外排，水面接近26.6m的时候，坑内则出现离散型的管涌，管涌过程中伴随流砂上翻，水量也异常增大，说明基坑边界的湘江和捞刀河的水体对基坑地下水存在强大的顶托作用；通过观察支护桩桩间帷幕挡水墙的状况看，当初施工的帷幕浆液不复存在，已被强承压地下水离析冲走。鉴于工程现场实际的困难情况，控制地下水无疑成为本项目的施工难点。真空井点降水技术利用在地下深处制造产生的井点负压群阻止管涌的发生，降水固砂的技术原理上是没有问题的。为确保真空井点降水方案达到其施工目标并保障降水效果，参考专家论证会意见，还要考虑江河冬汛可能发生涨水对基坑的影响，必须对现场的水量予以充分估量和精确计算，真空井点负压场也应做到最大限度深强。1.2场地工程地质及水文地质条件1.2.1工程地质依据本场地地质勘查报告,与降水有关的土层从上至下分述如下:（1）杂填土（Q4ml）（为地层编号，下同）：杂色，松散稍密状，由黏性土混砖渣、混凝土块、碎石等回填，多为路基填土和冲填砂，顶部0.40.50m为沥青路面，硬质物含量约40%，回填时间大于5年。该层在场地内均有分布，层厚2.007.10m。（2）素土填（Q4ml）：褐黄、褐灰色，松散状，可望状黏性土为主，局部含细砂、砾石等，硬质物含量约15%，回填时间大于5年。该层在场地内均有分布，层厚1.306.50m。（3）粉质黏土（Q4ml）：褐灰色、褐黄色，软塑可塑状，无摇震反应，切面较光光滑，干强度中等，韧性中等，部分钻孔该层中局部含有少量细砂。该层在场地内均有分布，层厚1.406.00m.（4）细砂（Q4ml）：褐灰色、黄色，饱和，稍密状，含少量砾石，呈亚圆形，级配一般，成分多为石英质，含云母，泥质充填。该层见于钻孔YXL01、YXL02、YXL05、YXL06、YXL10、YXL11号，层厚1.002.70m。（5）圆砾（Q4ml）：褐黄色，黄色，饱和，稍密-中密状，圆砾含量约50-60%，石英质，多为亚园形，级配一般，一般粒径0.2-2.0cm，混少量卵石，量大粒径达2-7cm,中粗砂充填，混少许黏性土。该层在场地内均有分布，层厚1.00-3.40m。1.2.2水文地质拟建场地地下水主要表现为赋存于素填土中的上层滞水和赋存于细砂、圆砾层中的孔隙水。上层滞水分布不连续，受季节影响，动态变化大，补给来源主要为大气降水、生活排水和地下径流补给，排泄方式沿地形坡降向低处排泄。孔隙水赋存于细砂、圆砾层中，其为场地内的强透水性地层，其补给来源通过地下径流补给，勘察期间测得钻孔内稳定水位埋深1.10-1.80m，相应标高为29.50-30.95m。孔隙水的承压水头约为4.50m。根据建筑基坑支护技术规程（JGJ 120-2012）,基坑坑底局部细砂层位置隔水层厚度小于1m.有突涌的可能性，设计、施工时，应采取措施，防止坑底突涌造成的不利影响。场地强透水土层圆砾渗透系数为25m/d。2、设计技术依据本次基坑降水工程设计遵循下列技术标准：1.“长沙市边坡及基坑支护设计文件编制深度要求 2010年5月”；2. 设计院的基坑支护设计施工图3. 建筑与市政降水工程技术规范 （JGJ/T111-98）4. 建筑基坑工程监测技术规范（GB50497-2009）5.建筑基坑支护技术规程JGJ120-20126.本项目2014年地质勘察报告；3、降水止水方案选择3.1 水文地质及工程地质特点拟建基坑场地临近湘江和捞刀河，且基坑底较大部分位于细砂层位，开挖最深处则在强透水土层圆砾层位中，为确保基础施工达到设计要求，采取真空井点降水措施，要求地下水上行水头压降至基坑开挖最深处0.5m(标高21.0m)以下，并且应考虑降水过程中避免使细砂层流失及周边地形产生沉降。3.2 地下水对工程的影响(1)地下水对基坑开挖的影响。若在无降水止水措施或止水措施不利条件下开挖，细砂层位会出现流砂及基坑突涌现象。基坑基底则极不稳定，会造成基坑失稳的状况，这种情况给土方和支护工程都会带来困难并直接影响工期。(2)对基坑支护的影响。含水量高的细砂土层的工程性质表现为软弱、饱和、弱膨胀、自立性差，若不对侧壁的细砂土层进行降水加固，侧壁土层易出现支护桩间塌方和桩后的整体沉降，对于放坡形成的边坡，坡面开裂，出现滑坡式沉降垮塌；基底则相应裂顶，基坑失稳。(3)对周边的环境的影响。在基础工程中如对地下水处理措施不当，造成的坑内流砂和基坑内的突涌、基坑失稳，除影响工程进度外，还会造成基坑周边道路和房屋不均匀沉降性开裂，地下管线的不均匀沉降性断裂，其社会影响较大。3.3 安全控制地下水(1)控制原理。本基坑的细砂土层和圆砾土层在有无地下水上行压力的作用，其土体性质差别较大，地下水上行条件下的细砂土层，表现为管涌上翻，软弱、流动、膨涨；消除地下水上行压力后的细砂土层则较为密实、稳定。并且从地下水的运移特征来看，基坑地下水的补给源是强透水层圆砾层位的地下水，若将地下水承压水头控制在细砂层底以下即接近圆砾层层底的位置，可以起到对基坑侧壁细砂土层的加固作用；消除圆砾层上行水头压作用于基底的顶托力量，固结基底细砂及圆砾土层中的砂性颗粒，保障基坑的稳定，完全能够避免该基坑因渗透变形所带来的风险。(2)控制措施。真空井点降水技术抽出的地下水为清水且其造成的影响范围小，不会造成细砂土层+圆砾土层中固体颗粒物的流失，降水的效果可靠，可以作为细砂土层和圆砾土层避免基坑失稳的风险的技术措施。3.4 降水止水方案选择针对本工程地质特点，考虑避免基坑可能出现的问题，选择真空井点降水方法，在基坑底部利用真空井点群井负压改变基坑内动水压力的方向，动水压力斜向下方向可固结场地内细砂和圆砾层位中的砂体颗粒，即避免基坑侧壁和基底不稳的风险；降低地下水位并截流含水土层补给基坑施工作业区的地下水，该方法是主动为基坑工程、地下工程施工提供无渗透变形危害的可靠成熟的技术方法，并且在构筑物自重物尚未达到抗浮要求时起到抗浮的安全的技术方法。3.5 真空井点降水止水技术特点及应用效果（1）技术特点。真空井点降水止水技术是在基坑开挖过程中为增强基坑侧壁稳定，避免地下水的因素造成的危险所采取的目前较为先进的、安全可靠的施工技术。该技术在地层中形成的“小降水漏斗”和“真空止水帷幕”能有效降低地下水位，降低含水土层的含水率、改善土体的物理学性能，增加土层的承载力，可以保障并达到安全文明施工，缩短施工周期，节省施工空间，节省工程造价的目标。（2）绿色施工方法。在建立真空井点降水止水系统的施工过程中，真空井点的成孔过程对环境不会造成污染；真空井点降水系统排出的地下水为清水，该水源的再利用价值高；体现绿色施工的特点。（3）应用效果。根据本地区同类基坑施工经验，结合本工程实际地质情况，基坑侧壁和坑底的细砂土层圆砾层经真空井点主动抽吸其土层中的孔隙水后，该土层的凝聚力C值和内摩擦角值能提高1倍，可增强基坑侧壁的稳定性；真空井点在滤水管附近产生的多井群体负压效应可以抑制上行地下水及侧向补给地下水对基坑和基底产生的危害，无渗透变形危害发生，基坑则安全稳定。4、真空井点降水止水设计根据我公司在同类工程施工经验，结合本工程实际地质情况，运行中的真空井点可以在其埋设位置形成宽1m左右的止水带，有效阻挡基坑外侧强透水土层层位的侧向径流，能够有效降低地下水位至设计要求位置。采用真空井点降水止水措施，可以起到止水与降水的双重作用，从而使基础施工阶段施工顺利进行。勘察资料显示本基坑地下水的埋深标高29.5-30.59m，由于基坑上部为上层滞水，该层地下水可以采用明排方式解决；基坑目前已开挖至-3.5m(标高28.1m)的位置，因此，降水设计地下水初始标高可取28.0m，工程要求地下水位被降至21.0m，地下水垂直降落深度为7.0m。4.1 埋设位置和真空井点埋设深度采用沿基坑形状封闭式埋设方式。基坑周边的真空井点拟从标高28.1m的位置开始埋设，所有井点都埋设在标高28.1m的二级平台上,井点管埋设深度8.5m。4.2 井点计算（1）基坑最大涌水量计算（按非完整井考虑）图1 基坑涌水量计算a.基坑水位降深SS=7mb.抽水深度HH8.5mc.降水影响半径RoRo=2S(KH)1/2=27(258.5)1/2204m d.基坑假想圆半径。 F875m2（真空井点包围的基坑面积）。(F/)1/2=(875/3.14)1/2=16. 69me.基坑最大涌水量（2HS）S Q1.366k LgRLgro式中各参数的含义：Q井点系统的涌水量 (m3/d)K土层的渗透系数(m/d)R= Ro +。S水位降低值 (m)L滤水管长度(m)。井点系统的假想半径 (m)（2HS）S Q1.366k LgRLgro（28.57）7 Q1.36625 Lg220.69Lg16.69 2133（m3/d）根据2015.10.30.关于本工程西半幅基坑涌水问题专家论证会意见，基坑涌水量应考虑湘江水位侧向水压力对基坑的影响，结合沿湘江已经做成功的深大基坑经验，本基坑最大涌水量可取理论计算值的1-3倍考虑，本方案取2倍，最大日涌水量按4266m3/d进行真空井点布置。（2） 单根井点管设计极限涌水量qq=65dk1/3；(m3/d)d滤水管内径；（m）q=65dLk1/3= 653.140.0381251/3 =22.6m3/d（3）求井点管的根数n=Q/q=426622.6=188（根）4.3井点管的间距d 真空井点在本基坑分成两组，第一组为基坑周边井点，设间距0.85m，计153个，布置在标高28.1m位置的基坑边缘二级平台上；第二组井点计35个，用于基底形成以后的主体结构中6个集水井制作进行降水，第二组井点分别围绕6个集水井布置，点位都在标高24.6m的基底平台上，全场井点管总计取188根。4.4井点孔径井点孔径均为130mm。4.5 真空井点主机设备及安装根据真空井点降水止水主机系统单套日排水量600m3，结合同类工程施工经验，本基坑周边拟使用6套真空井点主机设备，主体结构集水井降水使用4套真空井点主机设备，全场使用10套真空井点主机设备，主机抽出的地下水须采用二级提升的方式排放，要相应配套使用10套二级排水系统。4.6工期（1）安装工期：基坑周边153个井点制作及安装6套真空井点降水止水系统及相应6套二级排水系统，独立工期约12-15天；安装基坑内4套设备工期约4天，可与土方、支护交叉施工，尽量少独立占用工期。（2）降水工期暂按90天考虑。5、施工渗水解决方案本基坑在采取真空井点降水措施后，仍然存在垂直方向自上而下的渗水源，主要有天气降水、居民生活排水、支护桩桩身引水、基坑边界水体渗水，该部分水源不会产生流砂，拟采用潜水泵外排方式解决。本工程主体结构需要施工比基底深2-3.0m的5个集水井，在本降水方案中虽然考虑了“坑中坑”的降水止水要求，但是，全场的渗水都会汇聚于此，最终全场的渗水都有此排出。渗水量暂按1000m3/天考虑，使用2-3台潜水泵排渗水。6、施工中的作用及施工效果6.1施工中的作用 全场设置的真空井点对基坑内地下水进行全面控制，起到降水的作用，同时截流基坑外不断涌入的地下水，起到止水的作用，从而满足基坑内降水和侧壁止水要求；可将地下水位控制在开挖最深的基底以下0.5m的位置，从而满足土方和主体工程施工要求。通过真空井点设备的主动降水，土层中形成的小降水漏斗包围的非饱和土区域提高了孔桩侧壁的凝聚力C值和内摩擦角值，提高了其支护效能。施工区的非饱和土区域可保障雨季施工安全，因施工作业区内的非饱和土体始终在含水量较低状态下，改善了施工场地的环境，为文明施工和缩短工期创造了条件。真空井点降水技术是安全可靠的技术。真空井点抽水过程为缓慢地，降水速度可控的过程，其影响半径小，可避免大口径降水井、深井井点或管井井点急速陡降而产生的不均匀沉降造成的基坑作业区周围建筑物、道路和地下管线的危险性，从而避免邻近建筑物产生裂缝或下陷。 真空井点因其主动抽吸孔隙水，在含水土层中能完全做到固液分离，从而避免了砂性土中细小颗粒物的流失；抽出的地下水为清水，对地下排水管网无污染；抽出清水可避免因“大口径”式抽水过程固体物流失而造成的地表不均匀沉降的危险性。6.2施工效果 真空井点形成的小降水漏斗状的非饱和土区域，有利于土方对含水土层的开挖，有利于基坑工程效率的提高，同时可保障基坑周边安全。真空井点抽出的地下水为清水，经化验无害后，可供施工使用，可节约大量自来水资源，并为文明施工管理、创工地卫生典范提供较好的条件。7、应急预案7.1针对勘察孔引流地下水上行的处理对基坑开挖过程中，会遇到基坑内的勘察孔引流承压水上行的问题，大多数情况下引流上行的地下水呈清水状态，水量丰富，针对该种状况，要将该水源引入事先预设置的盲沟内，然后在汇入集水井提升外排。如遇上行地下水含泥砂，先采用滤网土工布进行滤砂处理，如无效，可设置临时真空井点进行局部固砂处理。7.2对边坡“卵石层位”等不良土层条件的处理若遇“卵石层位”可立刻将真空井改造为“垂直锚管式压力注浆孔”，对“卵石层位”进行局部封堵，改善其土质条件，减小其渗透系数。在“注浆后的卵石层位”内侧再补打真空井。7.3针对地下水量过大的处理在基坑降水过程中，若发现地下水过大，则要增加1-2台真空井点降水主机提高排水量。7.4应急物资准备和应急人员名单现场已备齐1000吨砂石料，10000个砂袋时刻准备突发的透水险情的发生。应急抢险总指挥杨剑 手机号急抢险技术负责周云 手机号场边坡安全巡视人员：周嘉兵 手机号场基底安全巡视人员：张建平 手机号场抢险预备人员：周建兵 李建华 罗书贵 等等8、施工组织要点8.1 工程进度计划降水工程分二期完成，第一期为真空井点制作和降水