深基坑抽水试验方案Word文档格式.docx
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1.2围护概况
基坑采用钻孔灌注桩结合单排（850*600）三轴水泥土搅拌桩作为挡土止水体系，设置二道钢筋混凝土支撑，局部及挖深区域采用双轴搅拌桩进行坑底加固处理。
二、工程与水文地质条件
2.1工程地质条件
2.1.1地形地貌
上海位于长江三角洲入海口南端，属长江三角洲冲积平原、属滨海平面地貌。
根据勘测本工程基地的土层可分为6层及若干分层，具体如下：
层号
土层名称
土层厚度m
层底标高m
状态
压缩性
重度kn/m³
渗透系数cm/s
①
填土
1.58
2.28
②1
褐黄色粉质粘土夹粉质粘土
1.07
1.30
可塑
中等
18.60
1.36E-06
②2
灰黄色淤泥质粉质粘土
0.97
0.33
流塑
高等
17.50
3.31E-06
③
灰色淤泥质粉质粘土
6.89
-6.56
17.30
5.02E-06
④
灰色淤泥质粘土
7.58
-14.14
16.90
5.19E-07
⑤1-1
灰色粘土
2.90
-17.03
流/软塑
4.94E-07
⑤1-2
灰色粉质粘土
1.94
-18.97
软塑
17.60
2.88E-06
⑤2-1
灰色砂质粉土夹粉质粘土
2.35
-21.33
17.80
3.42E-04
⑤2-2
灰色砂质粉土
1.73
-22.69
17.70
4.25E-04
⑤3-1
6.91
-29.29
中偏高
5.11E-05
⑤3-2
灰色砂质粉土与粉质粘土互层
4.73
-32.99
⑤3-3
8.77
-41.19
软/可塑
17.90
⑦
灰色粉砂
未
中偏低
19.90
2.2水文地质条件
2.2.1潜水
拟建场地浅部地下水属潜水类型，受大气降水及地表迳流补给。
潜水位埋深随季节、气候等因素而有所变化，场地年平均地下水位埋深为地表面下0.5～0.7m，低地下水水位埋深为地表下1.5m。
本工程计算取地下水位埋深为地表面下0.5m。
2.2.2微承压水
拟建场地内微承压水主要为第⑤2-1和⑤2-2层中地下水，根据上海地区区域性水文地址资料，承压水水头埋深一般约为地面以下3～11m，勘测期间⑤2-1微承压水水头埋深在地面下4.50m，本工程主地下室基坑开挖深度约为11.25m，第⑤2-1层最浅埋深为22.71m，按最不利的承压水水头埋深3米考虑，根据规范（DGJ08-37-2002）第11-3-3条，经验算坑底抗突涌安全系数1.02<
1.05，基坑深坑区域开挖过程中可能会产生突涌的现象。
2.2.3承压水
拟建场地内承压水主要为第
层中地下水，根据上海地区工程经验，承压水水头埋深一般约为地面以下3～12m，年呈周期性变化，其顶面埋深大，对工程建设基本无影响。
三、编写依据
1．国家标准：
《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002
2．国家标准：
《供水管井技术规范》GB50296-99
3．国家标准：
《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012
4．上海市标准：
《地基处理技术规范》DG/TJ08-40-2010
5．上海市标准：
《地基基础设计规范》DGJ08-11-2010
6．上海市标准：
《基坑工程设计规程》DG/TJ08-61-2010
7．行业标准：
《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJ/T111-98）
四、突涌验算
本次设计方案中第⑤2-1层中的微承压含水层，层面埋深较平缓，根据本场地的地质勘探报告，本次设计按最浅埋深22.71m计算。
根据经验水头埋深一般为3～11m呈周期性变化，本次设计方案按实际不利水头3m计算。
由于本基坑较深，根据施工经验，降水时要考虑对周边环境沉降影响的问题。
开挖过程中，必须有效控制承压水水头埋深，防止基坑发生突涌事故，因此，必须进行基坑突涌稳定性分析。
基坑底板抗突涌稳定条件：
在基坑底板至承压含水层顶板之间，土的自重压力应大于承压水含水层顶板处的承压水顶托力，可按下式进行承压水位控制：
F=γs（22.71-hs）/γw（22.71-D）≥1.05
式中：
F----安全系数（取1.05）
hs----基坑开挖深度（m）
D----安全承压水头埋深值（m）
γs----基坑底板至承压含水层顶板间的土层重度的层厚加权平均值本工程取（17.53kN/m3）
γw----地下水的重度（10kN/m3）
基坑底板抗突涌验算示意图
根据上式，可以计算出开挖深度hs对应的安全水位埋深D，详见下表：
基坑开挖深度hs-安全水头埋深D对应关系表
序号
开挖深度h（m）
安全水头埋深D（m）
水位降深（m）
1
10.90
3.00
2
11.25
3.58
0.58
五、试验目的与设计思路
5.1试验目的
由于本工程基坑开挖深度较深，地下含水层埋藏较浅，基坑开挖时需要降低地下水位的幅度较大。
为了确保有效控制地下水以及尽量减小降水对周边环境的不利影响，需要准确分析本工程场地的水文地质特征、掌握水文地质参数、观察和掌握抽水引起的深层承压水的水位变化特征。
为深化围护及降水设计需进行必要的现场水文抽水试验。
据此，本基坑水文地质抽水试验拟分为两部分：
单井试验求参数部分和群井试验环境影响部分。
本次试验的目的如下：
1、通过抽水试验和调研，查明⑤2-1层中的微承压含水层埋深及试验期间承压水水头高度，提供本场地不需要降承压水的临界开挖深度；
2、通过抽水试验，求取第⑤2-1层水文地质参数（包含渗透系数、弹性释水系数等）；
3、测定单井实际涌水量，测定涌水量与水位降深的关系曲线；
4、通过抽水试验，计算减压降水时降压井影响半径及降压井的插入深度；
5、通过短期局部的抽水试验和地面沉降监测，有效模拟推测基坑长时间群井降承压水引起周边土层固结沉降影响及数值，以及沉降值与群井布置和水头降深的关系；
6、通过抽水试验停止抽水后，监测周边土体沉降回弹恢复值与抽水持续时间长短关系，以判别持续降承压水引起的土体固结沉降，在多长抽水时间可部分恢复，持续降水多长时间以后为不可恢复，影响范围多大；
7、根据抽水试验结果、钻孔地层和地下水位动态等建立基坑降水数值模拟模型，对模型进行识别后，预测基坑降水引起周边地区地下水渗流场变化趋势；
8、根据抽水试验和模型模拟预测结果，分析和预测降水引起对基坑周边地面沉降的时空分布和影响程度；
9、通过抽水试验,为本工程今后基坑开挖时的承压水降压提出建议方案（包括降压井数量、深度、滤管长度等）。
10、通过抽水试验，为基坑围护结构及降水设计提供设计依据或建议。
5.2设计思路
本工程东侧为哈密路，下有多条管线，为确保深基坑开挖的安全，以防出现突涌和降水对基坑周边环境影响尽量最小，即在允许范围内。
综合本场地土质水文条件、周边环境和围护设计，本次试验层主要的目的层为第⑤2-1层，所以在该层布置试验井。
同时，试验井位结合后期降水需求，必要时作为后期降水井。
六、试验方案
按照突涌验算的结果以及周边环境的情况，结合试验目的与设计思路，本次试验拟设计3口抽水井Y1～Y3，3口观测井YG1～YG3。
另布设3个断面的地表沉降点D1～D15，监测范围达50m（每10m布设1个）。
另外沿哈密路布设一排地表沉降点D16～D30。
试验井及地表沉降点平面示意图见图：
试验井结构示意图见图：
试验井开孔孔径Φ600mm，滤料上部填2m粘土球止水，粘土球上部回填粘性土至地表面。
试验井结构参数
含水层
编号
井深
m
井管埋深m
滤管埋深
填砾埋深
备注
⑤2-1层
Y1
27
0～27
22～26
22～27
抽水
Y2
Y3
YG1
观测
YG2
YG3
6.1试验设备
为了满足本次试验精度和要求，确保试验成果的准确性，在试验设备选用上力求精密。
相关试验设备如下：
成井设备：
选用山东济宁工程机械厂生产的M-200型水文钻机，钻头选用带保径圈的三翼钻头，满足成孔要求；
井管选用时应考虑过水断面要求，减小井水含沙量；
封孔选用优质粘土球，保证上下两个含水层不连通；
抽水设备选用高功率的降压泵，满足单井出水量要求；
试验水位观测选用欧洲Water&
Land公司生产的Diver地下水位自动记录仪，该仪器可1秒钟记录一次数据，精度为100m深度范围内误差不超过2mm；
水量测量选用大口径水表；
沉降监测选用徕卡精密自动安平水准仪，配2m铟钢尺；
为按时按质按量完成本次抽水试验工程，计划所需机械设备如下：
设备名称
规格型号
数量
电功（KW）
工程钻机
M-200型
1套
18
泥浆泵
86型
1台
7.5
3
空压机
W-1-7
5.5
4
潜水泵
QDX3-10-0.75
1.1/台
5
降压泵
200QJ32-50/4
5.5/台
6
Diver自动水位监测仪
3套
7
水位计
1个
6.2试验准备
1、试验所需场地
场地条件：
通水通电、场地平整，沉降监测期间现场无大型机械施工；
电源要求：
现场供电功率不小于50kw；
排水要求：
试验井附近应有排水明沟或市政泄水口，排水管道直径不宜小于300mm，排水沟至井位距离不宜超过50m远。
2、准备阶段
设备进场施工前准备工作约2天，考虑6眼试验井成井时间约6天，设备安装、试抽水至水位恢复、观测静止水位等，开始试验前施工和准备工作时间约需6天。
抽水试验前2天，由甲方负责组织验收供电、排水工程；
完成所有抽水孔抽水设备、观测设备的安装和各单井试抽工作。
试验所需要的材料、设备、资料等准备工作由我公司完成。
6.3试验过程
6.3.1单井试验
本次抽水试验抽水时间约需10天，分三个阶段进行：
（1）、静止水位观测
抽水前对现场的7眼试验井进行静止水位观测，测出实际水头高度值。
观测频率1次/小时，连续4个小时测的水位值相同，可认为水位是静止的。
（2）、抽水试验
单井抽水试验抽水时间约需4～5天，水位恢复时间约需4～5天。
对第⑤2-1层S1抽水井进行抽水试验，同时观测第⑤2-1层的水位变化情况；
对第⑤2-1层S2抽水井进行抽水试验，同时观测第⑤2-1层的水位变化情况；
（3）、恢复水位观测
恢复水位观测开始于抽水停止后，每次直至水位恢复到自然水位为止，对所有井进行观测。
现场数据采集结束后，对原始数据分类整理，现场抽水试验结束7天后提交完整的试验报告。
6.3.2群井试验
本次群抽试验分三个阶段进行：
1、抽水前静止水位观测阶段
抽水前对现场的所有试验井进行静止水位观测，测出实际水头高度值，方法同单井试验。
2、抽水阶段、沉降监测阶段
本次群井抽水试验抽水井S1、S2及S3抽水，其中SG1井为观测。
在群井抽水前一天开始对所有监测点进行初值监测，抽水开始后每天监测一次，直到群抽试验结束。
3、恢复水位观测、监测阶段
本次群井试验具体恢复观测时间根据监测点的沉降恢复数据来定，直到监测恢复数据变化不大时，可以停止监测。
6.4抽水过程技术要求
6.4.1水位观测采集技术要求
（1）数据采集工具
本次试验采用欧洲Water&
Land公司生产的Diver自动数据采集仪、电流水位计观测水位。
要求测线长度标记准确、牢固，标记数字清晰且防水；
对测线的丈量精确到毫米。
自动数据采集仪设置及采集示意图
（2）水位观测的精度和频率要求
1）、地下水位普测和自然变幅观测
目的：
了解区域地下水水位的自然日变幅及确定抽水试验前的自然水位情况。
观测精度：
读数精确到毫米。
抽水试验前，采用电流水位计或测绳来观测静止水位
2）、抽水期间的水位观测要求
观测对象：
抽水井和观测井。
观测孔读数精确到毫米，降水孔读数精确到厘米。
观测频率：
观测井用Diver自动数据采集仪、测绳观测，Diver自动数据采集仪可设置成每隔30秒采集一次数据，满足试验要求。
抽水井和水表观测频率为在开始后按1´
、2´
、3´
、4´
、6´
、8´
、10´
、15´
、20´
、25´
、30´
、40´
、50´
、60´
、80´
、100´
、120´
的稳定流频率进行观测。
之后，每隔1小时观测一次。
3）、恢复水位的观测
恢复水位的观测精度、频率应与抽水开始时的观测精度、频率一致。
4）、其它情况的观测
在试验期间如遇停电或不可抗拒原因造成试验停止，需要及时观测恢复水位，观测精度、频率与恢复水位的观测精度、频率一致。
抽水试验的稳定标准，应符合在抽水稳定延续时间内，抽水孔出水量和动水位与时间关系曲线值在一定范围内波动，且没有持续上升或下降的趋势；
按以下标准判断试验期间动水位是否达到稳定：
1）、当有观测孔时，应以最远观测孔的动水位判定；
2）、动水位无持续上升或下降的趋势；
3）、动水位与自然水位变化一致时可认为达到稳定。
6.4.2流量采集技术要求
本次试验中对所有抽水井均安装了水表，采用水表进行流量计量。
水表读数精确到0.1m3。
抽水开始后流量观测要求与水位观测频率一致。
稳定标准：
除由于水位消减引起水泵出水量减少和特殊因素影响外，水量波动范围应小于5%。
6.5地面沉降点布置与监测要求
（1）、监测点的布设
根据现场情况及试验工艺要求，拟布设30个地面沉降监测点，以监测较远距离处地面的沉降速率及沉降量。
各测点位置根据现场条件可做适当调整。
（2）、监测方法
为监测地面沉降，在降水影响区域内的稳固地点成组设置水准基点，通常每组3点（本项目设置1组），以它为依据来测定设置在变形区内观测点的沉降数据，为检查水准基点本身的稳定性，每次观测前进行连测。
施工监测时按国家二等水准测量规范将沉降监测点与基准点之间形成一条Ⅱ等闭合水准路线，水准路线闭合差应≤±
0.3
（mm）（N为测站数），观测结果采用计算机进行平差计算后，再计算出各测点的高程，各测点两次观测高程的差值即为该测点的沉降量。
⑶、监测频率及时间
在降水试验开始前进行第1次观测，取得各监测点的原始值，抽水过程中每天观测1次，如果日变化量大于5mm，则加密监测，每日观测两次。
整个监测工作根据抽水时间安排调整，预计15天。
监测完毕，现场数据采集结束后，对原始数据分类整理，将整理后的数据输入电脑，采选用三维有限差分渗流计算软件《VisualMODFOW》计算。
建立基坑降水数值模拟模型，对模型进行识别后，利用所建立对数值模拟模型进行降水预测，更进一步确定降水影响降深，在此基础上对基坑降水引起坑外环境影响做出有效的评价。
监测点监测完毕后7天内群井试验报告基本编写完毕。
VisualMODFLOW是目前国际上最为流行且被各国同行一致认可的三维地下水流和溶质运移模拟的标准可视化专业软件系统。
VisualMODFLOW的最大特点是功能强大、易学易用，合理的菜单结构，友好的可视化交互界面和强大的模型输入输出支持，使之成为许多地下水模拟专业人员的选择对象。
七、施工工艺
7.1施工工艺流程
准备工作→钻机进场→定位安装→开孔→下护口管→钻进→终孔后冲孔换浆→下井管→稀释泥浆→填砂→止水封孔→洗井→下泵试抽→合理安排排水管路及电缆电路→试验→记录。
7.2施工技术要求
1、准备工作
在场地符合三通一平可以施工后，组织机械设备，落实材料和人员，合理安排人、财、物，保持与甲方及工地上各相关单位的密切协作。
2、材料到位
由专人负责进料，工程师核定，确保井壁管、过滤管、填砂、粘土等材料的质量。
材料不到位，质量不符合要求不能开钻。
成孔施工机械设备选用M200-Ⅰ型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。
3、成井施工工艺
⑴、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。
⑵、埋设护口管：
护口管底口应插入原状土层中，管外应用粘性土封严，防止施工时管外返浆，护口管上部应高出地面0.10m～0.30m。
⑶、安装钻机：
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。
⑷、钻进成孔：
降水井的开孔孔径为φ600mm，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，钻孔孔斜不超过1%，要求整个钻孔孔壁圆整光滑，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。
⑸、清孔换浆：
下井管前的清孔换浆工作是保证成井质量的关键工序，为了保证成孔在进入含水层部位不形成过厚的泥皮，当钻孔钻至含水层顶板位置时即开始加清水调浆。
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1.05，孔底沉淤小于30cm，返出的泥浆内不含泥砂为止。
⑹、下井管：
管子进场后，应检查过滤器的缝隙是否符合设计要求。
下管前必须测量孔深，孔深符合设计要求后，开始下井管。
井管应平稳入孔，每节井管的两端口要找平，下管时在滤水管上下两端各设一套直径小于孔径50mm的扶正器（找中器），以保证滤水管能居中，下到设计深度后，井口固定居中。
⑺、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。
⑻、填粘性土：
各井在滤料的围填面以上均回填粘性土，回填时，为防止产生“架桥”现象，回填前需将块状的粘性土碾碎（粒径小于30mm为宜）后填入，下入速度不宜太快，沿着井管周围少放慢下的回填，回填部位按井结构图的要求。
⑼、井口封闭：
为防止泥浆及地表污水从管外流入井内，在地表以下回填2.00m厚粘性土止水，或采用水泥浆封孔。
⑽、洗井：
在提出钻杆前利用井管内的钻杆接上空压机先进行空压机抽水洗井，待井能出水后提出钻杆再用活塞洗井，活塞必须从滤水管下部向上拉，将水拉出孔口，对出水量很少的井可将活塞在过滤器部位上下窜动，冲击孔壁泥皮，此时应向井内边注水边拉活塞。
当活塞拉出的水基本不含泥砂后，可换用空压机抽水洗井，吹出管底沉淤。
⑾、排水:
洗井时应用管道将水排至场地四周的明渠内，通过排水渠将水排入场外市政管道中.
⑿、测量静止水位：
洗井24小时以后,测量静止承压水头。
⒀、在成井结束后进行一次群抽实验,以检验本基坑降压井数量和位置是否能保证本基坑的安全。
、降水井主要质量标准及实施措施表
质量控制表
项目
施工控制标准
实施措施
孔与井管偏斜
100m以内不超过1%
钻杆不弯，钻头有保经圈，井管焊接时从两个方向找直，井管下入孔内转动灵活
井损失
经抽水试验后计算的水位降与实际的水位降不超过4m
泥浆指标控制得当，活塞与空压机联合洗井
含砂量
小于1/20000
填砾按设计要求规格，填砾前稀释泥浆步骤符合要求
八、施工现场管理
8.1施工组织管理
1、项目组织网络
按项目法施工管理原则，并结合本工程的特点，为实现优质、高效、安全、低耗地完成本工程施工任务，建立强有力的现场施工管理项目部，项目经理作为管理核心，全权负责工程质量、进度、安全文明施工，成本控制及外部环境的协调等工作。
组成人员职责分明，相互协作。
项目体系管理网络图
2、
劳动力组织
岗位
定员
主要职责范围
机修班
焊工
1人
负责维修、保养和修理各种机具，协助设备安装。
电工
负责维护、保养和修理各种电器设备，负责各种电器线路。
钻井队
机长
服从项目统一安排，认真组织本机施工，对本机的安全、质量和效率负责。
班长
及时完成机长安排的工作，对本班的安全、质量和效率负责。
钻工
4人
服从班长的安排，负责钻机移位、成孔、下井管、填砾和洗井工作。
试验班
全面负责降水运行的现场工作。
普工
降水。
合计
11人
8.2施工进度计划
根据我公司多年经验，结合本工程的实际情况，本工程的施工计划工期如下：
①进场后准备工作：
2天
②成井施工：
4天
③单井抽水试验：
10天
④群井抽水与沉降监测：
15天
⑤抽水试验总报告编写提交：
7天内
序
施工内容
10
15
8
---
施工准备
成井施工
单井试验
群井抽水与沉降监测
报告编写
备注
试验报告编写不占用现场时间
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