管井降水设计.pdf

二期项目管井降水设计XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 2015.02 目录1、工程概况2、工程地质及水文地质条件3、施工方案选择4、井 点 设 计 依 据5、主 要 施 工 方 法6、组织保证措施7、安全保证措施1、工程概况1.1拟建的银石广场 2期项目位于成都市中心南纱帽街与锦江街交汇处，南纱帽街东侧，锦江街南侧，规划总建筑面积51105.0m2，地铁 2 号线从场地办公楼和商业内局部地段通过，现因建设方需增建地下人防空间，基坑深度需在原有基础上加深4.0m，地面平均标高为 499.8m，最大开挖深度增加至14.0m，因此取最大开挖深度14.0m为支护设计计算深度，地下室边墙距场地红线（场地围墙）约为 3.0m，基坑开挖线按地下室外墙外边线外扩0.8m 进行测放，开挖线距场地红线（场地围墙）约为2.2m。本项目一侧支护已经完成并已开挖至基底，采用锚拉桩支护方式，地铁2 号线从本工程场地正下方用过，隧道为圆形隧道直径6.0m，隧道顶面标高为483.66m，相对地面埋深约为 16.2m，地铁隧道已完工并通车，地铁保护桩及上部结构基础桩施工完成，本次支护设计为场地另一侧（主要为场地西南侧）基坑支护及降水设计。1.2 基坑形状约呈矩形，场地周边情况条件如下述：1、场地西北侧基坑开挖线距红线约2.2m，红线外为银石广场高层办公楼（正在使用，1-4 层地下室，银石广场1 层地下室保护桩距本工程基坑开挖线最近仅2.5m，其深度约 6.6m；银石广场 4 层地下室保护桩距本工程开挖线11.5m，基坑深度约 24.75m。2、场地西南侧基坑开挖线距红线最近距离为2.2m，红线外为 67 层住宅楼，无地下室，独立基础埋深约为3.5m，场地外地下污水管距建筑红线约 3.0m，埋深约 2.0m。3、场地东南侧基坑开挖线距红线最近距离为1.2m 为，红线外为市政道路南纱帽街,本侧位于地铁2 号线隧道上方，隧道顶端标高为483.663m，隧道顶面相对埋深约为16.2m，道路污水管道位于道路两侧，距本工程建筑红线约3.0m，埋深约 2.0m。4、场地其余侧基坑已完成支护。2、工程地质及水文地质条件 2.1 工程地质条件根据 邮政地块旧城改造工程勘察报告，场地地层结构较简单，场地上覆第四系人工填土（Q4ml），其下由第四系上更新统河流冲洪积（Q3al+pl）成因的砂、卵石组成，下伏白垩系灌口组泥岩（K2g）。地层从上至下描述如下：1.杂填土（Q4ml）：杂色，松散，稍湿湿；由混凝土块、砖瓦、卵石、炭渣等建筑垃圾组成。该层场地内均有分布，层厚 2.603.20m。2.素填土（Q4ml）：褐灰色，稍密，稍湿湿；以粉土为主，含少量砖瓦及卵石。下部以粘性土为主，该层场地内分布，层厚 0.90m1.60m。3.中砂（Q3al+pl）：褐黄、青灰色，松散，很湿饱和；含长石、云母片及铁质氧化物等，局部夹有少量圆砾及卵石。该层主要呈层状或透镜体状不规则分布于卵石层中，厚度2.106.10m。4.卵石（Q3al+pl）:深灰灰黄色，湿饱和，呈松散稍密中密密实状态。卵石成分主要由岩浆岩、石英岩、砂岩等组成，多呈亚圆形，一般粒径2080mm，夹少量漂石，个别粒径达300mm，多呈微中风化，个别卵石呈强风化，充填物主要为（少量）黏粒和中细砂。根据 成都地区建筑地基基础设计规范（DB51/T5026-2001）及 N120 超重型动力触探测试结果，依其密实度将卵石层划分为四个亚层：（1）松散卵石：多呈透镜体分布于卵石层上部及中部，充填物以中细砂为主（局部夹中砂透镜体），卵石含量小于55%，排列十分混乱，绝大多数不接触，N120 锤击数 24 击/10cm。（2）稍密卵石：主要分布于卵石层上部及中部，下部呈透镜状产出，卵石含量 5560%，大部分不接触，N120锤击数 47击/10cm。（3）中密卵石：主要分布于卵石层中部及下部，卵石含量6070%，呈交错排列，连续接触，N120 锤击数 710击/10cm。（4）密实卵石：主要分布卵石层中下部，卵石含量大于70%，呈交错排列，连续接触，N120 锤击数大于 10 击/10cm。5.泥岩（K2g）：紫红色，强微风化，泥质结构，中厚层状构造,矿物成分以粘土矿物为主，局部夹有灰绿色及灰白色矿物条带及团块，岩芯具有失水开裂的特征。泥岩顶板埋深13.20m24.30m，标高 475.28m486.41m，高差 11.1m，起伏较大。据岩体风化程度及力学特征，勘察揭露深度内该层可分为强风化、中风化二个亚层。强风化泥岩风化裂隙发育，岩芯呈碎块状及短柱状，钻探揭露厚度1.10m8.10m；中风化泥岩裂隙不发育，岩芯多呈柱状或长柱状，岩体较完整。钻探未发现软弱夹层、断裂破碎带和洞穴分布，此层本次勘察未揭穿。2.2水文地质概况1.地下水类型场地地下水上部主要属第四系孔隙潜水类型，砂、卵石层为主要含水层，另外泥岩裂隙中赋有一定的裂隙水，具有承压性，水量较大，主要由岷江水系及大气降水补给，水量较为丰富。2.地下水位勘察期间为枯水期，受场地四周施工降水影响，测得静止水位埋深 7.608.40m，标高 491.52491.81m 之间，平均高程在491.66m左右。根据区域水文地质资料，场地地下水位丰、枯水期年变幅一般为 1.502.00m。经调查，并结合场地地形地貌、地下水补给、排泄条件等，综合判定历年最高水位（抗浮设计水位）标高建议值可取497.00m。基坑开挖之前应进一步核实地下水稳定水位，为基坑降水的设计和施工提供可靠依据。3.地下水渗透性及其腐蚀性结合区域水文地质资料和已有的降水设计与施工经验分析，砂卵石层富水性和透水性均较好，属强透水层。上部的人工填土等透水性较弱，属弱透水层。该区域卵石层渗透系数K=18m/d 左右，场地环境为类。3、施工方案选择3.1 基坑降水是工程的先行工作，由于地下水位较浅和地下水的毛细上升作用，地基土中的空隙几乎为水所饱和，地基土的粘度很大，使得开挖和倾倒困难。为了确保土方开挖的顺利施工必须在土方开挖前 10 天进行降水。3.2 人工降水的方法有多种：轻型井点、喷射井点、电渗降水、管井井点等。结合本工程的水文地质条件和该地区以往降水经验，对各种降水方法施工可行性和工程造价的综合比较分析后认为：采用管井井点降水是本工程优选的方法。其优点在于：降水效果好、作业条件简单、运行管理方便、操作维修简便、运行成本低、可塑性大。4、井点设计依据4.1 依据1、邮政地块旧城改造工程勘察报告2、本项目红线图3、建筑与市政降水工程技术规范（JGJ111-98）4、建筑基坑支护技术规范(JGJ120-2012)5、基坑降水方案设计5.1 基坑涌水量计算：（一）.基坑类型：基坑属于均质含水层澘水完整井基坑,且基坑远离边界。（二）.基坑简图：（三）.依据建筑基坑支护技术规范(JGJ120-2012)附录E公式E.0.1 计算总涌水量：Q=其中 Q基坑涌水量；k渗透系数，k=18m/d；)r1ln-2k0dRSSHd（）（H澘水含水层厚度，H=22.00m；Sd基坑水位设计降深，Sd=13.0m（按丰水期地下水位埋深约 3.0m考虑）；R降水影响半径，R=517.4m；r0基坑等效半径,可按 r0=A=24.5m；（四）.计算结果：基坑总涌水量Q=7360.8m3/d 5.2 降水井数量计算：（一）.井点类型：井点类型属于：管井（二）.计算公式：其中rs过滤器半径 rs(m)，rs=0.150m；l过滤器进水部分长度l(m)，l=12.5m；k含水层渗透系数k(m/d)，k=18m/d；（三）.计算结果：基坑总涌水量：Q=7360.8m3/d；单井出水量：q=1851.4m3/d；降水井数量:n=1.1Q/q=4.4个,取降水井为 5 个。5.3 井点管的埋深 L 计算（一）.计算公式：lrhihhHL01式中：H基坑开挖深度，H=14.0m；h井点露出地面高度，一般取0.20.3m，mh2.0；h降水后地下水位至基坑地面的安全距离，一般取0.52.0m，h=2.0m；i降水漏斗曲线水力坡度，环状布置取1/10，单排线状布置取 1/5，10/1i；1h井点管至基坑顶面边缘距离，一般取0.71.2m，mh0.11；0r基坑中心至基坑顶面边缘距离，0r=60.0；l滤管长度；则 L=14.0+0.2+2.0+0.1（1+60）+1.5=23.8，取 L=27.5m。5.4 水位降深计算（一）计算公式地下水位降深应符合下式规定：dss0式中：s0基坑地下水位降深(m)；sd基坑地下水位的设计降深(m)，取为 13.0m。地下水位降深 s0可按下式计算：njijjrRkqHHs120ln式中：s0基坑地下水位降深(m)；计算基坑地下水位降深时，对沿基坑周边闭合降水井群，s0应取相邻降水井连线上各点的最小降深；当相邻降水井的降深相同时，s0可取相邻降水井连线中点的降深；H潜水含水层厚度(m)；qj按干扰井群计算的第j口降水井的单井流量(m3/d)；k含水层的渗透系数(m/d)；R影响半径(m)；rij第 j 口井中心至 i 点的距离(m)，此处，i 点为降深计算点；当 rij R 时，取 rijR；n降水井数量。（二）计算结果计算得s0=13.7msd，满足设计要求。5.5 管井设计5.5.1、降水井成孔直径 600，井管内壁直径为300，间距约 18.026.0m，共布置降水井 5 口,深度 27.5m,其中滤水管长度为12.5m,设一节沉砂管。5.5.2、若电梯井、集水坑在开挖时有积水情况，可根据情况在电梯井、集水坑旁增设管井，以降低地下水。5.6 地表排水在基坑周边距坡顶1 米布置一圈排水沟（结构图详见图 14），在排水沟上每 20 米留一个 0.7 米0.7 米1 米的集水坑，排水沟底按 0.5%坡度向集水坑找坡。排水沟采用砖砌筑水泥砂浆抹面。排水沟与坡顶间浇筑 80 厚 C15 混凝土垫层，坡向排水沟。管井所抽地下水直接排入排水沟，再由集水坑用水泵排至市政污水管道。6、降水井施工组织设计6.1 降水井施工要求1、降水井布置结合工程实地情况，按设计方案合理布置。2、设计成孔井径成井孔径为 600 以上，以确保填砾厚度。3、井管结构为降水井采用内径为300mm，外径 360mm 的钢筋砼井管，其中包括滤水管（掺丝，可很好控制抽水时出水的含砂率）、井壁管(每根井管长度均为 2.5m)和沉砂管。4、为了保证附近道路安全，成井过程中认真记录地质情况，在砂层分布地段采用较小粒径0.51cm 填砾作为滤水层，滤水管丝距采用 1.5mm，其余部分填砾粒径为12cm。以严格控制井点出水含砂率（含砂率 1/20000）。6.2 降水施工工艺6.2.1、测量放线根据甲方现场给定的基础平面图和设计方案，结合工地现场周边环境，测量放出各井位，并打入木桩。6.2.2、成孔采用 CZ22 型冲击钻机成井，泥浆护壁工艺成孔。钻机就位安装好后，核对井位，确定无误后，人工开挖0.5m 深，埋好护壁管，管径 700mm，护壁管埋设完毕后开始钻进成孔，采用泥浆护壁，保持孔内泥浆高度，防止垮孔。6.2.3、吊装井管经现场技术负责人验收合格后，用抽筒清孔，吊装井管。井管之间焊接牢固，并保证垂直度。6.2.4、填砾在井管外填入规格0.52cm 砾石滤料，填至井口。6.2.5、洗井采用空压机结合活塞洗井，洗井至井管通畅、水清，含砂量小于1/20000，以确保降水质量。6.2.6、降水过程控制井位附近无细砂层的降水井先降水，以控制出砂量并保证降水施工不影响基坑的持力层原状土结构。施工流程图如下：6.3 抽水设备选择采用深井潜水泵进行管井降水，拟采用水泵流量 30T/h，扬程 20m左右。平均功率约为4.5kw。后期水位下降，水量变小，可更改为小功率泵。为保持降水稳定,宜采用市区动力电源。各水泵井口外排水管线应按要求布置，同时保持两台完好备用泵，井内水泵损坏后，应即时进行更换、维修。水泵抽水后，降水人员采取两班制24 小时连续值班，确保连续降水。6.4 沉砂池的修建本工程沉砂池已由甲方修建完毕，本次降水排水管网布置由我公司现场项目部人员根据实际情况设计排水渠道，我公司施工队按现场既定的排水要求方案施工，合理安排排水渠道，将水排入市政管道的路径。为确保本工程的顺利施工，我公司将积极与总包单位协商并解决施工中遇到的难题，合理的利用现场资源，保证工程在计划时间内顺利完工。6.5 防止砂粒流失对建筑物影响的措施由于本工程施工降水从基坑开挖开始至地下室回填完为止，持续时间较长，抽水过程中卵石层中的砂粒流失可致使卵石架空、地面沉陷，从而对已有建筑物和市政道路造成破坏。故我公司将采取如下措施防止砂流失：1、成井过程中认真记录地质情况，在砂层分布地段宜增设滤水管，同时控制该部分填砾直径，以 1.0cm为宜；2、在砂粒含量高的卵石层中，采用0.51cm 填砾作为滤水层，滤水管丝距采用 1.5mm，同时采用细砂窗网布包缠滤水管，以起到防止砂粒流失；3、在成井过程中，保证足够的洗井时间；4、抽水必须连续，其中不能间断。6.6 安全质量措施1、现场配备安全员、质检员、施工员，负责工地安全、质量、进度，确保顺利进行；2、严格按安全规范用水、用电、机械操作等；3、所有人员进场后均进行安全技术交底，并组织安全教育。4、降水过程中配设相应的仪器随时检查降水井孔中的动水位及出水的含砂率，以保证降水质量。其中，对周围建筑的沉降观测可与基坑沉降观测一起进行。5、严格遵守国家、四川省、成都市有关安全生产的法律法规，认真执行工程承包合同中的有关安全要求。6.7 设备根据深井凿井工艺流程及成都地区的降水井凿井特点，采用的机械应效率高、易转运的特点：机具型号数量CZ 22 型冲击钻CZ 22 型3 台空气压缩机F-6 3 台交流弧焊机BX6-315 3 台配套设备/若干6.8 人员凿井均应使用专业凿井人员，随时注意凿井过程中的地层变化，确保凿井质量。序号工种人数1 项目经理1 2 项目技术负责人1 3 机长5 4 电工2 5 普工15 6.9 材料计划凿井采用冲击方式钻入，用泥浆护壁。井眼与降水管之间填充砾石滤料。材料单位用量备注黄泥m3 5 用于井孔护壁13cm砾石m3 10 滤料滤水管根25 单根长 2.5m 井壁管根30 单根长 2.5m 潜水泵台5 用于降水电缆m 足量用于降水材料根据施工进度分批次购进。6.10 施工用电方案1、潜水泵在运行时应经常观测水位变化情况，检查电缆线是否和井壁相碰，以防磨损后水沿电缆芯渗入电动机内。同时，还需定期检查密封的可靠性，以保证正常运转。2、为预防停电影响，降水开始前我公司先联系好发电机，并每周到租赁站去检查设备可运转情况。降水过程中，在接到停电通知后，三个小时内安装好发电机及接好降水线路，发电机放在离变压器附近的应急空地上，我公司设专人守护，做好随时发电准备，以确保降水施工的正常顺利进行。