群力第五大道管廊降水计算书.doc

群力第五大道管廊工程降水专项设计施工计算书1、前言1.1 工程概况本工程位于哈尔滨市群力第五大道上，在三环路与四环路之间；先期需要降水施工管线长度约2100米；管廊基坑两侧有拉森钢板护（H型钢板桩）壁桩。本工程平面为条形，开挖深8.55米。其拟建建筑物特性，见平面图。因场地内地基土为饱和砂类土，位于松花江漫滩地，与松花江水系关系密切。根据建设单位提供的地质资料，勘察期间（枯水期）场区地下水位：初见水位埋深2.54.8米，静止水位4.5米，其稳定水位基本鉴定在4.0米。根据调查及以往经验地下水位年变化幅度在2.003.00米，故在管线开挖及管廊敷设施工过程中，一方面涉及到降水问题，为保证正常施工，基础水位应降至管廊基底下0.5米以下。1.2 场地地质条件概况根据我单位在该场区以往的地质资料中可知，该地区场地地层（揭露深度范围内）特性如下：层 杂填土杂色，含碎石、灰渣、砂土建筑垃圾和生活垃圾，层底埋深2.003.60米。局部有新近沉积土分布。层 粉质粘土黄褐色，饱和、流塑，流塑，干强度中档，无光泽反映，压缩性土，韧性较差，摇振反映明显，土层结构不均匀，分布连续，层底埋深5.606.80米，层厚3.504.60米，本层局部具有较多的粉细砂，呈透镜状与粘性土交互。层1层 粘土、粉质粘土黑褐色黄褐色，可塑，中压缩性，干强度中档，稍有光滑，韧性中档，摇振反映无，层底埋深2.57.4米。2层 粉质粘土灰褐色，软塑，中高压缩性，含流塑土，干强度中档，稍有光滑，韧性中档，摇振反映无，层底埋深4.78.2米。层 粉砂黄色灰色，可塑，稍密，湿饱和，含大量粘性土夹层，重要成分为石英、长石，颗粒形状近圆球型，颗粒级配一般，粘粒含量较高，层底埋深7.014.0米。层 细砂黄色灰色，可塑，稍密，饱和，含大量粘性土夹层，重要成分为石英、长石，颗粒形状近圆球型，颗粒级配一般，粘粒含量低，层底埋深12.216.8米。厚度6.009.20米。层 中砂黄色灰色，可塑，稍密中密，饱和，含粗砂夹层，重要成分为石英、长石，颗粒形状近圆球型，颗粒级配一般，粘粒含量低，层底埋深16.720.1米。最大厚度7.0米。1层 粉质粘土灰色，可塑，中压缩性，干强度中档，稍有光滑，韧性中档，摇振反映无，层底埋深18.2米。1.3 场地水文地质条件概况场地地貌属于松花江漫滩，地下水为第四纪松散岩类孔隙潜水，重要为大气降水、地表水补给，以蒸发为重要排泄方式，地下水动态变化大，水量充足，分布稳定。地下水位埋深较浅，赋存于层砂类土中，根据地质资料及现场实际勘察，地下水位埋深约在4.5米（实际测得地下初见水位在基准零点以下4.0米）。该场地临近松花江，场区地下水与松花江水系密切联系，由于含水层的渗透系数和径流条件好，因此本场地与松花江形成了互补的补给和排泄条件。地下水动态变化规律为：79月份为丰水期，水位上升，35月份为枯水期，水位下降。1.4 降水工程的规定及任务拟敷设管廊基底埋深8.55米。地下静止水位埋深约在-4.0米（实际测量数值），为保证基础施工的顺利进行，考虑降水液面与基础最低点其安全距离0.5米，故其地下水位降深为：8.55-4.0+0.5=5.05米。降水工程的设计施工及有关技术规定按建筑与市政降水工程技术规范（JGJ1112023）执行。2、场地基坑降水工程设计方案计算书2.1 场地降水工程设计方案条件的分析根据已掌握的场地水文地质、工程地质资料，根据场地的地质特性及水文地质情况的分析，场地地下水类型为松散岩类孔隙潜水，上部为粉细砂、中砂、粗砂为含水层，下部以细砂、中砂、粗砂为主的承压含水层，按区域水文地质工作资料，松花江漫滩区粉质粘土夹层大面积以透镜体分布，各含水层水力联系密切，即为统一含水层。总含水层厚度为40米。场地含水层厚度大，水量较丰富，降水井深范围内含水层综合渗透系数取K=20m/d。选取适本地质条件和各种参数，进行合理的井点布设可以满足工程施工的规定，场地内地势较为平坦，周边有高架桥，经调查本工程周边围护采用拉森钢板护壁桩的方法，已保证周边建筑物的安全。2.2 基坑降水设计方案的确立根据建筑与市政降水工程技术规范（JGJ1112023）并根据场地的地质条件，重要对上部粉细砂、中砂、粗砂，含水层进行降水，其渗透性好，含水量丰富，为保证正常施工，采用管井降水。2.3 渗水系数的选择根据地质报告管线敷设所需无水施工深度规定，井管降水面大部分座落在粉细砂、细砂、中砂层上，降水深度在基准零点以下至9.0米处，所以按经验拟定渗水系数K值取20m/d。根据以往降水工程经验，渗水系数K值的变化非常大,实际施工时K值要按实际抽水拟定,以满足降水深度的规定。 2.4 拟定井管的埋置深度降水井的深度可按下列公式计算：H=Hw1+Hw2+Hw3+Hw4+Hw5+Hw6 H降水井深度（m）Hw1基坑深度（m）Hw2降水水位距离基坑底规定的深度Hw3i r0 i水力坡度取1/10 ,r0为等效半径Hw4降水期间水位变幅（m）Hw5井过滤器长度（m）Hw6沉砂管长度（m）L过滤器进水部分的长度（m）,过滤管的长度可按7.6米计算，但在工程实践中，由于实际地层的地质结构不同，为了可以疏干地基土上部的滞水（如淤泥层和粉土层中上层滞水或夹层水）及控制单井的进水流速，在施工中采用的过滤管的长度要长于计算长度，通常采用16.0米长过滤管。H=8.55+0.5+（16.51/2）+1.0+2.0+1.0=21.3m根据基坑降水手册及深基坑设计手册中降水设计部分的规定，结合施工经验基坑降水井的深度拟定为20.0米。2.5 井点影响半径的选择、影响半径范围内的流网图2.5.1由于本工程为潜水含水层，根据公式R=计算出降水影响半径。式中：R降水影响半（米）S原地下水位到井内水位的距离（降深）（米）S=5.05米H含水层厚度（米）H=30.0米K上层的渗透系数K=20 m/d本工程降水影响半径：R=247.46米粉细砂、细砂、中砂经验降水影响半径为大于50400米，根据以往经验由于本工程地下水位土层也许具有粉质粘土层，中、粗砂层内具有大量淤泥层，渗透细数小根据以往经验故降水影响半径选择都大于计算值故影响半径选择为250米。2.5.2降水影响半径范围内抽水时的流网图流线在剖面上为一系列的曲线，由上至下逐渐变缓，等势线也是一条曲线，在影响半径以内的任一过水断面，应为等势线。可按下列公式计算：同时水利坡降仍为 在工程实践中，水利坡降曲线值一般按1/101/15取值，本设计按1/10取值。降水曲线坡度对周边建筑物的关系的剖面图详见附图。2.5.3根据降水曲线坡度的剖面图及降水井点的影响半径初步鉴定浅基坑因降水深度不深，故不考虑浅基坑降水而只考虑深基坑的降水。2.6 井点系统涌水量的计算井点系统涌水量的计算：基坑长2100米，宽16.5米，基坑长宽比大于50，计算涌水量按线状基坑计算如下：Q= KL(H2 h2)/RR有效的影响半径，取经验值R=250m H降水井含水层有效厚度H=30m h基坑中心水位降深S=5.05mK土层的渗透系数K=20 m/d计算得Q=20*2100*（303-5.052）/250=147000m3/d 即基坑日排水量至少为147000m3才干满足设计水位降深的规定。2.7 单井出水能力、井数及井布局拟定2.7.1按场地的水文地质条件，结合前面的降水工程条件分析，拟采用深井点降水，单井出水量、单井内水位降及基坑涌水量应满足如下条件：（1）考虑地下水渗流对基坑地基土的影响，单井出水量不宜过大，即不超过30m3/h，单井内降深应以稍大于基坑内最大水位降为且宜。（2）基坑降水运营时总排水量应大于计算的基坑排水量Q总=nQ单Q基（3）井点数量n=Q基Q单1.1 降水管井的出水能力应选择群井抽水中水位干扰影响最大的井，可按下式拟定：Q单=式中：Q单：单井出水量（m3/d）l：过滤器掩埋长度（m） l=4md： 过滤器外径（mm） d=500mm：与含水层渗透系数有关经验系数 =50经计算当n=154眼时，Q单=40m3/h；Q总=nQ单=15440m3/h 24h=147800m3/d 即nQ总Q基=147000m3/d，满足上面1、2、3条件。经以上验算，初步拟定，管线降水井井数为154眼，水泵扬程大于26m电机功率5.5KW的配套多段离心清水泵。2.7.2井点间距的拟定： 8.55米基坑A= B(n1)=42400154=27.53米（基坑双侧W型布置降水井点）4、场地基坑降水工程设计方案结论4.1降水方法采用深井井点降水方法，井深20米，滤管长度为16米。单井井点影响半径为250米。4.2管廊护壁桩内总降水井井数为154眼，井间距为27.53米，单井出水量40m3/h，总排水量为147800m3/d。选用QS4030，额定出水量Q为40m3/h、扬程H大于26m、电机功率N为5.5KW的多段离心清水泵。4.4降水井点布置在钢板护壁桩深基靠道路两侧，基坑双侧W型布置降水井点。5、基坑降水工程设计、施工参考文献 5.1建筑与市政降水工程技术规范（JGJ1112023） 5.2深基坑工程设计施工手册中国建筑工业出版社 5.3工程地质手册 中国建筑工业出版社5.4基坑降水手册 中国建筑工业出版社5.5井点降水设计与施工 上海科学普及出版社5.6工程降水设计施工与基坑渗流理论 人民交通出版社