深井降水1122Word格式.docx
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一 工程概况
1.1、基本概况
1)、工程名称:
上海物联网中心技术研发中心一期工程基坑降水
2)、建设单位:
中科院微系统与信息技术研究院
3)、地理位置:
拟建工程位于上海市嘉定区城北路235号,项泾路以东,轨道交通11号线以南,城北路以西,研究所嘉定园区以北。
4)、围护设计单位:
中船第九设计研究院工程有限公司
1.2、结构概况
1)、本工程主体结构
本工程拟建建筑物为2幢13层技术研发中心A、B楼,1幢16层专家流动公寓,1幢10层研究生公寓,建筑高度37~57m,采用框架、框架-剪力墙结构;
地下部分设计为2层,主要用途为车库。
本方案为该项目地下室基坑深井降水施工方案。
2)、基础形式:
桩筏基础
3)、基坑规模及开挖深度:
本基坑周长约561m,开挖面积约14348m2,±
0.000相当于绝对标高4.750m。
本基坑大面积开挖深度为9.20m。
1.3、基坑周边环境
本项目位于嘉定区城北路235号,项泾路以东,轨道交通11号线以南,城北路以西,研究所嘉定园区以北,具体位置见卫星鸟瞰图。
基坑范围
周边环境经过现场踏勘,分述如下:
基地北侧:
基地北侧为轨道交通11号线,与本工程地下室沿线外墙基本平行走向,高架承台结构距离本工程围护墙约41m,11号线为高架、桩基承台结构型式,采用钢筋砼桩基础。
该侧目前道路名为拥军路,道路简单、规模较小,今后将规划市政道路城平路,基坑开挖期间无管线分布。
现场图片如下:
基地东侧:
基地东侧为市政道路城北路,距离基坑很远,道路边线距本工程围护内边线约108m;
基坑开挖对该侧市政管线影响很小。
基地南侧:
基地东南角有1幢2层的建筑物,目前作为研究所内部食堂使用,建筑物距离基坑围护内边线约30.6m。
基地南侧为目前研究所办公区域,区域内的建筑物距离围护结构较远,外墙离本基坑约65.4m;
研究所内部管线均分布于该侧,最近的煤气管线距离围护结构约56.5m。
基地西南角有硅酸盐研究所的1幢2层、1幢3层的建筑物,距离基坑最近的3层建筑与围护结构之间约6.7m,稍远的2层建筑物与围护结构之间约16.7m。
基地西侧:
西侧区域目前无建筑及管线分布。
二 工程地质及水文地质条件
2.1、工程地质条件
1)、地形地貌:
拟建场地位于上海市嘉定区,属滨海平原地貌类型。
场地内地势较平坦。
2)、地基土的构成与特性:
根据勘察报告可知,拟建场地在所揭露的深度范围内的地基土主要由粘性土、淤泥质粉质粘土组成。
与基坑支护及降水相关的地层及其主要特性如下表所示。
基坑围护设计参数一览表(勘察报告)
层号
土层
名称
重度γo
固结快剪
峰值
渗透系数
压缩模量
kN/m3
C
(Kpa)
φ
建议值
ES0.1~0.2
MPa
K(cm/s)
②1
粉质粘土
18.6
21
18.0
2.0E-06
4.41
②2
18.1
19
4.17
②3
粘质粉土
8
27.5
2.0E-04
7.96
③
淤泥质粉质粘土
17.1
13
12.5
9.0E-05
2.23
③t
淤泥质粉质粘土夹粉土
17.0
14
15.0
2.0E-05
2.35
⑤1
粘土
17.6
15
13.0
3.42
⑤2-1
粘质粉土夹粉质粘土
18.2
9
25.0
4.0E-05
6.63
3)、不良地质现象:
拟建连廊场地处有一人工开挖水塘分布,塘内水深1.4~1.6m,浜底无淤泥,对本工程基坑无影响。
2.2、水文地质条件
1)、浅层地下水
本拟建场地浅部土层中的地下水属于潜水类型,其水位动态变化主要受控于大气降水和地面蒸发等。
本基坑设计取地下高水位在地面以下0.5m处。
场地附近无污染源,本场地地下水对混凝土具有微腐蚀性。
1)、深层地下水
本工程基坑开挖深度为9.20m,基坑底部以下的土层为⑤1、⑤2-1、⑤2-2、⑤4、⑦、⑧层土,其中②3层粉性土属浅部潜水层,⑤1、⑤4及⑧层为粘性土,属于隔水层;
⑤2及⑦层土属承压水含水层。
根据上海地区承压水头长观资料,其承压水头埋深一般在3~11m之间,呈周期性变化。
若按最不利情况考虑,即按承压水头埋深3.00m、地下室开挖深度9.20m、⑤2层顶板最高埋深为22.00m左右,通过计算,Pcz/Pwy≥1.05;
另外,电梯井位置挖深11.80m,基坑底部土体抵抗承压水同样也可满足要求。
因此,本工程⑤2层土中的承压水对基坑底部无影响,而⑦层土埋藏较深,其承压水对基坑底部亦无影响。
详细资料见本工程《岩土工程勘察报告》。
三 基坑降水方案
3.1、编制依据
1)、本工程岩土工程勘察报告;
2)、现行相关规程和规范:
(1)《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB50202-2002)
(2)《建筑工程质量检验评定标准》(GB50300-2001)
(3)《基坑工程设计规范》(DBJ08-61-97)
(4)《地基基础设计规范》(DGJ08-11-99)
(5)《地基处理技术规范》(DGJ08-40-94)
(6)《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120--99)
3)、本工程《岩土工程勘察报告》
4)、我公司在该地区类似工程中的成功经验;
3.2、降水目的及方案选择
降水目的为:
1)、根据分层开挖施工进度,分层降低基坑内地下水位到基坑开挖面以下1m,为基坑开挖提供良好的干施工环境,以保证施工机械和工作人员的顺利作业。
最终将地下水位降低到基坑底1.0m以下。
2)、通过及时疏干基坑内地下水,改善基坑开挖的土体性状,提高土体固结强度,为稳定边坡、减缓基坑的变形,满足施工要求的目的。
3)、通过及时疏干基坑内地下水,防止开挖过程中产生管涌、流砂等不良现象发生,保证施工顺利进行。
本基坑上部土层均为粉质粘土和淤泥质粘土层,具有聚水、保水性强,渗透系数小,出水量较小等特点。
综合降水效果、施工方便程度、降水工期、成本等因素,本基坑降水采用真空深井降水。
3.3、深井井点降水特点
深井井点降水是在深基坑埋置深于基底的井管,通过设置在井管内的潜水电泵将地下水抽出,使地下水位低于坑底。
本法具有排水量大,降水深(>
15m),不受吸程限制,排水效果好;
井距大,对平面布置的干扰小;
可用于各种情况,不受土层限制;
成孔(打井)用人工或机械均可,较易于解决;
井点制作、降水设备及操作工艺、维护均较简单,施工速度快;
如果井点管采用钢管、塑料管,可以整根拔出重复使用;
单位降水费用较轻型井点低等优点;
但一次性投资大,成孔质量要求严格;
降水完毕,井管拔出较困难。
适于渗透系数较大(10~250m/d),土质为砂类土,地下水丰富,降水深,面积大,时间长的情况,降水深可达50m以内,对于有流砂的地区和重复挖填土方的地区使用,效果尤佳。
由于上部潜水层的渗透性较差,在抽水过程中靠地下水的高差(重力作用)要在短期内将地下水抽汲出比较困难,因此在降水井内抽水时的同时,应辅以真空泵抽气,真空深井井点的真空泵开动后,可使井管内及井点周围形成部分真空,可加快土层中的地下水向井内的径流速度,增加水力梯度并改善周围土的排水性,使得沉井井点在低渗透系数的粉砂,粉土和淤泥质粘土中亦能有较好的降、排水效果。
3.4、深井降水有关计算
本基坑围护采用三轴深层搅拌桩做为止水帷幕,隔断了基坑内地下水与基坑外地下水的水力联系,因此降水不考虑周围地下水的补给。
1)、基坑内抽水量的估算
本基坑的出水量主要包括地下水的储存量与降雨量,由于对降雨量目前无资料估测,且根据上部潜水含水层的透水性较弱的特性,在短时期内因降雨渗入地层内的渗入量不会很多,因此,本次对基坑的抽水量确定、井数设计与抽水泵的选择只考虑地下水的储存量,对于降雨量的排出,采用明排水的施工措施来解决。
地下水容积储存量计算式:
W=μ•V或W=μ•A•h
式中:
W—容积储存量(m3)
V—含水层体积(m3),V=基坑面积A×
降水深度h(即潜水静止水位至基坑底板以下1.00m);
μ—含水层的给水度,取:
μ=0.02。
基坑面积A=14348m2。
降水深度h=基坑开挖深度9.2m+1.00m-静止水位0.50m=9.25m。
由上述参数计算地下水容积储存量如下:
W=μ•A•h=0.03×
14348×
9.25≈3982m3。
2)、坑内降水井数量n的计算
降水井数量n=A/a井
n—井数(口);
A—基坑降水面积(m2);
a井—单井有效抽水面积(m2);
根据我们的降水施工经验,在上海地区第⑦层以上的以粘性土为主的潜水含水层的特性单井有效抽水面积a一般为200~250m2,但从本工程场地内的地层分布情况来看,在基坑开挖深度范围内分布的淤泥质粘土层厚度大,该层含水量大,渗透性差,降水效果不明显,为提高降水疏干效果,降水井需加密,故取200m2;
即:
n=A/a井
n=14348/200≈72(口)
由于基坑成不规则图形,实际布置75口降水井。
为方便地下水位的监测,了解和掌握降水运行效果和进程,在基坑内布置8口水位观测井,故本基坑深井布置总数为83口。
详见附图所示。
3)、坑内降水井工作量设计结果分析
(1)、日抽水量计算
由于粘性土的弱透水性,地层中的地下水向井内渗透的速度非常慢,根据我们长期的降水经验,结合本次降水井井结构、地层情况,真空深井单井在该地层中24小时的最大出水量约为3.5m3,则总出水量为:
Q=3.5m3/d/口×
75口≈260m3/d
(2)、抽水天数计算
抽水天数t=总储存量W÷
每天抽取的出水量Q=3982÷
260≈16天
从以上估算结果可知:
当75口降水井全部抽水时,约24天后就能将基坑内的地下水疏干,因此,上述井数的布置完全能满足本次基坑的干挖土施工的要求。
3.5、平面布置
深井布置距离基坑围护结构一般控制在8.0m左右,井与井之间距离正常控制在15.0m,平面呈棋盘式布局,布置的位置应避开工程桩、围护支撑及主体结构墙体、柱、梁等部位,便于固定和抽水管理。
详见“基坑降水平面布置示意图”。
3.6、井身结构
1)、深井深度确定:
降水深度控制在基坑底1.0m以下,本基坑最大开挖深度为9.2m,为确保基坑内土体含水的减排,井深确定为15.50m。
深入基坑开挖面以下6m左右。
2)、井管、滤水管设置:
根据开挖深度范围内土层分布情况,地表下3m以上设置3.0m长井管(考虑0.5m井管出露地表),其下滤水管长2m~4m,按基坑内的支撑标高或板梁标高间隔设置,基坑底以下设置3.5m长滤水管,滤水管之间用1.0m~1.5m长同径井管连接,以方便开挖后的继续运行降水。
井管底部滤水管以下设置1.0m长的沉淀管,以防止杂质沉淀后堵塞滤管和汲水管路。
井管及滤水管直径Ø
140,滤水管采用桥式滤水器,滤水管外包二层60目的尼龙纱网,沉淀管管底用钢板封闭。
深井井口高出地表面0.50m,以防止地表污水渗入井内。
详见深井井身结构图。
3)、滤料:
地面以下2.50m以下部位围填中粗砂做为过滤层。
4)、井口密封:
为防止地面污水的渗入及确保真空效果,在砾料的围填面以上必须采用优质粘土围填至地表并夯实,并做好井口管外的封闭工作,密封井段长度为2.5m。
5)、深井施工参数:
深井成孔直径为500mm,成孔深度约为15.5m,井管直径140mm,井底1.0m为沉渣预留段,以贮存清孔后到下管前间隙时间的沉渣,确保井管安装深度。
6)、真空泵设置:
配备30台真空水泵分布在基坑四周,每台真空泵各连接3口疏干井,真空泵接上之后连续不断的集水和抽水,以保证井内有真空,无积水。
具体详见“井身结构图”
7)、其他事项:
(1)在降水井、潜水泵、管路等安装完毕正常抽水条件下,预降水约3~4周,即可进行首批土方开挖。
在土方开挖的同时,继续进行降水,将水位降到每层土方开挖面以下1m。
(2)井位布置在具体施工时应避开工程桩和主体结构柱、梁、墙体等部位,同时尽量根据相应的区域的基坑开挖深度来定。
降水工作还必须与土方开挖施工密切配合,根据开挖的顺序,开挖的进度等情况即使调整疏干井的运行数量。
(3)在基坑四周,每3~5台泵设置一个电箱进行供电,排水集中排放在坑边的沉淀池内沉淀净化后再排放到市政排水系统。
四 施工组织
4.1、施工管理机构设置
为保证工程顺利进行,加强现场管理,施工中必须有一套完整和行之有效的管理体系,为此我公司针对此工程成立了施工组织管理体系(见下图)。
技术组
深井施工班
项目管理
施工组
降水观测班
后勤组
后勤辅助班
4.2、管理人员配置及劳动力组织
深井降水主要管理、施工人员见下表
岗位工种
主 要 职 责
人数
工程总负责
全面负责工程协调、质量、进度、安全、文明施工等
1人
技 术 员
施工和降水管理技术指导、检查、监督、工序验收等
施 工 员
施工组织和进度控制,施工安全和技术指导
钻 井 工
井点施工
6人
辅 助 工
辅助施工
4人
降水观测管理
抽水系统的日常维护、抽水效果观测
2人
电 工
施工用电及用电安全管理
合计
16人
4.3、施工机械、设备配备
本次施工涉及的主要施工机械及材料配备见下表
主要机械设备配备表
序号
机械设备名称
规格型号
单位
数量
单机功率
备注
1
水井钻机
GXYL-100
台
2
15Kw
泥浆泵
BW200
15Kw
3
真空泵
JSJ-60
30
7.5Kw
4
井管
Ф140
M
500
5
Ф48
350
6
滤管
1000
7
移动电箱
40A
只
15A
20
滤砂
中粗
m3
10
冲孔水枪
套
3.5Kw
11
滤网
60目
m
3000
12
钢丝软管
若干
注:
上述设备投入时按现场施工需要及时调运进场。
五 施工进度计划
轻型井点每天可完成一套的安装,深井每天可完成约4口,全部完成施工任务约需20天左右,详细施工进度计划见下表
施工进度计划表
阶段
工作量
施 工 进 度(22个工作日)
1天
20天
根据基坑施工需要且不宜少于2周
降水运
行、观测
人员设备进
场施工准备
深井施工
83口
预降水
观 测
降水
管理
人员设备出场
说明:
井点安装完成一口(套),即运行一套,及时进行降水管理。
六 施工方法
6.1、深井施工
1)施工工艺
深井施工采用回转钻机钻进、自然造浆护壁成孔、活塞法洗井、潜水泵汲水的成井工艺,该施工工艺主要流程如下图所示:
井点测量定位
挖井口、安护筒
钻机拼装试运转
钻机就位
钻孔
清孔
回填井底砂垫层
加工、检查井管
吊放井管
回填井管与孔壁间的砂砾过虑层
洗井
安装抽水设备
试抽水
降水运行及降水管理
降水完毕拔井管
封井
2)、施工方法
深井施工顺序须和挖土施工的先后顺序相适宜,具体在开工前与有关单位协商确定。
(1)、定井位
根据深井平面图和基坑围护平面图定出孔位,平面布置时按200m2左右基坑面积布置一口深井,如果在放样时遇到地下障碍物,应予以清除,如果井位与工程桩、有冲突时,应根据现场情况做适当调整。
(2)、护筒埋设
在井位处预先埋设Ø
600钢制孔口护筒,护筒必须周正、垂直,护筒底部进入老土不少于200mm,护筒与周边土体之间的环状间隙必须用粘土分层回填并夯实,以防孔口坍方,并在一侧设溢浆口与泥浆槽相连通。
(3)、钻机就位
钻机安装应稳固、周正、水平,天车中心与钻机转盘中心、井位中心三点在同一铅垂线上。
(4)、成孔
采用回转钻钻孔,自然造浆护壁,泥浆循环排渣的施工工艺,开孔孔径为φ500mm,一径到底,成孔时应控制泥浆的比重在1.15~1.25之间,对易塌、易缩径地层,应灵活掌握泥浆比重,以防塌孔、缩径现象发生。
要确保成孔的垂直度,开钻前应检查钻杆的垂直度,确保安装井管和成孔同心。
(5)、清孔换浆
钻孔深度达到要求后,立即将钻头稍提离孔底约200mm,逐渐调整泥浆性能,并用低速回转进行正循环清孔,当孔内杂物和沉淤逐渐被置换出孔外,泥浆比重达到小于1.05时,可结束清孔。
清孔工序是成井质量好坏的关健工序,因此必须认真对待,质量不合格不得进入正道工序。
(6)、安装井管
清孔后应立即安装井管(φ140铁管),以防坍孔;
下管时在井管上下两端各设一套直径小于孔径5cm的扶正器(找正器),以保证滤水管能居中。
用卷扬机分段下设,分段焊接牢固、密封,直下到距井底以上1.0m处。
井管安放时上下节对接同心,保持垂直并位于井孔中间;
井管顶部比自然地面高500mm左右。
下井管过程应连续进行,不得中途停止,如因机械故障等原因造成孔内坍塌或沉淀过厚,应将井管重新拔出,扫孔、清孔后重新下入,严禁将井管强行插入坍塌孔底。
(7)、填滤料
深井井管沉放完成后,及时在井管与土壁间填充中粗砂滤料,砂砾滤料必须符合级配要求,将设计砂砾规格上、下限以外的颗粒筛除,合格率要大于90%,杂质含量不大于3%;
填砾时不得用装载机直接填料,应用铁锹人工在孔口象限点对称下料,以防分层不均匀和冲击井管,填滤料要一次连续完成,从底填到井口下1.5m。
为确保出水畅通,井管四周滤料必须均匀,最终投入滤料量不应少于计算量的95%。
(8)、井口封闭
在采用粘性土封孔时,为防止围填时产生“架桥”现象,围填前需将粘土捣碎(粒径小于3cm为宜)后填入。
围填时应控制下入速度及数量,沿着井管周围按少放慢下的原则围填。
然后在井口管外做好封闭工作。
(9)、洗井
采用“泵放入井底抽水法”洗井,即成井完毕后立即下入高扬程底吸式潜水泵至井底抽水,如井内有沉淀,可在水泵抽水的同时人力上下串动水泵,扰动井内沉淀让水泵带出,直至水泵能下到井底。
井内水抽干后拔出水泵,以防井外细颗粒进入井内造成埋泵,待井内水位上升至井管上口时重复上述操作,直至井内没有新的沉淀并且出水常清。
在成井质量良好的情况下上述操作基本不会超过5次。
洗井应在下完井管、填好滤料、封口后8h内进行,一气呵成,以免时间过长,井壁泥皮逐渐老化,难以破坏,影响渗水效果。
真空泵和潜水泵同时开启至挖土施工开始结束。
(10)、抽水设备安装
真空泵安装在基坑边,通过真空水管与井管接通,把真空水管放至井底,待井内的水被抽干后再开始抽空气使管内形成真空,使井管周围的水在真空负压作用下经过滤料进入滤管,经过真空管和空气一起进入真空水泵排出基坑外排水沟内。
(11)、试抽水
安装完毕应进行试抽水,满足要求后始转入正常降水工作。
(12)、排水
洗井及降水运行时应用管道将水排至场地四周的明沟(渠)内,通过排水沟(渠)将水排入场外预设的排水沟渠中,场地四周的排水管道应定时清理,确保排水系统的畅通。
(13)、井管拆除
为方便挖土施工和防止挖土作业破坏井管,在每一层开挖完成后,暴露出开挖面的井管拆除;
井管使用完毕,用吊车或用三角塔架借助钢丝绳、倒链,将井管口套紧徐徐拔出,滤水管拔出洗净后再用,拔出所留的孔洞用砂砾填充、捣实。
(14)、封井
降水结束后底板处井管拔除,钢管下端与原井壁之间用麻丝加油膏填实,再用一根φ140*5的钢管插入原井管口并在底板与钢管的四周设置4片3mm厚150mm宽的止水翼环;
钢管插入到底板1.0m左右,迅速把井内残留水抽干并用砂石填充到钢管下端,再用同底板标号的混凝土加适量速凝剂快速浇实至底板上标高下80mm,并用20mm厚钢盖板用电焊封严。
七 降水运行管理
1)、深井的安装每完成一口,即投入运行,以便及时形成滤水层和地下水渗流,确保深井的出水量;
2)、降水运行期间,安排2人专职进行降水管理,巡查降水井的运行情况、出水水量、地下水位等,发现机械或电路故障及时排除,出水不正常时及时查明原因,采取相应的措施。
防止由于管理不善导致“死井”,影响降水效果。
3)、每10~20口井设置一个集水箱,将各井出水集中到集水箱,再由集水箱用水泵排放到沉淀池沉淀后汇入市政排水系统。
4)、管理人员要及时和总包单位及其他施工单位积极协作,充分地掌握工