通廊深基坑降水方案讲解.docx
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通廊深基坑降水方案讲解
哈尔滨站改造工程
城市通廊深基坑降水施工方案
编制：
刘同占
复核：
李军
中铁二十二局哈尔滨站改造工程项目经理部
二O一六年六月
目录
1确保工程质量的技术措施1
2场地基坑降水工程设计方案计算书2
2.1场地降水工程设计方案条件的分析2
2.2基坑降水设计方案的确立2
2.3渗水系数的选择3
2.4确定井管的埋置深度3
2.5井点影响半径的选择、影响半径范围内的流网图3
2.6井点系统涌水量的4
2.7单井出水能力、井数及井布局确定5
2.8基坑内降深值验算6
2.9达到设计降深时间预测7
3井结构及成井工艺7
3.1降水井的井结构7
3.2成井工艺8
3.3降水井及回灌井布置8
3.4回灌井特点8
4成井方案9
5排水方案9
6降水运行、抽水试验及水位监测10
6.1降水观测10
6.2抽水试验10
6.3降水井施工11
7合理安排排水及电缆电路11
8降水运行与管理13
9电源与运行时间13
10安全生产措施14
11应急预案措施及注意事项15
12水土资源保护16
降水施工方案
1编制依据及原则
1.1降水井根据《建筑市政降水工程技术规范》、《供水管井技术规范》以及降水工程设计方案进行施工。
1.2材料的购置，需用材质优良的材料，运输及进场，做好验收记录。
1.3开工前对全体工程施工及技术人员进行技术质量交底，确保工程质量。
1.4严格按设计要求布置井点，埋设井管、回填砾料，井口封闭。
1.5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Ⅳ纪松散岩类孔隙潜水，主要为大气降水、地表水补给；以蒸发为主要排泄方式，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③层砂类土中，根据以往经验，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：
7～9月份为丰水期，水位上升，3～5月份为枯水期，水位下降。
本工程地下工程施工为跨越松花江丰水期施工，因此在考虑降水方案时还应考虑松花江水位上涨的因素。
1.6降水工程的要求及任务
城市通廊工程基底埋深（自然地面算起）128.88m，地下静止水位埋深约在120.88m，为确保基础施工的顺利进行，考虑降水液面与基础最低点115.83m,其安全距离0.5m，地下水位应降至115.33m，考虑松花江水位上涨因素，故其地下水位降深为5.55m。
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，根据场地的地址特征及水文地址情况的分析，场地地下水类型为松散岩类空隙潜水，上部为杂填土，粉质粘土，粉细砂、细沙，为含水层，下部以细砂、中砂、粗砂、砾石为主的承压含水层，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，含水层水力联系密切，即为统一含水层。
总含水层厚度为40m。
场地含水层厚度大，水量较丰富，降水井范围内含水层综合渗透系数取K=20m/d。
选取适当地质条件和各种参数，进行合理的井点布设能够满足工程施工的要求，场地内地势较为平坦，周边有运行铁路道线，城市通廊基坑周边围护采取止水帷幕墙护壁桩的方法保护基坑周边的稳定及防止降水过程中周边建筑物基底砂土的流动，对周边重点建筑物考虑回灌，以控制因降水将对基坑周围建筑物的影响，双重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》（JGJ/T111-98）并根据场地的地质条件，主要对上部粉砂、细砂、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
根据地址报告建筑物基础所需无水施工深度要求，井管降水面大部分座落在粉细砂、细砂层上，降水深度在自然地面以下至14.55m标高位置处，所以按经验确定渗水系数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值要按实际抽水确定，以满足降水深度的要求。
2.4确定井管的埋置深度
H=h1+h2+ΔH+IL1+1=（2.2+5.5+0.5+0.1）×9.2/4.0=19.09m
式中H—井点管埋置深度（m）；
h1——地下水位至基坑底面的距离（m）；
h2—井点管埋设面至地下水位的距离（m）；
ΔH—降水后地下水位至基坑底面的安全距离（m）；
I—降水曲线坡度，一般可取1/10；
L1——井点管中心至基坑中心的水平距离（m）；
过滤器进水部分长度（m），过滤管的长度可按4.0m计算。
但在工程实践中，由于实际各层的地质情况与地质报告的情况有所区别，为了能够抽取上层的滞水层内淤泥夹带层的水面、及控制单井的进水流速，往往过滤管的长度要长于计算长度，这是过滤管一般在h2管段上面也会有过滤管段，实际滤水管长度为12.0m。
本工程确定井管埋深深度为17--19.09m。
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因为本工程为潜水含水层，根据公式R=2S
计算出降水影响半径。
式中：
R——降水影响半径（m）
S——原地下水位到井内水位的距离（降深）（m）S=6.5m
H——井管含水层厚度（m）H=11.5m
K——上层的渗透系数K=20m/d
本工程降水影响半径：
R=145m
粉细砂、细砂、经验降水影响半径为50～170m，本工程地下水位土层含有粉质粘土层，细砂层内含有大量淤泥层，渗透系数小，降水影响半径选择145m。
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：
W=2лxy
同时水利坡降仍为
I=
在工程实践中，水利坡降曲线值一般按1/10～1/15取值，本设计按1/10取值。
2.6井点系统涌水量的
Q基=
R0——井群的等效半径（m）;R0=0.29（a+b）
=0.29×（50+45）=27.55m
R——有效的影响半径，取经验值R=145m
H——含水层有效厚度H=20m
S——基坑中心水位降深S=4.0m
计算的Q=m³/d即基坑日排水量应满足设计水位降深的要求。
2.7单井出水能力、井数及井布局确定
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、单井内水位降深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50m³/h，单井内降深应以稍大于基坑内最大水位降深为且宜。
（2）基坑降水运行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，可按下式确定：
Q单=
×24
式中：
Q单：
单井出水量（m³/d）
l：
过滤器掩埋长度（m）l=3.5m
d：
过滤器外径（mm）d=300mm
a：
与含水层渗透系数有关经验系数a=50
经计算当n=25眼时，Q单=15m³/h；
Q总=nQ单=9000/d27×15×24h=9720m³/d即nQ单>Q基=9720m³/d，满足上面1、2、3条件。
经以上验算，初步确定；降水井井数为33眼，单井水量10m³/h，总排水量7920m³/d。
即选用额定出水量10T³/d,扬程大于30m,电机功率4KW的配套潜水泵。
本工程降水井点施工暂定为33眼。
2.7.2井点间距的确定：
A=B÷（n-1）=195÷（16-1）=13.0米
2.7.3按设计规范条状基坑出水量承压完整井复核计算：
Q基=n
Q基——基坑出水量（m³/d）
Sw——降水干扰井设计水位降深值（m）4.0米
——降水干扰井间距之半（m）13米
r
——降水井半径（m）0.3米
R——影响半径（m）145米
经验算Q基为9720m³/d。
2.8基坑内降深值验算
采用上式验算
S=H-
式中：
r
：
验算点至井点距离m
S：
验算点水位降深m
其他符号意义同于上式
经计算，由边部到中心水位降依次为S
=2.1m;S
=2.2m;S
=2.3m,满足设计要求。
2.9达到设计降深时间预测
采用下式预测
S=H-
式中：
S:
计算点时间水位降m；
W
（u
）为第I眼井的泰斯井函数；
其他符号意义同上式。
经验算中心水位降达设计水位，井与井距离8--10m,时间为5天为降水期。
考虑场地有粉质粘土夹层将减缓降水速度，达设计水位降时间要延迟1-2天，每个井设止回阀和碟阀。
3井结构及成井工艺
3.1降水井的井结构
按标准供水井成井。
降水井口径为300mm。
根据井点数量和布井间距考虑水文地质条件的影响，井深确定为19.09m,过滤器采用标准供水井的型号，井长度埋深是在基坑底部高程以下至井底，根据基坑降水深度，调整水泵的流量大小，井的准确位置根据现场的实际情况确定。
水泵为深井潜水电泵。
电机功率为w=4kw,流量为
Q=15m³/h；扬程H=30m；
3.2成井工艺
工艺流程图
3.3降水井及回灌井布置
1、基坑内侧为降水井。
2、基坑外侧为回灌井。
3.4回灌井特点
为防止土方开挖后由于地下水水位大幅度下降导致地面下沉或导致基坑沉降位移等不良后果。
在支护桩施工完成之前对回灌井进行施工，土方开挖后根据水位观测井观察地下水水位情况，根据地下水位情况进行回灌，保证基坑周围土体的稳定性。
1、基坑挖土阶段对基坑外环境及水位观测井进行跟踪监测，一旦水位观测井水位低于稳定地下水位2.0m或基坑外沉降比较大或沉降加速变化比较大时，就应立即启动回灌措施。
2、回灌水源：
回灌水源主要以基坑内抽水井的地下水及自来水作为回灌水。
3、回灌压力：
要求回灌压力不能过大，过大后会影响回灌井周边地层结构，回灌压力控制在0.05MPa左右。
4、回灌过程中对基坑内观测井和基坑外观测井水位密切监控，要求水位观测每天一次。
5、回灌井实施回灌的同时，基坑内降水井正常继续运行，为了节约地下水资源可以采用抽出来的地下水进行回灌。
6、根据地质勘查报告，稳定地下水位埋深介于2.10～5.10m，平均4.08m，标高介于5.25～8.48m，平均6.42m。
当水位回灌至上述标高后停止回灌，间隔1个小时后再进行观察，如水位下降则继续进行回灌后在继续观察，如水位未下降则停止回灌，并密切进行观察。
4成井方案
根据场地岩性组成，含水层特性及单井出水量，确定井深为19m（从自然标高起算）。
井管的管径Φ300mm,材质为钢管。
过滤下置位置为9m以下，包两层100目井底布。
开孔孔径为Φ550mm，井管与井壁之间采用3～5mm级配圆细砾料充填。
5排水方案
本设计采用DN80塑料给水管PE型管材单井单排方式进行排水，总排水干线根据实际情况确定。
6降水运行、抽水试验及水位监测
6.1降水观测
降水运行期间做好观测工作，以便获得水位降落信息。
应布设观测井点，以便测得水位下降情况（观测井点布置见平面布置图）。
6.2抽水试验
为获得准确可靠的水文地址参数和确定单井出水量，以便合理调整降水设计方案，应首先选用两个以上井点，进行抽水试验，利用取得的参数、参量调整方案，再施工其它井点。
同时在基坑内外、重要建筑物周围施工1～2个观测井点，观测浅基建筑地下水位变化幅度，以便指导抽水井的水量降速，观测降水深度。
为保证铁路线路的正常运行设回灌井3眼。
回灌井井深26m到中砂层，中砂层水量分散快。
6.2.1抽水试验，在井点施工前先施工。
6.2.2抽水试验进行三个过程，每次降深的差值大于1m。
稳定延续时间为16小时，抽水量用阀门控制，逐渐由单井设计出水量最大控制出水量30m³/h、20m³/h来完成Q、s-t过程曲线、Q=ƒ（s）曲线、q=ƒ（s）曲线的绘制并检验渗透系数K值是否与设计值相匹配，根据实验结果，根据需要进行方案调整。
6.2.3抽水试验过程中，当水位稳定时，进行水样采集并送验实验室，化验水的含砂量，以进行必要的防砂过滤布目数的调整。
6.3降水井施工
降水井点施工完毕，应及时铺设排水管。
在降水井点启动后，由远离周边建筑物的降水井点启动为先。
切不可同时启动。
降气井点按下列顺序启动：
6.3.1降水井的启动顺序的原则：
要以远离基坑周边的建筑物井点先为开启，并形成对称点井位同时开启，观察观测井点的水位变化，降水曲线是否满足要求。
6.3.2降水液面控制分阶段进行：
第一阶段标高（按稳定水位面120.88算起）-5.55m部位，第二阶段115.33m标高。
6.3.3在降水页面达到设计要求时，井点抽水的水量大于基坑用水量时，视情况可适当对称关停部分降水井点，减少不必要浪费。
6.3.4当降水工程结束时，关停顺序与开启顺序相反，逐一停关，每一组关停时间间距为4小时，让地下水位缓慢上涨。
6.4在土建施工时，用调整泵的运行量来调整控制降水深度和强度，以使水位缓缓平稳下降，即可满足土建施工要求，又能有效控制地基土不被扰动及周边建筑物安全。
6.5井点开启后即对地下水位进行全面的观测记录，以便随时获得水位降落信息。
降水运行时，做好水位观测记录。
基坑周边可利用3个观测井进行水位观测，基坑内下降水位深度数据，可采用基坑内观测井点进行测量。
7合理安排排水及电缆电路
各井排水管和电缆应一齐铺设，排水要畅通无阻，就近排放，连接合理，采用分管方式排入指定的畅通下水管道。
电缆应绝缘有一定抗拉、抗压强度。
7.1下泵试抽：
洗井结束后，待水位恢复可按设计下泵，下入深度宜在滤水管下半部分16.5m深的位置，然后根据出水量及降深调制泵位置，直至达到降水要求。
排水管道及电源线路一定要先连接好，试抽3个小时，测定井内水位及观测井水位变化。
7.2潜水泵在安装前，应对泵本身和控制系统作一次全面细致的检查。
检验电动机的旋转方向，各部位螺栓是否拧紧，润滑油是否加足，电缆接头的封口有无松动，电缆线有无破坏折断，然后在地面上试转，如无问题，始可放入井中使用。
深井内安设潜水泵，可用绳索吊入滤水管部位，上部应与井管口固定。
电缆及接头应有可靠的绝缘，每台泵应配置一个控制开关。
7.3选定排水路线，通入临近排水点。
当降水完成后，应进行封井，因此时底板砼已经施工完毕。
7.4在基坑上打井，把井管拔出填入砂料，把井口填满。
7.5对本工程进行精心设计，施工中排水量达到基坑开挖和基础施工要求即可；尽量减少地下水排水量。
7.6井点使用时，基坑周围井点应对称、同时抽水，使水位差控制在要求的限度内。
当水位达到预期降水深度时，应及时对称关停部分降水井点，保持降水液面要求。
7.7为了防止停电水井停泵使水位上升带来场地淹没事故，现场应备用电源并随时启动备用电源，保证其能正常运转。
7.8降水工程冬季运行应注意管道防冻，人员应观察井点的运行情况，预备喷灯，对可能出现的上冻情况及时处理。
7.9潜水泵在运行时应经常观测水位变动情况，检查电缆线是否和井壁相碰，以防磨轴后水沿电缆芯的掺入电动机内。
同时，还需定期检查密封的可能性，以保证正常运转。
8降水运行与管理
在降水井施工完成后，要进行洗井和抽水试验以确定抽水参数。
在运行期严格抽水试验确定的参数进行降水，以保证运行期间的安全与经济。
每天分三班轮流监测，并做好各项工作记录，定时检测水中含砂量。
配合甲方对相邻的建筑物监测。
9安全生产措施
以安全生产作为标准化管理的重点，严格执行《现场标准化管理》及《建筑施工安全检查标准》。
制定《现场安全责任制》健全安全管理，保证安全生产。
根据本工程施工特点，制定如下安全生产管理要点：
（1）、保证施工用电的安全，线路三相五线制保护器做到一机一电一保护，在符合要求情况下由专业人员持证上岗，专人维护管理。
（2）、施工人员安全交底要全面，不同施工阶段不同交底，要有针对性。
（3）、外部施工应制定专门安全措施。
10、雨季施工措施
（1）雨期进行作业要做好防触电、防雷和防风工作。
（2）对裸露在外面的材料和设备应提前做好遮雨、防风的保护，将材料和设备支垫至相应高度防止被水浸泡。
（3）受雨影响的施工作业应调整施工期，对天气情况作好预测，把因风、雨造成的影响降到最低。
（4）在室外作业应提前搭好避雨棚,保证雨季施工。
11应急预案措施及注意事项
为保证降水效果，防止因停电等原因造成降水中断、水位回升，给基坑边坡安全带来隐患、给基础施工造成影响，特制定如下措施及应急预案，降水过程中项目经理部认真组织落实。
1、停电事故
准备发电机，发电机功率由所有水泵功率决定。
基坑内侧降水井共33眼，用电量5.5KW×33=181.5KW
因本工程基坑南北方向较长，拟采取在东西两侧各设置一台发电机备用，并配有自动切换装置。
每台发电机功率达到150KW以上。
2、烧泵事故
水泵长时间运行，可能发生烧泵事故。
降水巡视观测人员发现烧泵时立即更换水泵。
水泵备用量为降水井数量的30～40%，应备10台水泵待用。
3、排水管漏水事故
施工过程中，发现主排水管漏水时，立即焊接处理。
水泵排水管发生漏水时立即无条件更换。
排水管接头或管本身漏水时，应立即安排人员抢修，补漏或更换排水管。
4、排水井或排水管堵塞
每天安排巡视人员检查排水井及排水管内有无沉淀砂。
排水管内沉淀的泥砂距排水口高度小于100㎜时及时安排专人清掏泥砂。
排水井发现堵塞时，立即安排人员进行清理。
5、雨季加强基坑坡顶的巡视工作，雨天派专人巡视，如果出现渗漏，立即采取封堵措施。
若基坑内积水，安排人用大泵将水抽出。
6、解决排水问题，防止回灌
基坑的降水排到指定的排水管道内，不能随意乱排，防止降水排出基坑后渗到地下回流。
为防止基坑顶部雨水、地表水回流到基坑，在边坡顶部设封闭挡水围堰（挡水堤）。
发现挡水堤破坏时应立即组织恢复。
基坑四周应进行场平，做到基坑边高，水往外排。
12水土资源保护
1、降水施工期间洗井抽出的浑水，在现场基本澄清后排放，防止於塞市政管网或污染地表水体。
2、降水井施工的水和泥浆，不要任意排放，防止污染城市环境或影响土地功能。
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