降水方案深大基坑工程降水方案Word格式.docx
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2、承压含水层分布情况
拟建场地地下水类型主要为松散岩类孔隙水，孔隙水按形成时代、成因和水理特征可划分为潜水含水层、承压含水层。
本站勘探深度范围内地下水主要为赋存于浅部土层中的潜水和第⑦层粉性土和砂土中的承压水。
（1）潜水
潜水主要赋存于浅层土中，其补给来源主要为大气降水，排泄方式主要为蒸发。
勘探期间实测地下水初见水位埋深为2.2～3.3m，稳定水位埋深为0.8～1.7m（绝对标高2.14～3.22m）。
根据上海市工程建设规范《地基基础设计规范》（DGJ08-11-2010）有关条款，上海地区水位埋深一般在0.3～1.5m，年平均水位埋深为0.5～0.7m，在地基承载力计算、地震液化判别及抗浮力验算时，场地地下水埋深可按0.5m取值，在地基变形验算时，场地地下水埋深可按1.5m取值。
（2）承压水
拟建场地内承压水主要为第⑦、⑨层（承压水），且⑦、⑨层中间无第⑧层粘性土相隔，水力联系贯通，本工程基坑开挖深度为20.3~31m，对本工程有直接影响的为第⑦层承压水。
本次在拟建场地设置3个承压水观测，以观测勘察期间该层承压水头埋深。
根据本次承压水观测试验，第⑦层最浅埋深为28.7m，按勘察期间承压水头埋深5.49米，本地块基坑最浅开挖深度为20.3m。
图1-1基坑典型地质纵剖面图
2方案设计依据与降水目的
2.1方案设计依据
1）国家标准
Ø
《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009版）
《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）
《供水水文地质勘察规范》（GB50027－2001）
《供水管井技术规范》（GB50296－99）
《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300-2013）
《土工试验方法标准》（GB／T50123-1999）
《工程测量规范》（GB50026-2007）
2）行业标准
《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJ/T111-98）
《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）
《城市地下水动态观测规程》（CCJ/T76-98）
《供水管井设计、施工及验收规范》（CJJ10-86）
《城市测量规范》（CJJ8-1999）
《水利水电工程钻孔抽水试验规程》（DLT5213－2005）
3）地方标准（按地区差异进行修改）
《岩土工程勘察规范》（DGJ08-37-2012）
《市政地下工程施工质量验收规范》（DG/TJ08-236-2013）
《基坑工程技术规范》（DG/TJ08-61-2010）
4）其它
《供水水文地质手册》
本工程基坑围护设计资料
本工程招标文件及相关招标资料
2.2降水目的
根据本工程基坑开挖及基础底板结构施工要求，本方案设计降水的目的为：
（1）疏干开挖范围内土体中的地下水，方便挖掘机和工人在坑内施工作业；
（2）降低坑内土体含水量，提高坑内土体强度；
（3）降低下部承压含水层的水位，减少坑底隆起和围护结构的变形量，防止基坑底部突涌的发生，确保施工时基坑底板的稳定性。
3降水设计方案
3.1基坑底板稳定性验算
基坑开挖后，由于承压含水层上覆土层厚度变薄，其上覆土的压力降低。
当上覆土的压力小于或等于承压含水层的顶托力时，承压水将可能使基坑底面产生隆起，严重时使土体被顶裂产生渗水通道，从而发生基坑突涌。
通常采用式（3-1）判别基坑开挖后是否处于抗底部承压含水层突涌（以下简称“抗突涌”）稳定（安全）的状态。
式（3-1）
如图3-1所示，
图3-1基坑抗承压水突涌稳定性验算原理示意图
式（3-1）中：
—承压含水层顶面至基底面之间的上覆土压力，（kPa）
—初始状态下（未减压降水时）承压水的顶托力，（kPa）
—承压含水层顶面至基底面间各分层土层的厚度，其和等于图3-1中的h，（m）
—承压含水层顶面至基底面间各分层土层的重度，（kN/m3）
—高于承压含水层顶面的承压水头高度，即图3-1中所示H，（m）
—水的重度，工程上一般取10，（kN/m3）
—安全系数，工程上一般取1.05～1.20；
本工程取1.10。
根据详细勘察报告，拟建场地内承压水主要为第⑦、⑨层（承压水），第⑦、⑨层中间无第⑧层粘性土相隔，含水层相互联通，可看作同一含水层。
基坑开挖底部处于第⑤层，第⑦、⑨层可能存在基坑突涌的危险，需对该层进行基坑抗突涌验算，根据详勘报告，第⑦层承压含水层水位取-1.60m。
后期正式降水需经实测水位验证计算。
其结果见表4-1。
表4-1对于第⑦层基坑底板抗承压水突涌稳定性计算表
参考钻孔
含水层顶标高（m）
坑底标高（m）
承压水顶托力（kPa）
上覆土压力（kPa）
水位降深（m）
控制水位标高（m）
B8
-23.84
-20.3
244.64
69.378
15.94
-17.54
C29
-23.63
-22.9
242.33
14.381
20.73
-22.33
B12
-24.71
-15.6
254.11
178.955
6.84
-8.44
C25
-24.29
249.59
162.875
7.89
-9.49
LC9
-24.66
-15.1
253.66
177.35
6.94
-8.54
C41
-24.84
255.64
182
6.70
-8.20
C36
-24.97
257.07
183.835
6.66
-8.16
LB6
-24.73
-13.9
254.43
200.504
4.91
-6.51
C51
-24.74
254.54
200.95
4.88
-6.48
注：
表内标高为绝对标高。
3.2降水设计思路
1）主要风险
①潜水含水层影响基坑开挖。
本工程主要软弱土层为，第①3粘质粉土层、④淤泥质粘土层、⑤1-1粘土层、⑤1-2粉质粘土层，该层土含水量高、孔隙比大，土质软弱，高压缩性，具有高灵敏度、低强度的特点。
若不采取措施降低土层含水量，将造成开挖面软弱、积水等不良现象，影响开挖面上的施工，较大的含水量也使得土体自立性差，影响开挖效率。
②承压含水层突涌。
对于本工程，对基坑开挖造成主要影响的承压含水层为⑦、⑨层。
在基坑开挖过程中，随着开挖深度的增加，承压水上覆土压力变小，当承压水顶托力大于上覆土压力时，承压水突涌便成为基坑开挖过程中最大的风险之一。
③基坑降水引发周边环境问题。
2）设计思路
①针对本工程浅层土层的风险特点，通常在基坑内布设疏干管井，在基坑开挖前进行一定时间的预抽水，降低开挖土层的含水量，方便土方开挖及开挖面的正常施工。
②针对承压水突涌风险，在承压含水层未被围护隔断的情况下（如本基坑⑦层），布设降压井进行减压降水是常用的工程降水措施，在本工程中，地下墙深度较深，考虑降压时充分利用地下墙的隔水作用，主要采用坑内降水的方式降压。
③针对本工程环境风险问题，考虑于坑外布置一定数量的承压水观测井，通过观测坑外水位变化简介判断围护的止水效果。
3.3疏干设计
采用围护明挖施工时，需及时疏干开挖范围内土层中重力水含量，保证基坑干开挖的顺利进行。
因此，开挖前需要布设若干疏干井，对基坑开挖范围内土层疏干。
根据本工程土层情况，本次降水工程单井有效抽水面积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）；
本工程疏干作用降水井数量布置情况如下表：
表3-4疏干井设计
面积（m2）
计算井数（口）
实际井数（口）
井号
143.205
144
J-GL-01~J-GL-144
37.115
38
66.84
67
50.41
51
54.32
55
松涛街站主体及基坑底部为④2层，根据降水设计思路，疏干井需将④2层水位降至坑底以下，降水井考虑深入至④2层层底，以确保对④2层的降水效果，故疏干井井深为25m。
其中换乘段开挖较深，应满足井深至坑底以下5m左右，换乘段井深为30m。
方法二：
按照给水度。
根据计算，结合场地地层分布，忽略基坑内外的水力联系，主要疏干降水土层为②3层及④层。
参考工程地质手册，②3层重力水给水度取0.05，④层重力水给水度取0.02。
计算疏干面积内可疏干重力水水量为：
Q=2000（疏干面积）×
13.0（场地②3层平均厚度）×
0.05（重力水给水度）+2000×
5.5×
0.02=1520T
根据类似工程的工程经验，抽水前期（20天内），疏干井单井平均出水量约8m3/d，则单井总出水量约为160m3。
根据计算需考虑布置疏干井10口，实际考虑到少量的越流补给及大气降水补给，考虑1.1的系数布置11口疏干井。
具体各井管平面位置、布设尺寸及井结构详见附图。
3.4降压设计
方法一：
（具体公式参见水文地质手册）
将基坑区域取约15.00×
25.00区域等效成一个大出水井，采用“大井法”计算降水井数量。
由于降水井为承压非完整井，故在参考规范使用“大井法”计算时，应采用承压非完整井计算基坑总涌水量。
计算公式如下：
其中：
K－承压含水层水平渗透系数，根据工作井降压运行经验渗透系数取综合值5m/d；
M－承压含水层厚度，取35.00m
sw－计算降深，实际取8.21m
r0－基坑等效半径；
R0－抽水影响半径；
l－浸没过滤管长度，m
r0计算公式如下：
L－长度，B－宽度。
R0的计算公式如下：
经计算，r0=11.6m，R0=270m。
据此，算出总涌水量Q=2085m3/d。
（2）单井出水量计算
根据规范，单井涌水量理论计算公式如下：
r－井管内半径
l－滤管长度
K－承压含水层水平渗透系数
根据本工程情况，在计算中r取0.125m，l均10m，K取综合值3.5m/d。
计算得出单井理论出水量为715m3/d。
（3）井数计算
根据基坑理论总涌水量及单井理论出水量计算降水井数量，计算结果如下：
n＝Q/q=2085/715≈2.92，取3口；
数值法
松涛街站根据计算仅端头井及换乘段需考虑降低⑦层水位，建立水文地质数值模型进行井数计算。
计算结果如下图所示。
图3-4松涛街站西端头模型计算降水云图
如上图所示，西端头布置2口抽水井可将水位降低3.5~4m，满足设计水位降深要求。
图3-5松涛街站东端头模型计算降水云图
如上图所示，东端头布置2口抽水井可将水位降低3.5~4m，满足设计水位降深要求。
图3-6松涛街站换乘段模型计算降水云图
如上图所示，换乘段布置2口抽水井可将水位降低11.4~12m，满足设计水位降深要求。
根据上述计算结果，考虑针对一个端头井布置3口降压井，其中1口为备用井；
换乘段结合地墙止水效果布置3口降压井，其中1口为备用井；
另标准段考虑布置2口备用井。
共布置11口降压井，井号为Y1~Y11，降压井考虑至少于承压含水层布置6m滤管，故井深为44m。
因换乘段采用盖挖法，降压井可将井口割至第二道支撑，并于第二道支撑位置搭设平台。
3.5观测井设计
（1）坑内观测井:
根据计算，金谷路站共布置10口降压井，按照20%并考虑到基坑呈长条形的特点，共布置3口观测井并兼作备用井，井号YG1~YG3，井深为32m。
（2）坑外观测井：
本标段两个基坑围护虽将④2层承压含水层完全隔断，但考虑到周边环境复杂，假设围护局部存在缺陷则坑内降压势必造成对坑外环境的影响，故考虑于坑外布置一定数量的坑外承压水观测井，以检测坑外承压水位变化情况，以便发现不正常水位波动时可及时采取措施。
本次针对松涛街站主体共布置7口坑外观测井，编号G1~G7，井深25m；
附属基坑共布置6口坑外观测井，编号GF1~GF6，井深21m。
3.6回灌井设计
3.7抽水试验
根据基坑降水设计方案布井平面位置，拟采取如下试验方式：
表5-1抽水试验过程一览表
试验阶段
试验方式
抽水井号
观测井号
试验目的
试验周期
第一阶段
单井试验
Y1
Y2、Y3
YG1
单位涌水量，
了解降压井的降水效果
至观测井水位基本稳定
第二阶段
群井试验
Y1、Y3
Y2、YG1、YH1
检验降水效果，
为后期优化方案提供依据，
2层与⑦层之间的水力联系，
坑内抽水对坑外的影响
第三阶段
恢复试验
—
Y2
了解⑦层静水位恢复情况
4~6h
3.8降水井布置
表3-6松涛街站降水井工作量统计
项目名称
编号
数量（口）
深度（m）
主体基坑
降压兼疏干井
J1～J29
29
25
降压兼疏干观测井
JG1～JG4
4
J30～J32
3
30
JG5
1
降压井
Y1～Y11
11
44
附属
JF1～JF25
21
JFG1～JFG7
7
坑外
承压水观测井
G1～G7
GF1～GF6
6
4井结构设计（注意井管材质）
1）管井构造
（1）井壁管：
井壁管均采用焊接钢管，降水井井壁管直径均为φ273mm;
（2）过滤器（滤水管）：
滤水管的直径与井壁管的直径应相同；
所有滤水管外均包一层30目～40目的尼龙网，尼龙网搭接部分约为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。
2）设计要求
（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：
疏干井的滤料从沉淀管底填至填至地面以下3m；
降压井滤料根据图纸填埋。
（3）粘土封孔：
在滤料围填面以上采用粘土填至地表并夯实，并做好井口管外的封闭工作。
3）质量验收
（1）井身偏差：
井身应圆正，上口保持水平，井的顶角及方位角不能突变，井身顶角倾斜度不能超过1度，井管与井深的尺寸偏差不得超过全长的正负千分之二；
（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，井内的水位应处于安全水位以下。
5成井施工
5.1前期准备
1）测放井位
根据设计图纸及总包方确定无误的井位测放井位，井位测放完毕后应做好井位标记，方便后期施工。
若布设井位无法正常施工，应及时沟通、处理，必要时适当调整井位。
2）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0.10m～0.30m。
3）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，并且，弯曲的钻杆不得下入孔内。
5.2成井施工
降水井施工机械设备选用GPS-10型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。
1）钻进成孔
上部钻进采用轻压慢转，钻压为15～35KN，转速20～50rpm。
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。
泥浆循环宜在泥浆池中进行循环，在现场不具备泥浆池的条件下，可考虑在基坑中开挖一个小泥浆池进行泥浆循环。
2）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。
使用完后的泥浆通过泥浆箱运出场地进行处理。
3）下井管
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。
4）围填滤料
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，然后开小泵量按井的构造设计要求填入滤料，并随填随测滤料的高度，直至滤料下至预定位置。
填滤料时，根据孔口返水情况调整泵量。
填滤料过程中要跟踪滤料上返高度。
5.3洗井措施
图5-1空压机洗井原理示意图
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，待井能出水后提出钻杆再用活塞洗井。
活塞直径与井管内径之差约为5mm左右，活塞杆底部必须加活门。
洗井时，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,直到水清不含砂为止，原理见图5-1。
洗井完毕后，试抽成功则代表成井完成。
5.4特殊质量控制要求
针对本工程降水施工过程中的特殊过程，应按表5-1中所列进行质量控制。
表5-1特殊过程质量控制要求
序号
检查项目
技术要求
检查数量
成孔直径（mm）
＞井管外径280mm
全数
2
井管沉设深度（m）
偏差±
0.20m（降压兼疏干井）
≥50%井数
0.15m（降压井）
井管间距（m）
1.00m
滤料规格
D50=6～12倍d50
5
滤料围填
高出滤管顶2m以上，滤料体积≥95%
孔口段粘土封填
不得使用粉性土，厚度≥1.5m
6降水运行管理
6.1降水运行工况
1）疏干运行工况
疏干降水应提前15～20天加载真空负压开始运行，以保证开挖范围内土方的干开挖。
图6-1真空负压疏干井抽水示意图
在降水前，监测单位应及早施工坑外潜水位观测孔。
潜水水位观测孔施工完成后及时开启疏干井进行疏干降水。
一般正常情况下，疏干井基本保持24小时连续抽水。
出现降水异常时，根据需要进行调整。
加载负压真空抽水时，每3口井配备1台真空泵，每口井单用一台潜水泵，要求潜水泵的抽水能力应满足单井的最大出水量，预抽水期间真空管路的真空度大于-0.06MPa，潜水泵和真空泵同时开启，抽水安装示意图见图6-1。
2）降压运行工况
降压运行时根据基坑开挖进度做到按需降压，以减少降压对坑外环境的影响，降压的同时密切关注坑外观测井的水位变化情况。
正式运行前应进行抽水试验，具体降压运行工况根据后期抽水试验结果安排。
暂定按照如下工况。
表8-1南京西路站北端头基坑降压抽水运行工况表
开挖分层
开挖标高（m）
顶托力（1.1γwH）KPa
土压力（hγs）
KPa
需降承压水（m）
控制水位标高（m
第八道支撑
-18.126
304.26
309.38
——
第九道支撑
-20.726
262.09
4.22
-11.35
基坑底
-24.221
197.75
10.65
-17.78
6.2常规管理措施
1）降水运行前，降水井应合理布设排水管道并便于接入施工现场排水设施；
2）排水设施应满足工程降水最大出水量的需求，并保障排水的顺畅；
3）应尽量缩短降水井与排水设施之间的距离，减少降水井排水的沿程水头损失，降低抽水设备的扬程消耗；
4）合理布设降水井位置，使坑内降水井位置尽量便于基坑土方开挖。
通常在布设时，坑内降水井井应靠近钢立柱，也便于横向设置加强筋保护坑内降水井；
5）降水运行前应做好降水供电系统，配备独立的电源线；
6）所有抽水井应在供电电箱插座、抽水泵电缆插头及排水管上做好对应的标示，并在每次发生变动时进行相应的标示变更，便于抽水运行管理；
供电电箱应定期进行检查并备有检查记录；
7）降水正式运行前降水工人应熟悉水泵开启、电路切换，以确保降水连续进行，避免因供电原因造成井底突水；
8）降水前各降水井均应测量其井口标高、静止水位并进行相关记录；
9）正式降水前必须进行试运行，进一步检验供电系统、抽水设备、排水系统及应急预案能否满足降水要求；
试运行结果进行记录并备案，根据试运行结果，对于无法满足降水要求的部分进行相应整改；
10）降压兼疏干井应成井一口投入降水运行一口，并尽可能保证在基坑正式开挖前15天抽水，确
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