物理化学考试试题及答案分析(2012)

武汉市轨道交通二号线一期工程中 山公园站既有过街通道拆除 降水设计 武武汉华汉华太岩土工程有限公司太岩土工程有限公司 二二 OO 九年五月九年五月 目目 录录 文字部分 1 工程概况 2 场地水文地质条件简述 3 设计依据 4 设计思路及方案比选 5 基坑涌水量预测及降水设计 6 基坑降水对周边环境影响的预测及评价 7 施工要求 8 施工监测及降水维护 附图部分 1 基坑降水井平面布置示意图 2 降水井结构示意图 3 基坑降水水位标高等值线图 4 基坑降水水位降幅等值线图 5 基坑降水地面沉降等值线图 中山公园站过街通道拆除基坑降水设计 1 1 工程概况工程概况 1 工程概况 由于中山公园过街通道和武汉市轨道交通二号线一期工程第 12 标段土建工程中山公园站呈交叉状态 在地连墙施工时 需对中山公 园既有过街通道进行拆除 该通道基础埋深 10 5m 坑底已基本揭露 含水层 基坑降水设计按疏干降水考虑 设计目标降水位取坑底下 1m 本次设计范围暂不考虑封口 2 说明 由于本场区未进行专门水文地质勘察 本设计主要根据附近基坑 降水的水文地质参数进行设计 具体施工时先试打 3 口井进行抽水试 验 以进一步优化和指导设计 中山公园站过街通道拆除基坑降水设计 2 2 场场地工程地地工程地质质 水文地 水文地质质条件条件简简述述 1 工程地质条件 本车站场区地形平坦 场地覆盖层除表层人工填土外其余均 为长江 I 级阶地冲积层 上部为粘性土 下部为砂土 含砾 卵石 呈典型的二元结构 下伏基岩为志留系中统坟头组泥岩 工程范围地层自上而下依次为 人工填土 第四系全新统冲积层 志留系岩层 岩性以粉土 粉质粘土 粉砂互层 粉细砂 细砂为 主 本工程各岩层的工程地质特征及分布情况描述见下表 地层岩性性能表 地层 代号 地层名 称 颜色状态特征描述层厚 1 1杂填土 建筑垃圾与生活垃圾 工 业废料为主 分布于表层 0 5 4 8m 1 2素填土 粉质粘土 砂土为主 含 少量建筑垃圾 零星分布 1 0 3 2m 3 1粘土 灰黄 褐黄 色 第四系全新统冲积层中上 部 为一级阶地上部的硬 壳层 3 3 9 8m 3 2 粉质粘 土 灰褐 灰 深 灰色 呈软塑 流塑 状 偶见水平状层理 含少量 白色螺贝壳 2 5 12 7 m 3 5 粉质粘 土 粉土 粉砂互 层 灰 灰 褐色 粉质粘土呈 可塑状 粉 土 粉砂呈 松散 稍密状 粉质粘土 粘土与粉砂互 层是上部粘性土层与下部 砂土层之间的过渡层 2 2 7 6m 4 1粉细砂灰色中密 密实 由上往下砂土颗粒逐渐增 中山公园站过街通道拆除基坑降水设计 中低压缩性大 底部少数孔有粒径多 在 2 8cm 呈次圆状砾卵 石 分布不连续 2 8 10 8 m 4 2细砂 灰 青 灰色 饱和 中密 局部密实 偶夹薄层或透镜状粉质粘 土或含中粗砂 7 0 16 7 m 4 2a 粉质粘 土 灰褐 色 中压缩性 夹粉质薄层 呈透镜体状 分布于 4 2 层中 分布不 连续 2 0 9 6m 2 水文地质条件 地下水按埋藏条件 本工程地下水主要为上层滞水 孔隙承压水 和基岩裂隙水三种类型 上层滞水主要赋存于人工填土 Qml 层 无统一自由水面 大气降水 地表水和生产 生活用水渗入是其主要的补给来源 勘察期间测得其 初见水位埋深为 0 7 4 1m 稳定水位埋深为 2 0 3 9m 本场地孔隙承压水为赋存于第四系全新统冲积 Q4al 粉质粘土 粉土 粉砂互层土及砂卵石层中承压水 与长江 汉江具有水力联系 其上覆粘性土层及下伏基岩为相对隔水顶 底板 在勘察期间 于 2006 年 11 月 21 日在 Jz ZSGY W1 号抽水试验孔中测得承压水水头 在地面下 7 1m 相当于绝对标高 13 89m 黄海高程 据在汉口地区 不同地段不同时期长期观测结果表明 汉口地区长江 I 级阶地承压水 测压水头标高最高为 20 0m 左右 承压水头标高年变化幅度在 3 0 4 0m 之间 观测时 承压水头标高很低 其原因是观测时正值长 江枯水期 长江水位处于历史上较低水位 另由于场地对面武汉商场 工地深基坑降水施工对场地水位有一定影响 基岩裂隙水主要赋存于场地基岩裂隙中 总体看水量较小且不均 匀 场地内所分布的基岩仅少量裂隙中裂隙水与第四系砂卵石层承压 水相连通 据现场钻孔取水样进行室内水质分析报告结果表明 车站场地 地下水对混凝土不具腐蚀性 对钢结构具弱腐蚀性 中山公园站过街通道拆除基坑降水设计 中山公园站过街通道拆除基坑降水设计 3 3 设设 计计 依依 据据 3 1 甲方提供的相关甲方提供的相关设计图纸设计图纸 资资料及招料及招标标要求等要求等 3 2 质质量 技量 技术术相关相关规规程程规规范范 3 2 1 国家标准 地下铁道 轻轨交通岩土工程勘察规范 GB50307 1999 3 2 2 国家标准 供水水文地质勘察规范 GB50027 2001 3 2 3 国家标准 供水管井技术规范 GB50296 99 3 2 4 行业标准 建筑与市政降水工程技术规范 JGJ T111 98 3 2 5 湖北省地方标准 深基坑工程技术规定 DB42 159 1998 3 2 6 建筑工程施工质量验收规范 GB50300 2001 3 3 职业职业健康安全相关法律法健康安全相关法律法规规 3 3 1 建筑工程安全生产管理条例 3 3 2 中华人民共和国安全生产法 3 3 3 中华人民共和国消防法 主席令第 4 号 3 3 4 建筑施工安全检查标准 JGJ59 99 3 3 5 施工现场临时用电安全技术规范 3 4 环环境保境保护护及文明施工相关法律法及文明施工相关法律法规规 3 4 1 中华人民共和国环境噪声污染防治法 3 4 2 中华人民共和国大气污染防治法 3 4 3 中华人民共和国固体废物污染环境防治法 3 4 4 建设工程施工现场管理规定 3 5 我公司我公司类类似工程的施工似工程的施工经验经验及相关技及相关技术资术资料料 中山公园站过街通道拆除基坑降水设计 4 4 设计设计思路及方案比思路及方案比选选 4 4 1 1设计思路 中山公园过街通道基础埋深 10 5m 底板破除后 若不采取降 水措施 坑底高承压水将会产生突涌 本方案考虑 武汉轨道 交通二号线一期工程中山公园站基坑降水设计方案 中的降 水井可利用本次降水用 对原有降水井进行微调后 结合本次 新增降水井的基础上进行优化布置 4 4 2 2方案比选 针对基坑坑底下部含水层中的承压水 可采取深井管井降水 或中深井降水技术抽排地下水以降低地下水压力水头 根据 我公司类似地层进行的深井完整井抽水试验结果可知 若采 用深井完整井 单井抽排水量虽大 但单井的降深能力小 水 位降深难以达到设计要求且降水运行不经济 结合我公司在 武汉地区 长江沿岸地区超深基坑工程的施工降水经验 本次 基坑降水设计拟采用中深井降水技术进行降水 中山公园站过街通道拆除基坑降水设计 5 5 基坑涌水量基坑涌水量预测预测及降水及降水设计设计 5 5 1 1基坑涌水量预测 5 5 1 1 1 1基坑抗突涌分析 本通道按长度 23m 宽度约 9 2m 开挖深度为 10 5m 本次设 计时忽略坑底各土层的粘聚力及其抗剪强度对抗渗透有利的 影响 将其作为安全储备 坑底土方开挖已基本揭露承压含水 层 需要布置中深降水井进行疏干降水 降水目标水位取坑底 下 0 5 1m 5 5 1 1 2 2基坑涌水量计算 中深井降水基坑出水量计算可根据地下水类型 补给条件 降 水井的完整性以及基坑面积 形状 降水深度 布井方式等因 素 综合选择计算公式来进行计算 本基坑面积较大 基坑挖深达 10 5m 属深基坑 本次降水设 计采用疏干降水思路进行降水设计 承压水初始水头取 18 5m 设计目标动水位标高取 10 0m 水位降取 8 5m 基坑 出水量计算采用坑内坑外布井的方式进行计算 基坑出水量按 大井 法承压完整井公式计算 0 lglg 73 2 R kMs Q 式 中 Q 基坑降水出水量 dm 3 k 渗透系数 按降水经验 取 15 5m d S 基坑中心水位降 按抗突涌验算 取 8 5 M 中山公园站过街通道拆除基坑降水设计 R 降水期间影响半径 取 180 m 0 大井园概化半径 基坑涌水量计算 Q 19200 dm 3 5 5 1 1 3 3降水井数量计算及布置 设计单井出水量 q 按 1920m3 d 计算 布井数 n 1 2 Q q 经计 算井数 n 10 口 另设置观测孔 1 口 其中利用原有降水 4 口 实际新增降水井 6 口 这样既能保证降水效果又能减少降水 井数量从而节约成本 由此本降水工程总设计降水井数量取 10 口 观测孔 1 口 降水井布置时应避开各种构筑物 在正在正 式施工前式施工前应对应对井位井位进进行核行核对对 确保井位在平面上避开内支撑和确保井位在平面上避开内支撑和 承台 井位可在一定范承台 井位可在一定范围围内内调调整 整 降水井具体布置见降水井平 面布置示意图 5 5 2 2降水井结构设计 5 5 2 2 1 1降水井井身结构系依据降水地段地质岩性构成 水文地质条 件 钻孔工艺 施工要求及有关规范规定设计 管井深度与过 滤管安装深度以开采含水层 段 的埋深 厚度 渗透性 富水 性及其出水能力等因素来综合确定 经场地岩土工程和水文 地质专门勘察表明 埋藏基坑坑底下面的下部承压含水层 以 下部砂层为主要取水层 井底不宜揭穿该层 其孔径和井管管 径则按反滤层厚度 排水含砂量要求及安泵深度 泵型决定 综合考虑上述因素 降水井结构设计如下 5 5 2 2 2 2钻孔 降水井钻探孔径 550mm 孔深 35 0m 其中底部 1m 预留沉淀 管 5 5 2 2 3 3井管 中山公园站过街通道拆除基坑降水设计 降水井井管全部采用钢管 管径 250mm 壁厚 3mm 管顶高 出地面 0 3m 5 5 2 2 4 4填砾与管外封闭 自孔底至孔口 14 5m 的承压含水层深度段环填硅质圆砾 以 形成良好的人工反滤层 在孔口至孔深 14 5m 段环填高度粘 土球以进行管外封孔 封孔目的是将上层潜水与下部承压水 封隔 以避免潜水被疏干后排水固结引起地面过大沉降 降水 井结构详见附图 2 5 5 3 3观测孔设计 观测孔孔深 25m 孔径 250mm 井管全部采用钢管 其中井 壁管 20m 滤管 5m 自孔底至孔口 18m 环填硅质圆砾 其 上环填粘土球 中山公园站过街通道拆除基坑降水设计 6 6 基坑降水基坑降水对对周周边环边环境影响的境影响的预测预测及及评评价价 从理论上讲 对距场地外 40 米范围内地下水流场情况用计 算机进行了模拟分析 在此范围内承压水水头降低值为 7 0 8 0m 由此可能引起的地面附加最大沉降量为 28mm 34mm 不 均匀沉降差小于 1 具体见降水地面沉降预测等值线图 该沉降量为预估的周边可能产生的最大地面沉降量 在施工 期间若加快施工进度 缩短降水时间 优化降水井的运行则在实 际降水时可能的地面沉降要比预测值小 本场地周边环境条件好 降水不会对周边环境造成不良影响 中山公园站过街通道拆除基坑降水设计 7 7 施工要求施工要求 7 7 1 1降水井施工要求 7 7 1 1 1 1按 供水管井技术规范 GB50296 99 规定及设计要求进行 施工 7 7 1 1 2 2钻探 7 7 1 1 2 2 1 1钻机安装平稳 确保钻孔圆正 垂直 孔斜不得超过1 5 7 7 1 1 2 2 2 2为提高钻探进尺和成孔质量 钻探采用清水冲击钻探成孔工艺 并应符合下列要求 a 保证孔壁的稳定 b 减少对含水层渗透性和水质的影响 c 提高钻进效率 减少孔底沉渣厚度 7 7 1 1 3 3井 孔 管安装 7 7 1 1 3 3 1 1井 孔 管安装前 应做好下列准备工作 a 根据井 孔 管的结构设计 进行配管 b 检查井 孔 管质量 并应符合设计要求 c 下管前 测量孔深 使井 孔 管安装符合设计要求 7 7 1 1 3 3 2 2为减少井 孔 管安装时间 应先在附近地面将每节井 孔 过 滤器包扎好 然后用吊车吊装 在孔口再次焊接入孔 7 7 1 1 3 3 3 3为确保井 孔 管在入孔后位于钻孔中心 使井 孔 管与孔壁 间的环形间距厚度均匀 在过滤器与花管部分 每间隔 5m 在上部无孔管部分每间隔 10m 设置扶中器 7 7 1 1 4 4填砾与管外封闭 7 7 1 1 4 4 1 1井 孔 管安装并符合设计要求后 及时进行填砾 填砾前应做 中山公园站过街通道拆除基坑降水设计 好下列准备工作 a 向井管内送入清水 使孔内泥浆稀释 b 砾料粒径规格符合设计要求 砾料应纯净 不含泥土和杂 物 c 备足砾料和粘土 使之能一次填筑完成 d 备好填料运输工具 尽可能缩短填筑时间 7 7 1 1 4 4 2 2填砾时 砾料应沿井 孔 管四周均匀连续填入 随填随测 当 发现填入量及深度与计算有较大出入时 应及时找出原因并 排除 7 7 1 1 4 4 3 3砾料填筑到设计深度后 再填入粘土球 填入高度 5 0m 左右 最后填粘土至孔口 并将孔口粘土夯实 7 7 2 2洗井与试验性抽水要求 7 7 2 2 1 1当井 孔 管安装与填筑砾料 粘土完成后 应及时进行洗井 洗井的目的是清除井内泥浆 破坏井壁附着的泥皮 钻探渗 入含水层中的泥浆和细小颗粒 使过滤器周围形成一个良好 的透水人工过滤层 以增加井的出水量和透水性 7 7 2 2 2 2洗井可视孔内泥浆稠度 含水层特性与成井时间 先可采用机 械方法 如活塞 空压机等 洗井 最后可采用水泵抽水洗井 洗井至水清砂净 出水量满足设计要求为止 洗井时应同步 进行降水井与水位观测井的水位观测 7 7 2 2 3 3洗井结束后 应测量管内沉淀物厚度 当沉淀物过多时 应采 用小抽筒或泵吸法捞取 7 7 3 3排水含砂量要求 降水运行期间 抽排水的含砂量应符 JGJ T111 98 规范中的有 关规定并满足小于 1 100000 中山公园站过街通道拆除基坑降水设计 8 8 施工施工监测监测与降水与降水维护维护 8 8 1 1监测监测内容内容 8 8 1 1 1 1竖井基坑支护结构位移和沉降监测 由监测单位负责进行 8 8 1 1 2 2邻近建 构 筑物的沉降与变形监测 由监测单位负责进行 8 8 1 1 3 3降水井排水流量 水位 排水含砂量及水位观测孔水位监 测 由降水单位负责进行 8 8 2 2监测监测要求要求 8 8 2 2 1 1须请有资质的单位 人员进行监测 基坑开挖前须做好监 测方案和观测点的布置 具体位置和数量由监测单位施 实 采用精密水准仪按有关规范要求进行观测 8 8 2 2 2 2观测基准点为 2 个 设在开挖影响范围外 8 8 2 2 3 3在开挖卸荷急剧和降水阶段 应加密观测 8 8 2 2 4