物理化学考试试题及答案分析(2012

1、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汉华太岩土工程有限公司二OO九年五月目 录l 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l 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1. 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

2、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。2. 场地工程地质、水文地质条件简述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。

3、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。0.54.8m1-2素填土粉质粘土、砂土为主，含少量建筑垃圾，零星分布。1.03.2m3-1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3.39.8m3-2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2.512.7m3-5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

4、之间的过渡层2.27.6m4-1粉细砂灰色中密密实，中低压缩性由上往下砂土颗粒逐渐增大，底部少数孔有粒径多在2-8cm，呈次圆状砾卵石，分布不连续。2.810.8m4-2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7.016.7m4-2a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2.09.6m2、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0.74.1m，稳

5、定水位埋深为2.03.9m。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3.04.0m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

6、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。3. 设 计 依 据3.1 甲方提供的相关设计图纸、资料及招标要求等3.2 质量、技术相关规程规范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

7、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职业健康安全相关法律法规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 环境保护及文明施工相关法律法规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.

8、4建设工程施工现场管理规定。3.5 我公司类似工程的施工经验及相关技术资料4. 设计思路及方案比选4.1 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。4.2 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

9、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。5. 基坑涌水量预测及降水设计5.1 基坑涌水量预测5.1.1 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。5.1.2 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

10、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：式中：基坑降水出水量（）；渗透系数，按降水经验，取15.5m/d；基坑中心水位降，按抗突涌验算，取8.5(M）；降水期间影响半径，取180(m）；大井园概化半径；基坑涌水量计算:Q=19200；5.1.3 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

11、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，在正式施工前应对井位进行核对,确保井位在平面上避开内支撑和承台，井位可在一定范围内调整，降水井具体布置见降水井平面布置示意图。5.2 降水井结构设计5.2.1 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

12、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：5.2.2 钻孔降水井钻探孔径550mm，孔深35.0m，其中底部1m预留沉淀管。5.2.3 井管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。5.2.4 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.

13、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。6. 基坑降水对周边环境影响的预测及评价从理论上讲，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

14、影响。 7. 施工要求7.1 降水井施工要求7.1.1 按供水管井技术规范（GB5029699）规定及设计要求进行施工；7.1.2 钻探7.1.2.1 钻机安装平稳，确保钻孔圆正、垂直、孔斜不得超过1.5。7.1.2.2 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。7.1.3 井（孔）管安装7.1.3.1 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

15、符合设计要求。7.1.3.2 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。7.1.3.3 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。7.1.4 填砾与管外封闭7.1.4.1 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。

16、7.1.4.2 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。7.1.4.3 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。7.2 洗井与试验性抽水要求7.2.1 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。7.2.2 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

17、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。7.2.3 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。7.3 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/。8. 施工监测与降水维护8.1 监测内容8.1.1 竖井基坑支护结构位移和沉降监测，由监测单位负责进行。8.1.2 邻近建(构)筑物的沉降与变形监测，由监测单位负责进行。8.1.3 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。8.2 监测要求8.2.1 须请有资质的单位、人员进行

18、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。8.2.2 观测基准点为2个，设在开挖影响范围外。8.2.3 在开挖卸荷急剧和降水阶段，应加密观测。8.2.4 观测资料要及时整理出累计变形量及沉降速率等，并绘制沉降（S）时间（T）关系曲线图，沉降（S）水平位移（L）距离（H）关系展开曲线图。8.2.5 观测精度及闭合差应符合有关规范规定。8.3 降水监测8.3.1 降水运行前应统测一次井内水位和各井出水量；8.3.2 抽水开始后，在水位未达到设计降水深度以前，每天观测三次水位、水量；8.3.3 当水位已达到设计降水深度，且趋于稳定时，可每天观测一次；8.3.4 如遇降雨，观测次数宜每日23次；8.3.5 水位、水量观测精度要求符合规范规定；8.3.6 对水位、水量监测记录应及时整理，绘制水量Q与时间t和水位降深值S与时间过程曲