降水设计综合项目施工专项方案.doc

目录
§1工程概况 1
§2工程地质与水文地质条件 2
2.1工程地质条件 2
2.2水文地质条件 4
§3设计根据与降水目 5
3.1设计根据 5
3.2降水目 5
§4降水方案设计 6
4.1基坑抗突涌稳定性验算 6
4.2降水设计思路 7
4.3疏干设计 7
4.4降压设计 8
4.5井群干扰抽水降深预测 9
4.6井点布设 11
§5抽水实验方案 12
5.1实验目及内容 12
5.2抽水实验工作量布置 12
5.3抽水实验设计 12
5.4成果记录与分析 13
§6降水运营工况 14
6.1疏干降水运营工况 14
6.2减压降水运营工况 14
§7井点构造与设计规定 15
7.1井点构造 15
7.2设计规定 15
7.3质量验收 15
§8附图 15

§1工程概况
12号、13号和14号工作井。
基坑详细工程性质见表1-1。：
表1-1：基坑工程性质表
开挖部位
基坑面(m2)
开挖深度(m)
开挖标高(m)
围护形式
围护深度（m）
12号工作井
213.716
20.6
-16.6
地下持续墙
37
13号工作井
176.625
20.6
-16.6
地下持续墙
37
14号工作井
213.716
20.6
-16.6
地下持续墙
37
注：本工程设计地面标高为绝对标高+4.0m。

§2工程地质与水文地质条件
2.1工程地质条件
2.1.1地形、地貌特性
地面标高约为3.48～5.50m之间。
2.1.2地基土层特性
拟建场地约30m深度范畴内地基土属第四纪滨海~河口、浅海、沼泽、谷及湖泽相沉积物。重要由粘性土及粉性土构成，普通呈水平层理分布。依照地基土特性、成因、年代及物理力学性质差别，按上海市工程建设规范《岩土工程勘察规范》有关条款划分为7个重要层次，详细地层特性详见下表：
表2-1：地层特性表
层号
土层
名称
土 层 简 述
层 厚（m）
层顶标高(m)
重度
KN/m3
渗入系数(cm/s)
Kv
Kh
①1
填土
上部含植物根茎、碎石子及贝壳碎屑等杂质，下部以粘性土为主，在施工区域，该土层上部以碎屑、随之、混凝土块等建筑垃圾为主。
0.30
～
3.60
4.10
～
-0.40
－
－
－
②1
粉质粘土夹粘质粉土
含少量氧化铁斑点和铁锰质结核，无摇震反映，土面光滑无光泽，韧性中档，干强度中档。
0.30
～
2.70
2.86
～
0.20
18.8
3.95e-06
6.22e-06
③
淤泥质粉质粘土
含云母有机质条纹，夹较大薄层粉土或粉砂土质不均，无摇震反映，土面光滑无光泽，韧性中档~低等，干强度中档~低等。
0.50
～
10.90
0.03
～
-9.41
17.6
9.41e-07
1.47e-06
③夹
粉质粘土
含云母有机质条纹、夹薄层粘性土。土质不均、摇震反映快、土面粗糙、韧性无，干强度无
0.60
～
4.70
-3.59
～
-9.50
18.5
5.60e-05
8.72e-05
④
淤泥质
粘土
含云母有机质条纹及贝壳碎屑、夹少量薄层粉砂。土质较均匀、摇震反映无、土面光滑有光泽、韧性高等，干强度高等。
4.10
～
8.50
-12.48
～
-16.21
16.9
1.47e-06
1.65e-07
⑤1-1
粘土
含云母、有机质条纹及泥钙质结核，夹薄层粉砂及少量粉质粘土，土质较均匀，摇震反映无，土面光滑有光泽，韧性给偶啊，干强度高等。
4.50
～
11.90
-19.79
～
-25.32
17.3
8.27e-08
1.32e-07
⑤1-2
粉质
粘土夹粉土
含云母、有机质条纹及贝壳碎屑，夹薄层粉砂，土质不均匀，摇震反映无，土面光滑无光泽，韧性中档，干强度中档。
2.30
～
8.90
-23.06
～
-29.58
18.1
1.49e-07
1.95e-07
⑤2

粘质粉土
含云母、贝壳碎屑，夹薄层粘性土及少量粉砂，土质不均。摇震反映快，韧性低。干强度低。
2.00
～
6.00
-29.79
～
-34.55
18.5
1.95e-04
3.46e-04
⑥
粉质
粘土
含氧化铁斑点及铁锰质结核，土质均匀，摇震反映无，土面光滑无光泽，韧性中档，干强度中档。
2.40
～
3.30
-24.40
～
-25.89
19.7

⑦1
砂质粉土
含云母、氧化铁条纹，夹薄层粘性土，粘质粉土及少量粉砂，土质均匀，摇震反映快，土面粗糙，韧性无，干强度无。
3.50
～
8.70
-39.79
～
45.05
18.5

⑧2
粉质
粘土夹砂质粉土
－

6.40

-48.07
－

⑨
粉砂
－
未钻穿
未钻穿
－

阐明：1、表中“－”表达勘察报告未提供有关数据。
2、渗入系数为20℃下数据。
3、文中勘察资料取自二零零八年六月版。
2.2水文地质条件
2.2.1潜水
对工程设计有直接影响重要为浅部土层潜水，其补给来源重要为大气降水与地表径流。潜水水位随季节、气候潮汛等因素有所变化，勘察时测得钻孔中地下水位为0.5~2.50m，相应绝对标高为2.70~3.90m。上海市常年地下水位在地表如下0.5m，低地下水位埋深为地表下1.5m。
2.2.2承压水
拟建场地某些地段第⑤2层中分布有微承压水，第⑦层中分布有承压水，该土层赋存地下水量丰富，依照上海市长期观测资料，微承压水和承压水水头高度普通均低于潜水为，水头埋深普通在地面如下3.0~11.0m，随季节呈周期性变化，。

§3设计根据与降水目
3.1设计根据
1、GB50007-《建筑地基基本设计规范》
2、GB50027-《供水水文地质勘察规范》
3、DGJ08-37-《岩土工程勘察规范》
4、JGJ120-99《建筑基坑支护技术规程》
5、JGJ/T111-98《建筑与市政降水工程技术规范》
6、GB50300-《建筑工程施工质量验收统一原则》
7、DG/TJ08-236-《市政地下工程施工质量验收规范》
8、DBJ08-61-97《基坑工程设计规程》
9、《供水水文地质手册》
10、青草沙水源地原水工程——金海支线工程详勘报告。
11、有关设计图纸
3.2降水目
依照本工程基坑开挖及基本底板构造施工规定，本方案设计降水目为：
1、疏干开挖范畴内土体中地下水，以便挖掘机和工人在坑内施工作业；
2、减少坑内土体含水量，提高坑内土体强度；
3、减少下部承压含水层承压水水位高度，减少坑底隆起和围护构造变形量，防止基坑底部突涌发生，保证施工时基坑底板稳定性；

§4降水方案设计
4.1基坑抗突涌稳定性验算
基坑底板抗突涌稳定性条件：基坑底板至承压含水层顶板间土压力应不不大于安全系数下承压水顶托力。即：Σh·γs ≥ Fs·γw·H，其中：
h — 基坑底至承压含水层顶板间距离(m)；
γs — 基坑底至承压含水层顶板间土重度(kN/m3)；
H — 承压水头高度至承压含水层顶板距离；
γw — 水重度(kN/m3)，取10kN/m3；
Fs — 安全系数，普通为1.0～1.2，本工程取1.10；
降压深度△H= （Fs·γw·H —Σh·γs ）/10×1.1
依照勘察资料，⑤2层、⑦层承压水位埋深为：3m（标高：+1.0m）；
基坑底板抗突涌稳定性验算状况如下：
1、⑤2层稳定性验算
（1）12号工作井稳定性验算：
（由勘察报告，选用钻孔C205作为参照孔，其⑤2层层顶板标高为-23.71m）
① 计算承压水顶托力为：Fs·γw·H =271.81kPa
② 计算临界开挖深度：11.95 m（标高：-7.95m）
③ 计算含水层上部土压力为：Σh·γs=151.1kPa
④ 计算降压深度：△H=13.34m
（2）13号工作井稳定性验算：
（由勘察报告，选用钻孔202作为参照孔，其⑤2层层顶板标高为-25.76m）
① 计算承压水顶托力为：Fs·γw·H =294.36kPa
② 计算临界开挖深度：12.818 m（标高：-8.818m）
③ 计算含水层上部土压力为：Σh·γs=162.23kPa
④ 计算降压深度：△H=12.01m
（3）14号工作井基坑涌水量计算
（由勘察报告，选用钻孔201作为参照孔，其⑤2层层顶板标高为-28.19m）
①计算承压水顶托力为：Fs·γw·H =321.09kPa
②计算临界开挖深度：13.85 m（标高：-9.85m）
③计算含水层上部土压力为：Σh·γs=206.267kPa
④计算降压深度：△H=10.44m
基坑承压水降压状况，计算成果如下表：
表4-1：基坑底板抗突涌抗稳定降压表(⑤2层)
开挖部位
开挖面标高
(m)
开挖面埋深（m）
参照钻孔
承压水顶托力KPa
含水层上部土压力KPa
降压深度(m)
控制水位埋深 (m)
12号工作井
+4.00
20.6
C205
271.81
151.1
13.34
16.34
13号工作井
+4.00
20.6
202
294.36
162.23
12.01
15.01
14号工作井
+4.00
20.6
201
321.09
206.67
10.44
13.44
2、⑦层稳定性验算
由于勘察报告钻孔资料没有对⑦层揭露，对既有资料进行分析，不需要对⑦层做降压解决。
4.2降水设计思路
本工程中需要布置疏干井来疏干浅部含水层土体中水分，此外需要布置若干⑤2降压井。疏干井在透水性好地层设立滤水管，因基坑开挖面如下为4m水泥浆加固，故考虑将疏干井深度控制在基坑开挖面附近，某些沉淀管伸入加固区，下部设立2m滤水管。降压井设计时，因基坑面积较小且围护未将含水层隔断，可将某些降压井布置在基坑外，以便于降水井保护和工程施工；降压井井位应避开顶管部位。
4.3疏干设计
采用围护明挖施工时，需及时疏干开挖范畴内土层中含水，保证基坑干开挖顺利进行。因而，开挖前需要布设若干疏干井，对基坑开挖范畴内土层疏干。
参照上海市原则《基坑工程设计规程》(DBJ08-61-97)，结合本工程实际状况，本次降水工程疏干井单井有效抽水面积a井取200m2。
坑内降水井数量计算公式： n = A / a井
式中：n — 基坑内降水井数量(口)；
A — 基坑面积 (m2)；
a井— 单井有效降水面积 (m2)；
本工程疏干井数量布置状况如下表：

表4-1：疏干井数量设计
开挖部位
面积（m2）
计算井数（口）
实际井数（口）
12号工作井
213.76
1.068
1
13号工作井
176.25
1
1
14号工作井
213.76
1.068
1
详细各井管平面位置、布设尺寸及井构造详见附图1。
4.4降压设计
4.4.1基坑总涌水量理论计算参照公式
（1）、12号工作井基坑涌水量计算：
由于降水井为承压完整井，参照规范使用“大井法”计算时，应采用承压完整井计算基坑总涌水量。计算公式如下：

其中：
K－承压含水层水平渗入系数；
M－承压含水层厚度；
sw－计算降深(sw=13.34)；
r0－基坑等效半径（r0=8.25m）；
R0－抽水影响半径；
R0计算公式如下：

依照本工程实际状况，12号工作井进行降压设计时，渗入系数取综合值K＝0.25m/d；含水层厚度依照地质剖面⑤2层取取13m。
计算得出⑤2层12号工作井基坑总涌水量Q＝123.507m3/d，
（2）、13号、14号工作井基坑涌水量计算：
本工程中13号、14号工作井为非完整井，因此采用下列非完整井基坑涌水量公式，

其中，Q—基坑出水量（m3/d）
K—渗入系数（m/d）
r0—基坑有效半径（m）
Sw—基坑水位降深（m）
M—含水层厚度（m）
l—滤水管长度（m）
R—降水影响半径（m）

依照本工程实际状况，含水层渗入系数K取0.25m/d,⑤2层含水层厚度依照钻孔揭露状况取25m，13号工作井基坑半径为7.5m，14号工作井基坑半径为8.25m。
经计算13号工作井基坑涌水量为Q＝171.496m3/d；14号工作井基坑涌水量为Q＝163.747m3/d；
4.4.2井数计算
⑤2层出水量取经验值q=60m3/d，则⑤2层降压井数为：
n12=1.1Q/q=2.264口，取3口，其中降压井2口，观测兼备用井1口；
n13=1.1Q/q=2.85口，取3口；其中降压井2口，观测兼备用井1口；
n14=1.1Q/q=2.73口，取3口。其中降压井2口，观测兼备用井1口；
4.5井群干扰抽水降深预测
4.5.1公式选用
依照本工程承压含水层特性及围护构造，在计算时采用三维渗流公式进行计算，详细如下：
式中：
Kx、Ky、Kz——分别为渗入系统在x、y、z方向上分量，m/d；
H——承压含水层水位，m；
S——承压含水层贮水系数；
M——承压含水层厚度，m；
W——源汇项，m/d；
q——侧向补给量，m3/d；
4.5.2建立模型预测水位降深
为了可以在理论上检查降水效果，下面用modflow对场区进行数值模仿。
图4-1：12号工作井降深等值线图

图4-2：13、14号工作井降深等值线图
依照以上预测成果，12号工作井基坑内两口降压井抽水时，水位降深为14m，可以满足基坑降水规定。13号工作井和14号工作井，基坑内两口井抽水时，坑内水位可降12.6m，可以满足该基坑降水规定。
4.6井点布设
本工程中各工作井井点布置状况如下所述：
12号工作井：共布置疏干井1口，井号为J12-1；布置⑤2层降压井2口，井号为Y12-1、Y12-2；布置观测兼备用井1口，井号为Y12-3；
13号工作井：共布置疏干井1口，井号为J13-1；布置⑤2层降压井2口，井号为Y13-1、Y13-2；布置观测兼备用井1口，井号为Y13-3；
14号工作井：共布置疏干井1口，井号为J14-1；布置⑤2层降压井2口，井号为Y14-1、Y14-2；布置观测兼备用井1口，井号为Y14-3；

§5抽水实验方案
5.1实验目及内容
为了后期优化方案，获取含水层有关水力参数，因而，在正式降水方案之前需要进行实地抽水实验，其重要目及内容为：
1、拟定在地下持续墙施工完毕后承压含水层地下水位和水力参数；
2、拟定降压井单井出水量；
3、分析坑内和坑外降深；
4、检查降水效果，为优化后期方案提供设计根据。
5.2抽水实验工作量布置
依照抽水实验规定，结合场地状况与周边环境，对本次抽水实验工作量进行如下布置：
1、依照工程实际状况，共运用 12号工作井3口降水井进行抽水实验。运用Y12- 1~Y12-3做单井抽水实验，其中Y12-1为抽水井，Y12-2、Y12-3为观测孔；运用Y14-1~Y14-3 做群井抽水实验，其中Y12-1、Y12-2为抽水孔,Y12-3为观测孔。
2、依照抽水实验内容，拟定本次抽水实验实验设备需要如下：
抽水设备：深井水泵；2、水位计：2个；3、流量表（三角堰）：2个。
5.3抽水实验设计
本次抽水实验先进行单井定流量抽水，后进行群井定流量抽水。两次抽水之间让地下水位充分恢复。实验过程中抽水井与观测井同步进行水位观测。
抽水观测时间按开泵后规定期间间隔进行，水位观测时间间隔为：1＇、2＇、3＇、4＇、6＇、8＇、10＇、15＇、20＇、25＇、30＇、40＇、50＇、60＇、90＇、120＇，后来每隔30min观测一次，至480＇后每60min观测一次，至1200＇后每2h观测一次，直至抽水停止。停止后观测恢复水位，时间间隔同抽水实验。
抽水时同步进行水量观测，观测时间间隔为30min，采用流量表读数，精度应读到0.1m3。若发现水量过小而水位减少缓慢，可考虑改用流量较大水泵，流量观测次数与地下水位观测同步。在整个抽水实验过程中，抽水井出水量应保持常量，若先后两次、观测流量变化超过±5%时，应及时调节。依照实际出水量及降水效果，为施工阶段井优化方案提供根据。
依照基坑降水设计方案布井平面位置，拟采用如下实验方式：
表5-1：抽水实验过程一览表
实验阶段
实验方式
抽水井号
观测井号
实验目
实验周期
第一阶段
单井实验
Y12-1
Y12-2、Y12-3
单位涌水量、求水力参数
3d抽观结合
第二阶段
群井实验
Y12-1、Y12-2
Y12-3
检查降水效果
3d抽观结合
5.4成果记录与分析
抽水实验结束后，需要对抽水过程中所采集数据进行记录与分析，分析得出成果，将该成果应用于后续降水方案优化设计中。
实验成果记录与分析重要内容有：
1、计算单井出水量：通过对各观测井抽水时稳定水量资料记录与分析，综共计算单井出水量，为后期方案设计降压井位置和构造及抽水运营时配备设备提供参照根据。
2、比较基坑内和基坑外水位降深，分析有地下持续墙存在对抽水影响。
3、计算承压含水层水力参数
(1)绘制各观测井s~t、Lgs~Lgt以及s~Lgt曲线，直观反映两者联系；
(2)选用恰当求参办法进行求参计算，求出承压含水层水力参数。
4、运用有关软件及实验所得水力参数，模仿在地墙影响下承压水三维流坑内外不同距离降深，依照模仿成果拟定合理降水运营工况。
5、分析对周边环境影响
(1)结合实验成果与挖土工况，为后期制定最优抽水方案，减小因抽承压水对环境也许带来负面影响提供根据；
(2)依照实验成果与初步评价成果，反馈信息，加强抽水实验阶段沉降位移监测，尽量掌握抽水初期引起沉降变化规律，为下一步办法制定提供参照数据。

§6降水运营工况
6.1疏干降水运营工况
浅层疏干井提前提前2周进行降水，普通应施工一口，投入运营一口。疏干井据规定加载真空负压降水，在抽水工期充分条件下降水后应满足基坑分层开挖需求。
6.2减压降水运营工况
⑦层承压水依照基坑开挖工况，详细依照抽水实验成果及挖土工况，按下表进行抽水安排。
开挖深度如下不同开挖深度控制水位埋深表如下：
表6-1：A基坑降压抽水运营工况表
基坑名称
开挖分层
开挖工况
开挖标高(m)
开挖深度(m)
减压(m)
水位控制(m)
12号工作井
第四层
第三道
环梁
-5.9～-9.5
9.9～13.5
0～2.376
3～5.376
第五层
第四道环梁
-9.5～--13.1
13.5～17.1
2.376～7.91
5.376～10.91
第六层
收底板
-13.1～ -16.6
17.1～20.6
7.91～13.34
10.91～16.34
13号工作井
第四层
第三道
环梁
-5.9～-9.5
9.9～13.5
0~1.048
3~4.048
第五层
第四道环梁
-9.5～--13.1
13.5～17.1
1.048~6.579
4.048~9.579
第六层
收底板
-13.1～ -16.6
17.1～20.6
~12.01
~15.01
14号工作井
第五层
第四道环梁
-9.5～--13.1
13.5～17.1
0~5.163
3~8.163
第六层
收底板
-13.1～ -16.6
17.1～20.6
5.163~10.44
8.163~13.44
注：
1、依照开挖部位及分层水位控制需求，分部启动降压井，做到按需降压；
2、降压工作原则上应经设计验算并发出停抽指令后方可停止，普通在底板施工完毕强度到达后(约一周)可考虑停止；若考虑在构造回筑期间仍需降压，可恰当减小安全系数。
§7井点构造与设计规定
7.1井点构造
1、井壁管：井壁管均采用焊接钢管，坑内降水井井壁管直径均为φ273mm。
2、过滤器（滤水管）：滤水管直径与井壁管直径应相似；所有滤水管外均包一层30目～40目尼龙网，尼龙网搭接某些约为20%～50%；尼龙网包好用铁丝捆绑牢实；
3、沉淀管：滤水管底部搭接1.00m~2.00沉淀管，防止井内沉砂堵塞而影响进水；沉淀管底口用铁板封死。
7.2设计规定
1、井口高度：井口应高于地表以上0.20～0.50m，以防止地表污水渗入井内；
2、围填滤料：疏干井及降压井滤料从沉淀管底填至顶部过滤器以上2.00~3.00m；
3、粘土封孔：在滤料围填面以上采用粘土填至地表并夯实，并做好井口管外封闭工作，降压井依照需求埋填粘土球。
详细滤料及粘土埋填状况见附图。
7.3质量验收
1、井身偏差：井身应圆正，上口保持水平，井顶角及方位角不能突变，井身顶角倾斜度不能超过1度，井管与井深尺寸偏差不得超过全长正负千分之二；
2、出水含砂量：抽水稳定后，出水含砂量不得超过2万分之一(体积比)；
3、井内水位：抽水稳定后，井内水位应处在安全水位如下。
§8附图