津秦客专滨海站交通枢纽配套市政地下空间工程降水方案样本.doc

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津秦客专滨海站交通枢纽配套市政地下空间工程
降水专项施工方案

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审核:
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津秦客专滨海站交通枢纽配套市政地下空间工程
项目经理部
二O一二年四月
目 录
一、 编制依据 3
二、 工程概况 3
2.1 工程概述 3
2.2 周边情况 5
2.3 止水帷幕情况 5
2.4 工程地质条件 6
2.5 水文地质条件 8
三、 降水设计 9
3.1 基坑降水的必要性 9
3.2 降水井设计( 理论) 10
3.3 经验布置降水井 13
3.4 降水井布置 15
四、 降水施工 16
4.1施工组织设计 16
4.2施工机械设备 16
4.3降水井施工技术要求 16
4.4成井施工工艺 17
4.5 降水运行要求 23
4.6排水工程 24
4.7降水安全运行的保障措施 26
4.8 降水检测及抽降水管理 26
4.8 降水井的保护措施 27
五、 封 井 28
六 应急预案 1
6.1用电应急预案 1
6.2其它注意事项 1
6.3降水应急预案 1

一、 编制依据
( 1) ”滨海站交通枢纽配套市政地下空间工程( 首期开工部分) ” 初步设计图纸;
( 2) 滨海站基坑工程地勘报告;
( 3) 地勘报告中抽水试验成果;
( 4) 《供水管井设计技术规范》GB50296-99;
( 5) 《建筑基坑支护技术规程》JGJ120/99;
( 6) 《建筑地基基础设计规范》GB5007- ;
( 7) 《基坑降水手册》;
( 8) 《建筑施工计算手册》;
( 9) ”天汉深基坑设计软件”。
( 10) 天津市工程建设标准《岩土工程技术规范》( DB29-20- )
( 11) 《建筑工程施工质量验收统一标准》( GB50300- )
( 12) 《供水水文地质勘察规范》( GB50027- )
( 13) 《建筑与市政降水工程技术规范》( JGJ/T111-98)
( 14) 本工程基坑支护设计文件

二、 工程概况
2.1 工程概述
津秦客专滨海站交通枢纽配套市政地下空间工程, 位于滨海新区先进制造产业区中区, 距离滨海新区核心12Km, 东临泰达开发区和天津港, 西临高科技产业园区和空港, 站位距塘沽城区新北路约5Km。
本工程包含南广场地下停车库及公共换乘空间工程和轨道交通地下结构预留空间工程。总建筑面积约126649m2, 其中南广场地下停车库及公共换乘空间工程建筑面积约94059m2, 轨道交通地下结构预留空间工程建筑面积约32590m2。
( 1) 南广场地下停车库及公共换乘空间工程
本工程为框架结构体系, 结构顶板12-1/12、 1/22-23轴间及1/12、 1/22之间I-N – I-P轴间和I-Y – I-1/Y 轴间设置四道变形缝, 缝宽30mm, 将整个结构分为四个区域。以12-1/12、 1/22-23轴间变形缝分界, 东西南侧为地下停车库, 中间区域为换乘空间。
东西车库为钢筋混凝土框架结构, 结构底板采用桩基承台加封水板的结构形式, 桩基承台厚度分为1100mm、 1200mm、 mm等几种, 封水板厚度为600mm、 700mm两种, 结构夹层、 顶层结构采用现浇钢筋混凝土主、 次梁、 井字梁结构体系, 顶梁、 夹层梁用无粘结预应力控制由降温引起的温度应力。中间公共换乘区结构底板采用桩基承台加封水板的结构形式, 基承台厚度为2600mm、 3000mm两种, 封水板厚度分别为600mm、 700mm、 1000mm, 大跨度部分采用圆钢管混凝土柱和有粘结预应力梁, 小跨度部分为型钢混凝土柱和钢筋混凝土梁; 与轨道交通地下结构预留空间工程共用结构, 为钢筋混凝土主、 次梁结构体系。
南广场东西长393m, 南北宽196.5m, 东西向跨度主要有9m, 18m和21m, 南北向跨度主要为9m, 10.5m, 13m。地下一层为车库及换乘空间, 北侧紧邻滨海站南站房; 设有停车场、 商业夹层; 局部有设备夹层。
工程划分为A、 B、 C三个区域。A区共两层, 局部三层, 东西向宽129m, 南北向长149m, 底板相对高程-10.80m, 地下一层层高4.1m, 夹层层高5.2m; B区共一层, 局部两层, 东西向宽132m, 南北向长260m, 与轨道交通地下结构预留空间工程共用-10.800m结构, 中央换乘大厅层高9.3m; C区共两层, 局部三层, 东西向宽109m, 南北向长144m, 底板相对高程-10.80m, 地下一层层高4.6m, 夹层层高4.7m。
( 2) 轨道交通地下结构预留空间工程
轨道交通地下结构预留空间为城市轨道交通B2、 B3和Z2线与其它交通方式换乘区域, 本工程为地下二层, 北侧紧邻滨海站站房工程及其下BV轴范围的轨道交通地下结构预留空间工程, 南侧接配套市政地下空间工程的后期开工部分, 上方地下一层( 设备用房范围以外) 为南广场地下停车库及公共换乘空间工程。局部范围还有垂直于城市轨道交通线路方向的地下三层结构, 为城市轨道交通风道结构。
轨道交通地下结构预留空间工程包含南广场范围( Ⅰ区) 、 北侧高架桥下对应范围( Ⅲ区) 为本工程范围, 另有铁路滨海站南北站房之间的区间部分( Ⅱ区) 不包含在本工程范围内。
北侧高架桥下对应范围( Ⅲ区) 南接国铁V轴, 向北至市政Ⅲ-C轴, 为结构东西长227m, 南北宽25m的狭长结构, 东西向跨度主要有9m, 18m, 10.5和21m。深19.453m。地下一层底板相对标高为-10.800m, 地下二层底板相对标高为-18.950m。
本工程为二层现浇框架结构体系, 局部地下三层下穿风道。地下二层基本柱网尺寸东西向9.0-12.0m, 南北向9-13m; 地下一层基本柱网尺寸东西向18-21m, 南北向9-13m。
地下一层结构底板采用1000mm厚现浇钢筋混凝土无梁筏板基础, 地下二层及局部过轨风道处结构底板采用 mm厚现浇钢筋混凝土无梁筏板基础, 两侧风道处结构底板采用 -3000mm厚现浇钢筋混凝土无梁筏板基础。结构柱根据荷载及上部结构的情况, 采用钢筋混凝土桩、 圆钢筋混凝土柱及型钢混凝土柱。结构中层采用现浇钢筋混凝土主、 次梁结构体系。地下一层设备用房部分顶层结构梁采用后张预应力钢筋混凝土结构, 板采用钢筋混凝土结构。
轨道交通地下结构预留空间工程位于南广场地下停车库及公共换乘空间工程地下一层, 与南广场地下停车库及公共换乘空间工程共用-10.800m结构。南广场范围( Ⅰ区) 南北长252m, 东西宽73.4m, 风道处局部宽226m。地下二层层高7.95m, 局部地下一层层高7.49～6.65m。深15.153m, 局部深17.953m。
2.2 周边情况
本工程位于滨海新区先进制造业区中区, 距离滨海区核心12km, 所处地区为滨海冲海积平原, 地形平坦, 地势开阔。周边环境相对简单、 宽松。本工程地理位置如下:

图2.1 场地地理位置图
2.3 止水帷幕情况
本基坑工程范围为南广场的地下停车场及公共换乘空间和轨道交通地下预留空间工程I区、 III区首期开工部分, 基坑分两部分。南广场I区分三级, 一级基坑采用放坡开挖, 坑深6.2m; 二、 三级基坑坑深分别为15m、 18.7m, 基坑南北长约277m, 东西长约450m, III区为槽形, 开挖面积约7 m2, 具体详见降水井平面布置图。止水帷幕采用双轴(部分为三轴)搅拌桩形式, 深度最大为24m。
2.4 工程地质条件
根据本工程勘察资料, 本工程勘察范围内, 地基土按成因年代及力学性质进行了分层, 各土层工程地质特征详见下表:
时代成因
土层
编号
岩土名称
土层
厚度
(m)
顶板
大沽高程
(m)
岩性描述
Qml
①1
杂填土
0.6
∫
3.2
1.27
∫
0.02
黄褐色, 松散～密实, 稍湿, 成份以建筑垃圾为主, 夹大量小石块
①2
素填土
0.50 ∫
4.90
1.25
∫
-1.76
黄褐色、 灰褐色、 褐色, 可塑~软塑~流塑,成份以黏性土为主, 局部以粉土为主
Q43al
③1
黏土
070
∫
2.10
0.96
∫
-1.13
黄褐色, 可塑~软塑, 具锈斑及灰色条纹, 局部夹粉土薄层
③2
粉质黏土
0.50
∫
2.00
1.00
∫
-1.75
黄褐色, 可塑~流塑, 具锈斑及灰色条纹, 局部夹粉土薄层
③3
粉土
0.70 ∫
2.40
0.45
∫
-2.07
黄褐色, 稍密, 湿, 具锈斑及灰色条纹, 局部夹粉质黏土薄层
③5
淤泥质黏土
1.40 ∫
1.40
-1.27
∫
-1.27
黄褐色, 流塑
Q42m
④1
黏土
0.60
∫
2.20
-5.71
∫
-13.86
黑灰色、 黄灰色、 褐灰色, 可塑~软塑, 夹贝壳碎片, 局部与粉土互层
④2
粉质黏土
0.50
∫
6.50
-1.18
∫
-15.10
灰色、 灰褐色, 可塑~流塑, 夹贝壳碎片
④3
粉土
0.50
∫
5.90
0.97
∫
-16.05
灰色、 灰褐色, 稍密~中密, 湿, 夹贝壳碎片
④5
淤泥质黏土
1.00
∫
7.20
-1.00
∫
-14.45
灰色、 灰褐色, 流塑, 夹贝壳碎片
④6
淤泥质
粉质黏土
0.90
∫
10.90
-0.81
∫
-14.59
灰色、 灰褐色, 流塑, 夹粉质黏土及粉土薄层, 含贝壳
④11
粉砂
1.30
∫
2.90
-13.40
∫
-15.14
灰色、 灰褐色, 稍密~中密, 饱和, 成分以石英, 长石为主, 夹粉土薄层, 含贝壳
Q41h
⑤1
黏土
0.70
∫
1.40
-12.83
∫
-16.00
灰褐色、 灰白色, 可塑~软塑, 夹螺壳碎片及姜石
⑤2
粉质黏土
0.70
∫
2.90
-11.24
∫
-18.65
灰白色、 黑灰色、 褐灰色、 灰黄色, 可塑～软塑, 局部流塑, 夹少量螺壳碎片, 含锈斑
⑤3
粉土
1.00
∫
2.30
-13.41
∫
-15.65
灰白色, 稍密～中密, 湿, 含锈斑, 夹少量螺壳碎片
⑤5
淤泥质
黏土
0
∫
1.1
-14.90
∫
-14.90
灰白色、 灰褐色, 流塑, 夹粉土薄层
⑤6
淤泥质
粉质黏土
1.5
∫
1.8
-14.03
∫
-15.72
灰白色、 灰褐色, 流塑, 夹粉土薄层
Q41al
⑥1
黏土
0.5
∫
2.0
-14.60
∫
-17.46
灰白色、 黄褐色, 可塑～软塑, 夹粉土, 粉质黏土薄层
⑥2
粉质黏土
0.70
∫
4.70
-13.13
∫
-19.55
黄褐色、 褐黄色、 灰黄色, 可塑～软塑, 含锈斑, 夹螺壳
⑥3
粉土
0.50
∫
4.50
-13.90
∫
-19.94
灰黄色、 黄褐色、 褐黄色, 稍湿～湿, 稍密～密实, 具锈斑, 含姜石
⑥6
淤泥质
粉质黏土
1.80
∫
3.40
-14.60
∫
-16.14
黄褐色、 褐色, 流塑, 夹薄层粉质黏土、 粉土
⑥11
粉砂
1.50
∫
2.50
-16.83
∫
-18.59
黄褐色, 中密~密实, 饱和, 矿物成分以石英、 长石为主, 含云母、 锈斑及少量螺壳, 夹薄层粉质黏土
Q3eal
⑦1
黏土
0.5
∫
6.4
-21.08
∫
-27.75
黄褐色、 褐黄色、 黄灰色, 可塑～软塑, 具锈染, 含姜石
⑦2
粉质黏土
0.7
∫
6.5
-17.85
∫
-28.76
褐黄色、 黄褐色、 灰黄色, 可塑~软塑, 含姜石, 具锈斑
⑦3
粉土
0.5
∫
6.2
-17.29
∫
-26.75
黄褐色、 褐黄色、 黄灰色, 中密~密实, 湿~很湿, 具锈染, 含姜石
⑦11
粉砂
1.1
∫
1.8
-19.07
∫
-23.43
黄褐色, 中密~密实, 饱和, 矿物成分以石英、 长石为主, 含云母、 锈斑及少量螺壳
Q3dmc
⑧1
黏土
0.8
∫
5.0
-25.73
∫
-31.86
灰黄色、 黄灰色、 灰褐色、 褐灰色、 浅灰色、 黑灰色, 可塑~软塑, 含贝壳, 夹粉土薄层
⑧2
粉质黏土
0.8
∫
4.4
-26.68
∫
-32.14
灰黄色、 黄灰色、 灰褐色、 褐灰色, 可塑~软塑, 含贝壳
⑧3
粉土
0.5
∫
4.1
-26.53
∫
-31.24
褐灰色, 密实, 湿, 含贝壳
Q3cal
⑨1
黏土
0.9
∫
3
-30.28
∫
-51.31
灰褐色、 灰黄色, 可塑～软塑, 具锈染, 含姜石及螺壳碎屑
⑨2
粉质黏土
0.5
∫
6.1
-29.23
∫
-51.15
黄灰色、 褐黄色、 黄褐色, 密实, 可塑~软塑, 具锈染, 含姜石
⑨3
粉土
0.5
∫
7.6
-28.53
∫
-52.35
黄灰色、 褐黄色, 密实, 湿, 含云母碎片, 具锈染, 含姜石
⑨11
粉砂
0.5
∫
20.5
-31.38
∫
-55.56
黄灰色、 褐黄色、 黄褐色, 密实, 饱和, 矿物成份以石英、 长石为主, 含云母碎片, 具锈染, 含姜石, 夹薄层粉质黏土
⑨12
细砂
0.6
∫
9.4
-35.15
∫
-56.65
黄灰色、 褐黄色、 黄褐色, 密实, 饱和, 矿物成份以石英、 长石为主, 含云母碎片, 具锈染, 含姜石
Q3bm
⑩1
黏土
0.8
∫
3.1
-52.23
∫
-60.13
褐灰色,灰褐色, 硬塑~可塑,含少量云母及贝壳碎片
⑩2
粉质黏土
0.7
∫
8.8
-50.74
∫
-60.21
褐灰色、 灰褐色,硬塑~可塑, 含贝壳碎片
⑩3
粉土
0.8
∫
3.9
-53.45
∫
-61.97
灰褐色、 灰黑色,密实, 湿,含贝壳
⑩11
粉砂
0.8
∫
3.53
-54.23
∫
-60.40
褐灰色, 密实, 饱和, 矿物成份以石英、 长石为主,含少量云母, 夹粉土薄层

2.5 水文地质条件
(1)区域水文地质概况
天津的地下水受基底构造、 地层岩性和地形、 地貌、 气象以及海进、 海退等综合因素的影响, 水文地质条件较复杂。按地下水类型又可分为:松散岩类孔隙水, 赋存于第四纪、 新近纪松散堆积层中; 基岩裂隙水赋存于碳酸盐岩溶裂隙中。
补给: 地下水接受大气降水入渗和地表水入渗补给, 地下水具有明显的丰、 枯水期变化, 丰水期水位上升, 枯水期水位下降。
径流: 在水位作用下, 浅层地下水由山前平原向滨海平原径流, 但由于含水介质颗粒较细, 水力坡度小, 地下水径流十分缓慢。
排泄: 排泄方式主要有蒸发、 向深层承压水渗透和人工开采。
(2)场地含水层划分及特征
根据本场地内详勘资料, 本场地内30m以上范围内, 地基土主要由潜水含水层和承压含水层组成。
潜水含水层
潜水赋存于人工填土层①层、 第Ⅰ陆相层③层及第Ⅰ海相层④层中。该层水以第Ⅱ陆相层⑤1、 ⑥1黏土及⑤2、 ⑥2粉质黏土为相对隔水底板。人工填土层为①1杂填土、 ①2素填土, 土体结构松散, 含水量丰富, 土层渗透系数较大。第Ⅰ陆相层以③1黏土、 ③2粉质黏土为主, 土体渗透性能较差, 土层渗透系数较小。第Ⅰ海相层主要含水层为④3粉土, 该层勘察范围内连续分布, 局部有呈透镜体状的④11粉砂分布。勘测期间水位埋深约为0～3.2m( 高程-4.16～0.97) 。由大气降水入渗补给, 以蒸发形式和向下部第一承压含水组越流补给成为其主要排泄方式。水位受微地形、 地貌影响较大。地下水水力梯度小, 侧向流动微弱, 水位随季节有所变化。
承压含水层
与本工程相关的第一承压含水层( 组) 由⑥3粉土、 ⑥11粉砂、 ⑦3粉土组成。以⑤1、 ⑥1黏土、 ⑤2、 ⑥2粉质黏土为相对隔水顶板。本工程中该第一承压含水层基本已被封闭的止水帷幕截断, 理论上认为基坑内外无直接水力联系。第二承压含水层( 组) 由⑧3粉土、 ⑨3粉土、 ⑨11粉砂、 ⑨12细砂、 ⑩3粉土、 ⑩11粉砂组成。根据观测资料, 第一承压含水层的稳定水位埋深约为2.11～3.39m, 第二承压含水层的稳定水位埋深约为16.40～17.06m。
三、 降水设计
3.1 基坑降水的必要性
一般基坑工程随着开挖深度增加, 承压含水层中的承压水对隔水顶板的水压逐渐增大, 而坑底下隔水顶板土体随着厚度变薄, 土体自重应力逐渐减少, 而承压水水压超过顶板土体自重应力, 或挖穿顶板土体, 就会产生涌水、 流砂, 形成地下水水患。
该区段地面标高在+1.2m左右, 根据现场实际情况及地勘资料, 潜水在+1.2m。稳定水在相对隔水板下。
根据设计文件要求, 南广场A、 C区为放坡开挖, 为浅基坑, 基坑开挖至标高为-5.003m。主要为表层潜水。轨道交通I区地下空间预留工程为深基坑, 基坑底标高大部分为-13.953m,部分为-18.503m, 采用止水帷幕与围护桩支护。
潜水层与稳定水位层有一层相对隔水板, 稳定水位层为非典型的承压水,要进行突涌验算。
按开挖到垫层底时, 承压水头标高17.654m时根据相关规程规范进行抗承压水突涌稳定性验算:

式中 gty——坑底突涌抗力分项系数, 对于大面积普遍开挖应大于1.2; 对于局部承台分别开挖, 应大于1.0;
D——坑底至承压水层顶板的距离;
g——D范围内土的平均天然重度;
Hw——承压水水头高度;
gw ——水的重度。
根据突涌验算, 坑底突涌抗力分项系数及降水要求见下表:
表3.1 降水要求计算表
区段
开挖深度
坑底标高
含水层顶板标高
D
r
静水位
Hw
rw
分项系数
减压要求(kpa)
A、 B、 C区
6．2
-5.003
-16.454
11.451
18.1
1.2
17.65
10
1.17
30.76
A、 C区电缆夹层
8.853
-7.653
-16.454
8.801
18.1
1.2
17.65
10
0.90
-17.2
I区地下二层区(同III区)
15.153
-13.953
-16.454
2.501
18.1
1.2
17.65
10
0.26
131.23
局部地下三层区( 同III区)
19.703
-18.503
-16.454
-2.049
18.1
1.2
17.65
10
--
213.59
计算结果表明, 在基坑施工开挖过程中, 易发生承压水突涌或管涌问题, 为保证该基坑开挖及底板施工的顺利进行, 必须对场地承压水进行有效治理, 经相关大量类似的工程成功经验表明, 深井降水作为治理承压水是一项行之有效、 质量便于控制的常见方法, 因此本基坑分层采取疏干和减压降水是最佳措施。
3.2 降水井设计( 理论)
( 1) A、 B、 C区降水设计
降水方式
根据基坑降水手册, 选择疏干井进行降水。疏干井采用无砂砼管井制作, 降水深度为7.2m( 1.2-( -6.003) =7.203m) , 局部电缆夹层降深为9.85m。
降水设计
查地勘资料知, A、 B、 C区降水较浅, 未透过相对隔水底板, 属于潜层水。根据建筑基坑工程技术规范, 得涌水量计算公式为(单井计算):
Q=1.366k( 2H-S) S/( lgR/r0)
Q:涌水量。
k:渗透系数, 根据地勘资料,取其最大渗透系数偏安全计算, k=1m/d。
H: 含水层厚度( 相对隔水板顶标高为-12.83m, 因此得潜水含水层厚度为14m) 。
S: 水位降深, 7.2m。
R: 影响半径, 根据规范潜水层公式为:R=2S(k*H)0.5=53m,根据经验, 实际间距取30m。
r0:等效半径, 根据规范, 为15米。
Q=1.366*1*( 2*14-7.2) *7.2/(lg53/15)=373(m3/d)
A区总涌水量计算( 考虑群井效应) : r0=(A/pi)0.5=79.8m。
A为I区西面A、 B区面积, 约 0平米, pi为圆周率
总涌水量Q总=1.366*1*( 2*14-7.2) *7.2/(lg( 79.8+15) /79.8)=2735m3
设井数量n> Q总/Q=7口, ( 间距为60米, 不符合规范允许最大间距要求, 间距最大为30m)
A、 C区局部电缆夹层处
地质情况同A、 C区
Q=1.366k( 2H-S) S/( lgR/r0)
Q:涌水量。
k:渗透系数, 根据地勘资料,取其最大渗透系数偏安全计算, k=1m/d。
H: 含水层厚度( 相对隔水板顶标高为-12.83m, 因此得潜水含水层厚度为14m) 。
S: 水位降深, 9.85m。
R: 影响半径, 根据规范潜水层公式为:R=2S(k*H)0.5=72.5m,根据经验, 实际间距小于影响半径, 取30m。
r0:等效半径, 根据规范, 为15米。
Q=1.366*1*( 2*14-9.85) *9.85/(lg72.5/15)=357(m3/d)
综合可知, A、 C布井间距为30米, 根据天津市工程建设标准《建筑基坑工程技术规程》, 井深取13米, 为a型无砂管井。
B区同A、 C区, 间距为30米,a型无砂管井。
封井时间
根据施工部署, 第1个可能封井时间为底板浇筑完成后, 根据施工图纸及地勘资料可得各项数据如下表:
表3.2 A、 B、 C区计算表
区段
底板厚度( m)
钢筋砼容重( kN/m3)
坑底标高(m)
含水层顶板标高(m)
距承压水层顶( m)
土体加权重度( kN/m3)
静水位(m)
承压水头(m)
Rw
( kN/m3)
分项系数
A、 B、 C区
0.6
25
-5.003
-16.454
11.451
18.1
1.2
17.65
10
1.26
A、 C区电缆夹层
0.7
25
-7.653
-16.454
8.801
18.1
1.2
17.65
10
1.0
根据计算结果, A、 B、 C区除电缆夹层外, 全部在底板浇筑完成后封井, 根据进度计划, A、 C区大底板在8月18日前完成浇筑, 此时电缆夹层已全部施工完成, 因此电缆夹层与A、 C区底板一起封井。
B区因底板要与I区地下二层顶板一起施工, 不封井。
( 2) I区降水设计
降水方式
根据计算表可知, I区地下二层及局部地下三层减压要求较大, 根据天津市工程建设标准《建筑基坑工程技术规程》, 宜采用钢管减压井及砼管井做为降水井。
降水设计
根据施工图纸及地勘资料, I区地下二层距承压水层较近, 局部地下三层已穿透相对隔水板。I区降水深度为16.2m,根据规范, 钢管井及无砂砼管井深24米。局部地下三层降水深度20.7m,钢管井及无砂管井深28米。因使用钢管减压井, 降水效果较强, 为经济考虑, 对整个I区基坑作整体群井考虑。得公式为:
Q=2.73kMS/(lg(R+r0)-lg(r0))
式中:
Q: 基坑涌水量。
k:渗透系数, 偏安全计算, k取最大值1.5m/d。
M: 承压水层厚度, 根据地勘报告, M为19.2m。
r0:基坑半径, r0=( A/pi) 0.5,A 为基坑面积, r0=81.96m。
R: 引用影响半径, 根据抽水试验, 为30m, 安全考虑取为15m。
S: 降水深度, 为20.7m。
Q=2.73*1.5*19.2*20.7/(lg(81.96+15)-lg(81.96))=22295m3
单井出水量按建筑基坑支护技术规范确定:
q=120*pi*rslk1/3
q:单井出水量。
rs: 过滤器半径, 取0.25m。
l:过滤器进水部分长度, 取7.3m。
k:渗透系数, 取为1.5m/d。
q=120*3.14*0.25*7.3*1.51/3=857.5 m3
管井数量为n=1.1Q/q=1.1*22295/857.5=25.2,取为26口井。
钢管减压井间距采用30m, 为安全考虑其间插入b型无砂管井, 间距15m, 钢管减压井26口, b型无砂管井47口。降水井安排如附图所示。
3.3 经验布置降水井
( 1) 南广场潜基坑及护坡
坑内降水数量计算公式: n=A/a井
式中: n — 基坑内降水数量( 口) ;
A — 基坑面积( m2) , A=40000m2;
a井— 单井有效降水面积( m2) ;
根据以上公式及根据工程经验, , 我们初步得出基坑需要布设的疏干井数量如下方案:
结合工程经验及相关影响半径计算公式( R=2S(k*H)0.5) , 单井控制面积取 225m2。结合基坑外形等场地条件, 井数确定如下:
取n=40000/225=177口。再加上基坑周边边坡上的降水井127口( 间距15m) , 共304口。
( 2) 北广场护坡
北广场公式同上, 得边坡降水87井口。南北合计得: 391口。
降水井工作滤水段长度为( 降水井为500mm无砂砼管) 11.5m, 结合现场抽水试验降水漏斗, 坑内水位降至基坑开挖面以下0.5m, 底部外加1m沉淀管, 最后得出降水井深度为13m。井身材料参数详见下表:
疏干井1材料性质表
项目

疏干井
井深( m)
孔径
( mm)
管径
( mm)
管材
滤水段
( m)
沉淀管
( m)
S1
13
800
500
无砂砼管
-1~-12
-12~-13

( 3) 深基坑
由于本场地内第一承压含水层已被止水帷幕截断( 甲方提供) , 经验算第二承压含水层在当前基坑开挖深度下不存在突涌风险, 故本基坑整体以混合井疏干降水为主。但考虑到由于本基坑开挖深度大, 施工工期长等特点, 本部分基坑建议采用无砂砼管和钢质井管相结合的方法。
南广场I区
坑内降水数量计算公式: n=A/a井
式中: n — 基坑内降水数量( 口) ;
A — 基坑面积( m2) , A= 0m2;
a井— 单井有效降水面积( m2) ;
根据以上公式及根据工程经验, , 我们初步得出基坑需要布设的混合井数量如下方案:
结合工程经验及相关影响半径计算公式, 单井控制面积取 275m2。结合基坑外形等场地条件,井数确定如下:
取n= 0/275=73口, 降水井深度为24m。其中无砂砼管38口, 钢质井管35口。
北广场III区
同上, 得无砂管井14口, 钢管井3口。
降水井工作滤水段长度为( 降水井为500mm无砂砼管及237mm钢质井管) 22.5m, 结合现场抽水试验降水漏斗, 坑内水位降至基坑开挖面以下0.5m, 底部外加1m沉淀管, 最后得出降水井深度为24m。井身材料参数详见下表:
混合井1~2材料性质表
项目

混合井
井深( m)
井数( 口)
孔径
( mm)
管径
( mm)
管材
滤水段
( m)
沉淀管
( m)
H1
24
52
800
500
无砂砼管
-1~-23
-23~-24
H2
24
38
550
273
钢质井管
-1~-23
-23~-24
另外考虑到本基坑范围内第一承压含水层地板埋深有一定起伏, 需布设一定数量的减压备用井, 以预防突发情况的发生。经计算并结合相关工程的经验, 考虑到本工程的自身特点, 初步设计布设4口减压备用井。井深24m。井身材料参数详见下表:
减压备用井材料性质表
项目

减压井
井深( m)
井数( 口)
孔径
( mm)
管径
( mm)
管材
止水段( m)
滤水段
( m)
沉淀管
( m)
J1
24
4
550
273
钢质井管
0~-18
-18~-23
-23~-24

3.4 降水井布置
根据周边国铁施工经验及天津降水专家提出意见, 天津本地区土质情况较差, 水位受季节影响, 降水应偏安全考虑, 因按滨海地区经验布置偏于安全, 因此降水井按经验方法布置。详见附图基坑降水井布井平面图。
四、 降水施工
4.1施工组织设计
( 1) 施工前应建立相应的项目管理体系, 明确各个责任人的任务。
( 2) 针对工程特点编制详细的施工组织设计, 合理安排施工顺序, 优化施工方案, 并采取有效的保证质量、 安全文明的措施。
( 3) 做好施工的准备工作: 安排好材料堆放场地; 并应做好设备安装、 调试检查工作; 做好供水供电、 夜间照明、 原材料的检验与试验等工作; 开工前办理有关施工手续及申报工作。

4.2施工机械设备
成孔施工机械设备选用相应工程钻机及其配套设备, 采用正循环自然泥浆造浆, 泥浆护壁回转钻进成孔, 钻头选用带保径圈的三翼钻头。使用此钻头施工稳定性好, 能确保成孔质量, 能有效控制成孔中的缩径现象, 为确保工程质量奠定基础。

4.3降水井施工技术要求
施工工艺及验收要求应按照行业标准《建筑与市政降水工程技术规范》( JGJ/T111-98) 和国家标准《供水管井技术规范》( GB50296－99) 相关要求执行。
( 1) 井管外径及成孔孔径应符合前述井身参数要求, 且应大于抽水泵体最大外径50mm以上。
( 2) 填砾过滤器周围的滤料应为磨圆度好、 粒径均匀且不均匀系数Cu<3, 其粒径应按下式确定:

式中D50---滤料的平均粒径( mm) ;
d50---含水层土的平均粒径( mm) 。
( 3) 井管选用材料应具有足够的强度与刚度。
( 4) 成孔施工
可采用泥浆护壁钻进成孔。钻进中保持泥浆比重为1.10～1.15, 宜采用地层自然造浆。
护孔管中心、 磨盘中心、 大钩应成一垂线。要求护孔管进入原状土中10-20cm。
应采用减压钻进, 避免孔内钻具产生一次弯曲。钻孔孔斜应不超过1％, 要求钻孔孔壁圆正、 光滑。
终孔后应彻底清孔, 直到返回泥浆内不含泥块。
( 5) 井管安装
井管安装应准确到位。井管应平稳入孔、 自然落下, 避免损坏过滤结构。
井管连接应确保焊接完整无隙, 避免井管脱落或渗漏。
为保证井管周围填砾厚度基本一致, 应在滤水管上下部各加1组扶正器( 4块) 。
过滤器应刷洗干净, 过滤器缝隙应均匀。
( 6) 井管安装结束后沉入钻杆, 将泥浆缓慢稀释至比重不大于1.05后, 将滤料徐徐填入, 并随填随测填砾顶面高度。在稀释泥浆时井管管口应密封, 使泥浆从过滤器经井管与孔壁的环状空间返回地面。
( 7) 宜采用活塞和空气压缩机联合洗井方法洗井。每口井洗井结束后, 应按设计要求的验收指标予以验收。
( 8) 抽水泵应安装稳固, 泵轴应垂直。连续抽水时, 水泵吸口应低于井内干扰动水位2.0m。
( 9) 全部降水运行时, 抽排水的含沙量应符合下列规定:
粗砂含量小于1/5万; 中砂含量小于1/2万; 细砂含量小于1/1万。

4.4成井施工工艺
成孔施工机械设备选用相应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, 围填填砾、 粘性土、 止水等成井工艺, 成井工艺如下。
( 1) 施工准备
测放井位
根据降水井井位平面布置图测放井位, 当布设的井点受地面障碍物或施工条件的影响时, 现场可作适当调整。
清障处理
对于场地可能存在的地下障碍物, 在施工前应根据施工的情况, 先进行孔位清障处理。
一般采用的清障处理方式为: 定好孔位后, 先采用人工挖孔, 挖孔过程中遇到障碍时, 由施工现场的挖机配合进行挖掘。挖机挖孔深度应超出障碍物约30cm。
若地面障碍物不易清除或受其它施工条件的影响, 无法在原布设井位进行打井时, 应与工程师及时沟通并采取其它措施, 必要的时候可对井位作适当调整。
埋设护口管
埋设护口管时, 护口管底口应插入原状土层中, 管外应用粘性土或草辫子封严, 防止施工时管外返浆, 护口管上部应高出地面0.5m。
对于场地遇到有障碍物的孔位, 应根据清障后的孔深适度考虑采用长护筒, 确保护筒能够满足降水施工的要求。
安装钻机
安装钻机时, 为了保证孔的垂直度, 机台应安装稳固水平, 大钩对准孔中心, 大钩、 转盘与孔的中心三点成一线, 严把开孔关, 钻头与钻杆连接处带两根钻铤, 而且, 弯曲的钻杆不得下入孔内。
( 2) 成井施工
施工机械设备选用工程钻机及其配套设备。成孔时采用正循环回转钻进泥浆护壁的成孔工艺。详见工程桩施工方案。降水井施工工艺流程图如下图所示。

图4.4.1 成井施工工艺流程图
钻进成孔
开孔孔径为φ800mm, 成孔时均一径到底; 钻进开孔时应吊紧大钩钢丝绳, 轻压慢转, 以保证开孔钻进的垂直度。
成孔施工采用孔内自然造浆, 钻进过程中泥浆密度控制在1.10～1.15, 当提升钻具或停工时, 孔内必须压满泥浆, 以防止孔壁坍塌。
清孔换浆
钻孔钻进至设计标高后, 在提钻前将钻杆提至离孔底0.50m, 进行冲孔清除孔内杂物, 同时将孔内的泥浆密度逐步调至1.10, 孔底沉淤小于30cm, 返出的泥浆内不含泥块为止。
下井管
对于降压井, 井管进场后, 应检查过滤器的缝隙是否符合设计要求。首先必须测量孔深, 并对井管滤水管逐根丈量、 记录。封堵沉淀管底部, 为保证沉淀管底部封堵牢靠, 下部封堵铁板不小于6mm。
其次要检查井管焊接, 井管焊接接头处应采用套接型, 套接接箍长20mm, 套入上下井管各10mm; 套管接箍与井管焊接焊牢、 焊缝均匀, 无砂眼, 焊缝堆高不小于6mm。
检查完毕后开始下井管, 下管时为保证滤水管居中, 在滤水管上下两端各设一套直径小于孔径5cm的扶正器( 找正器) , 扶正器采用梯形铁环, 上下部扶正器铁环应1/2错开, 不在同一直线上。
埋填滤料
填滤料前在井管内下入钻杆至离孔底0.30m～0.50m, 井管上口应加闷头密封后, 从钻杆内泵送泥浆进行边冲孔边逐步调浆使孔内的泥浆从滤水管内向外由井管与孔壁的环状间隙内返浆, 使孔内的泥浆密度逐步调到1.05,然后开小泵量按前述井的构造设计要求填入滤料, 并随填随测填滤料的高度。直至滤料下入预定位置为止。
( 3) 洗井
下井管、 回填滤料及粘土分孔后, 对降压井进行活塞洗井, 待洗通滤料后, 提出活塞, 再利用空压机进行洗井。
活塞直径