自流井降水施工方案

1 自流井降水施工方案自流井降水施工方案 二 工程概况二 工程概况 2 12 1 工程简介工程简介 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 12 15m 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 22 2 水文地质条件水文地质条件 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 5 6m 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 剪切试验 渗透系数 固结快剪 峰 值 垂直水平 土体侧 向基床 比例系 数 凝聚力 内摩擦 角 承载 力特 征值 KvKHmc fak 序号岩土名称层厚 m cm scm sKN m4kPa kPa 填土3 0 8 01200515 2砂质粉土0 9 3 87 0E 049 0E 043000426110 3砂质粉土3 1 7 88 5E 041 5E 034000327 5150 5砂质粉土1 1 5 58 5E 042 0E 033500426120 6砂质粉土2 1 7 09 01E 043 5E 034200429170 2 夹粉砂 7 砂质粉土夹 粘质粉土 3 4 7 88 E 063 0E 0518001310 580 1 淤泥质 粉质粘土 3 8 8 15 0E 073 5E 061500101070 2 淤泥质 粉质粘土 2 4 11 34 0E 073 0E 0616001210 575 3 淤泥质 粉质粘土 1 1 3 37 0E 042 5E 0330004 027 0145 1 淤泥质 粘土 2 0 12 21 0E 077 0E 071800151080 2粘土1 5 8 155 0E 084E 0727002113 595 3中砂1 4 2 02 0E 036 0E 0345002113 5150 1粉质粘土0 4 6 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 2 7 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 8 9 5m 多年最高地下水位约埋深 0 5 1m 工程区承压水含水层主要分布于入 12 3 层砂砾 12 2 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 3 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 14 1 基坑内抽水量的计算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 m2 a2 二级基坑内降水井面积为 9311 m2 b 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 12m h 2 20 2 m 1 0 1 10 15 2m 沉淀管 23 5m 4 由上述参数计算地下水容积储存量如下 W1 u a1 h1 0 05 12204 12 7322m3 W2 u a2 h2 0 05 9311 23 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 5 1 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 10 1 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 24 2 坑内井数的确定坑内井数的确定 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 5 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 3m2 V C Ri 1 2 R 0 3 0 6 2 0 5 0 1765 按内查法得 C 58 49 得 V 3 64m s Q 流流 A V 0 3 3 64 1 09m3 s 则 Q 降雨 712 8m3 h 0 198m3 s Q 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 2 rl 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 s Q 降 Q 流 3 Q 降 Q 水 1 188 m3 s Q 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 6 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 12 2 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 34 3 降水井施工工艺及技术措施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 1 0 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 10 1 ww ss hr hr F 7 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 3 0 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 10 1 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 8 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 4 4 4 4 降水运行施工降水运行施工 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 9 开始截井 井口随开挖面降低 4 54 5 降水运行时的注意事项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 资源配置六 资源配置 6 16 1 机械设备配备机械设备配备 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GPS 103 2潜水泵200JCQ133 3备用潜水泵200JCQ10用于应急备用 4泥浆泵BW502 10 5发电机200kw1用于应急备用 6 26 2 施工管理人员配备施工管理人员配备 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 36 3 劳动力配备劳动力配备 操作技术人员配备表 序号工作岗位人 数备 注 1 机电司机 4 2 抽水工 6 3 电 工 2 4 普 工 6 5 合计 18 6 46 4 用电量计划用电量计划 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 安全保证措施七 安全保证措施 7 17 1 安全保证体系安全保证体系 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 11 7 27 2 安全保证措施安全保证措施 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50cm 50cm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 3 加强施工工序质量控制 每道工序必须按拟定的