人工湖土方开挖降排水工艺性试验方案.docx
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人工湖土方开挖降排水工艺性试验方案
中牟绿博园区箜篌湖水系工程一期工程
土方开挖降排水工艺性试验方案
批准：
审核：
校核：
编制：
中国水电建设集团路桥工程有限公司中牟项目总承包部
年月日
箜篌湖土方开挖降排水工艺性试验方案
一、工程概况
1.工程概述
箜篌湖水系工程位于中牟绿博文化产业园区内，人工湖水面面积26.87万㎡，湖岸线长7.17km，设计湖底高程为74.03m，开挖深度为6.0左右，湖周地面控制高程为80.03m（现状80.03m~81.45m）；岸坡为粉质土稳定性差，湖区边坡坡度水下部分为1:
3.5~1:
4.0，水上部分为1:
3.0~1:
3.5。
工程区多年平均降水量为630㎜，各年的降水量很不均衡，降水多集中在汛期7、8、9三个月，降雨量占全年的60%左右。
工程区场地地形平坦，属黄河冲积平原，地面高程为80.03~81.45m,场地内有村镇公路通过，交通便利。
场区地层岩性（除表层局部为人工填土外）主要为第四系冲积成因的粉质壤土及粉砂。
2.地层岩性及分布
根据地勘资料，地面下20米范围内地层按成因类型、岩性及工程地质特性共划分为如下地质单元层，描述为：
轻粉质壤土（Q4al）,黄褐色，湿，土质不均，含粘粒团块，局部为薄层重粉质壤土，层厚6.10~7.3m，平均6.46m，层底平均高程73.64m。
轻粉质壤土（Q4al）,浅灰色，湿，土质不均，局部粘粒含量较高，层厚0.5~1.9m，平均1.45m，层底平均高程为72.19m。
粉质粘土（Q4al），浅灰色、灰黑色，软塑，层厚1.0~2.8m，平均1.73m，层底平均高程为70.53m。
重粉质壤土（Q4al），灰黑色、可塑，可见螺壳碎片，有机质含量较高，层厚1.90~5.0m，平均3.36m，层底平均高程67.14m.
粉砂（Q4al），浅灰色、饱和，稍干~中密，主要矿物成分为石英、长石等，层厚2.8m~3.3m，平均3m，层底平均高程63.1m（参考绿博安置小区项目地勘资料）。
细砂（Q4al），灰黄色、饱和状、中密-密实状，主要有石英和长石颗粒组成，分选较好级配较差，平均层厚15m（参考绿博安置小区项目地勘资料）。
3.水文地质条件：
根据地勘资料，工程区浅层地下水属空隙潜水，主要赋存在轻粉质壤土中，勘察期间地下水埋深6.2~8.0m，地下水位高程73.4~73.6m。
由于该地区地下水位年变幅较大（1.5m~4m），地下水主要接受大气降水及灌溉入渗补给，消耗于大气蒸发及人工开采。
湖区内主要地层为轻粉质壤土、重粉质壤土及粉砂、细砂，根据室内室内渗透性实验可知，
、
层轻粉质壤土渗透系数为3.5×10E-4cm/s~4.3×10E-4cm/s中等透水，
、
层重粉质壤土渗透系数为1.4×10E-5cm/s~3.1×10E-5cm/s弱透水，
层粉砂渗透系数为5.2×10E-3cm/s中等透水。
二、任务来源及方案设计
箜篌湖一期工程成湖工程，目前已完成第一层土方开挖（原地面以下2.2m~2.8m）；以下土层由于土的天然含水量过大（31.7%~37.71），机械沉陷无法开挖施工。
根据5月8日形成的《工程现场会议纪要》（箜篌湖-01），我处近期挖探坑复核地下水位埋深3.6m~4m，经监理、设计及业主方现场勘查，依据设计通知单（中牟设-2014-01），地下水位以下的土方开挖，需要先降低地下水位和土壤含水量才能施工，在大规模实施前先在小范围内进行管井降水和积水明排降水工艺性试验。
本次试验拟做三个试验区：
区采用管井降水，布置5个Φ300mm深6m的井点（井底至湖底以下2m）；
区采用深井降水，布置5个Φ300mm深16m的深井点（井底至细砂层以下1.5m）；
区采用集水明排降水，在池底四周设置排水沟和集水坑，区内布置临时道路和纵横向支沟。
1.试验目的
1-1、确保地下水位降至湖底0.5米以下，满足开挖施工要求；
1-2、通过现场试验选择适合水文地质条件的计算公式求取水文地质参数；
1-3、为确定开挖降排水设计方案提供可靠依据，合理优化施工降水方案；
1-4、结合当地降水施工经验，技术与经济上合理比较选择降排水方案；
1-5、确定管井降水和集水明排的降水影响范围及降水效果；
2.设计依据
2-1、人工湖开挖区尺寸；
2-2、工程地质勘察报告；
2-3、建筑与市政降水工程技术规范（JGJ/T111-98）；
2-4、当地类似工程降水经验。
3.拟定降水方案的选择
降水方法选择合适与否是降水成败的关键。
目前降水方法很多，各种方法都有一定的适用范围，应根据具体条件进行选择。
本工程区地下稳定水位3.6～4米，水位降低值s为3米。
根据各土层力学特性，结合现场实际情况和各单位意见，综合考虑拟选用管井（深井）降水和集水明排两种方案，通过工艺性试验和总结，经济技术比较进行方案优化选择。
4.试验工作布置
4-1试验区平面布置
区布置5个Φ300mm深6m的井点，每排井点间距15m，两排井点按7.5m错开布置；
区布置5个Φ300mm深16m的井点，每排井点间距15m，两排井点按7.5m错开布置；
区在池底四周设置排水沟（沟底低于湖底1.5m，底宽1m），每隔50m左右设置集水坑（集水坑宽5m，坑底低于排水沟底1m），池底最低处范围内每隔50m左右设纵横向支沟（沟底低于湖底1m，底宽1m），
区内布置砖渣临时道路路面宽7m厚1m。
4-2场地排水设施
井（坑）内下放2.2Kw潜水泵，井（坑）内渗水直接抽排入中万路道路边沟。
4-3场地用电设施
拟从张老庄村的变压器接电满足试验用电需求。
4-4管井降水试验
利用单孔抽水带多个观测孔进行的抽水试验，求取水文地质参数。
本次试验在钻孔成井后，利用单孔抽水，同时观测观测井，稳定时间分别为8、16小时。
4-5技术要求
抽水试验的布置满足国家现行规范的规定，同时观测水位和水量；抽水稳定延续时间不小于8H。
抽水结束后应进行恢复水位观测直至稳定。
4-6抽水试验稳定标准
动水位无持续上升或下降趋势，若有观测孔则以距抽水主孔最远端的观测孔判定；同时考虑区域该时段的自然水位变化情况，若与区域自然水位变化一致，同样判定稳定。
4-7观测频率
抽水孔、观测孔均按稳定流抽水试验频率进行观测，即开泵前测初始静水位，开泵后第1、5、10、15、20、25、30、40、50、60、80、100、120分各测一次，之后每隔30分观测一次直至结束。
重点观测抽水结束后的恢复水位，按停泵后第1、5、10、15、20、25、30、40、50、60、80、100、120分进行，之后每隔30分或60分观测一次直至稳定。
当水位变化与区域自然水位变化一致时，判定稳定。
4-8观测精度
水位观测采用水位计观测，抽水孔观测读数应精确到厘米。
5.求取水文地质参数
根据试验资料采用稳定流法进行计算求参。
5-1求参原则
（1）利用现场实际观测孔资料计算渗透系数K、影响半径R；
（2）参数计算公式的选择应符合抽水试验场地的水文地质适用条件；
（3）选择接近设计降水深度的水位降深值，计算水文地质参数。
5-2求参方法
潜水完整井稳定流抽水确定水文地质参数
（1）
在有两个观测孔的情况下，K可由下式计算：
（2）
其中参数为：
Sw、S1、S2——抽水井、观测孔的水位降深值（米）；
Q——抽水井稳定涌水量（米3/日）；
K——渗透系数（米/日）；
H——静止水位高度（米）；
R——影响半径（米）；
rw——抽水孔半径（米）；
r1、r2——观测孔至抽水孔的距离（米）。
潜水含水层影响半径计算公式
在有两个观测孔的情况下（具有条件
），R可由下式计算：
R——影响半径（米）；
H——静止水位高度，（米）；
S1、S2——观测孔的水位下降值（米）；
r1、r2——观测孔至抽水孔的距离（米）。
5-3提交成果
（1）根据勘察区水文地质条件合理选择公式进行水文地质参数的计算。
（2）提交完成工作量表、抽水试验成果表。
（3）资料、参数进行汇总编制成果报告。
三、降水管井施工
1.降水井井结构
1-1、井口：
井口应高于地面以上0.30m，以防止地表污水渗入井内。
1-2、过滤器（滤水管）：
滤水管采用水泥管，滤水管的直径为φ300mm,外包二层60目的尼龙纱网。
1-3、沉淀管：
沉淀管主要起到过滤器不致因井内沉砂堵塞而影响进水的作用，沉淀管焊接在滤水管底部，直径与滤水管相同，长度为1.00m，沉淀管底口用水泥板封死。
1-4、填砾料（砾砂）：
在原水位线以下部位围填中粗砂或米石做为过滤层。
1-5、填粘性土封孔：
为防止地面污水的渗入及确保降水效果，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。
2.成井施工
成孔施工机械设备拟进场1台许昌奔康160型钻井机及其配套设备，每台钻机每天可成孔5个，10口井预计2天可以完成。
钻孔采用正循环回转钻进的成孔工艺及下井壁管、滤水管、围填填砾、粘性土等成井工艺。
其工艺流程如下：
施工工艺流程
2-1、测放井位：
根据井位平面布置示意图测放井位，现场施工过程中可根据现场情况做适当调整。
2-2、埋设护口管：
护口管底口应插入原状土层中，管外应用粘性土填实封严，防止施工时管外返浆，护口管上部应高出地面0.30m。
2-3、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垂线。
2-4、钻进成孔：
开孔孔径为φ500mm，一径到底，钻孔施工达到设计深度时，宜多钻0.3～0.5m。
做好钻探施工描述记录，在钻进过程中，如发现实际地质情况与勘察时提供的资料不一致时需及时通知技术人员，并对井的结构进行及时调整，确保滤水
管的安放位置能够有效的进水。
钻进开孔时应吊紧大钩钢丝绳，轻压慢转，钻进过程中要确保钻机的水平，以保证钻孔的垂直度，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。
2-5、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接近1.05，孔底沉淤小于30cm，返出的泥浆内不含泥块为止。
第一次清孔换浆是成井质量得以保证的关键，它将直接影响成井质量，因此施工时清孔换浆工作没有达到规定的要求绝不允许进入下一道工序的施工。
2-6、下井管：
井管进场后，应检查过滤器的圆孔是否符合设计要求。
下管前必须测量孔深，孔深符合设计要求后，开始下井管，下管时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），以保证滤水管能居中，井管下放要垂直、牢固，下到设计深度后，井口固定居中。
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。
2-7、填砾料：
填砾料前应用测绳测量井管内外的深度，两者的差值不应超过沉淀管的长度。
填砾料过程中应随填随测砾料的高度。
填砾料工序也应连续进行，不得中途终止，直至砾料下入预定位置为止。
最终投入滤料量不应少于计算量的95％。
2-8、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。
2-9、洗井：
采用“泵放入井底抽水法”洗井，其原理如下：
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，待井内水位上升至滤水管上口时重复上述操作。
至井内没有新的沉淀并且水清后可下入顶吸式潜水泵封井。
2-10、安泵试抽：
成井施工结束后，应及时下入潜水泵，铺设排水管道、电缆等，抽水与排水系统安装完毕，即可开始试抽水。
电缆与管道系统在设置时应注意避免在抽水过程中损坏。
2-11、排水:
洗井及降水运行时应用管道将水排至场外的中万路边沟，场地四周的排水管道应定时清理，确保排水系统的畅通。
四、深井施工质量保证措施
1、水泵运转
1）必须连续运转；
2）停泵检修时，时间不能超过1小时；
3）填写水泵运转记录；
2、质量标准
材料
米石
符合米石标准（直径2mm-4mm）
滤网
2层，60-80目尼龙网或钢丝网
井管
长度误差小于10cm、接头密封良好
工艺流程
井位
严格按设计井距放线，井位误差小于10cm，特殊情况需经现场技术负责人同意
孔径
检查钻头直径，确保孔径500mm
孔深
达到潜水含水层
清孔
直至孔内泥浆比重稀释至1.05左右
井管下放
居中缓慢下放，严禁强行墩放井管、孔口进行固定，管位误差小于5cm
填料
沿井管四周均匀填入滤料
洗井
直至水清砂净
封井
滤料必须填至水层顶板上3~5m且粘土封井不小于2m
水位观测
作好初见水位、动水位、稳定水位的观测纪录
五、施工安全措施
1、临时用电措施
1）执行现场临时用电管理制度，电工值班巡查制度，落实临电管理人员，明确其职责。
2）搞好临电施工组织设计及安全技术交底，并做好记录。
3）所有电动机具、机械、电气设备必须由专职电工或持证的操作手进行操作和维修，非电工或操作手不得随意动用机电设备。
4）电工要做好值班及维修日记。
5）工地使用的所有电器必须保证质量合格。
2、机械管理措施
1）建立健全现场机械管理制度，落实机械管理人员，明确其职责。
2）降水机械必须由专职操作手操作和维修，按操作规程操作。
严禁非操作人员随意动用机械和电气。
3）机械管理人员必须对机手做安全技术交底，并做好记录。
4）所有机械做好使用及维修保养记录，必须每天检查，确保机械设备的安全使用。
操作人员做好交接班记录。
3、料具管理措施
1）建立健全现场管理制度，落实料具管理人员，明确其职责。
2）制定材料节约措施，并做好材料节约台帐、报表。
3）各种材料的进出场手续、领退料手续必须去齐全。
4）每道工序完工必须做到活完料净地清，按指定的地方码放好。
4、安全防护措施
1）现场要有健全的安全领导小组和安全管理制度及措施。
2）施工前进行技术安全交底，施工中应分工，统一指挥，设专人负责。
3）施工现场用电严格按照照明安全管理制度，加强电源管理，预防发生电器火灾。
4）操作人员认真执行各工种的安全操作规程及有关规定。
六、资源配置
1、人员组织：
序号
职务
人数
姓名
1
项目经理
1人
蔡保华
2
总工
1人
胡平风
3
技术负责人
1人
李智会
4
技术员
1人
刘颜岭
5
安全负责人
1人
王文艺
6
测量员
1人
陈汉
7
资料主管
1人
任海斌
8
实验员
1人
刘敏
2、设备配置：
序号
名称
规格
单位
数量
备注
1
回转钻机
160型
台
1
2
潜水泵
200QJ20—54/4
台
19
备2台
3
配电箱
多级
套
1
4
电缆线
3×50mm2+1×35mm2
米
300米
铜芯
5
挖掘机
PC360
台
2
6
自卸车
15t
辆
10
七、工程量估算及确认
降排水试验工程量估算
序号
工程名称
工程数量
单位
备注
1
电缆敷设
300
米
2
打井
110
米
井直径φ300mm
3
抽水
140
套.天
抽水按10天计算
4
砖渣路面
50
米
路面宽7m厚1m
工程量均以实际发生，业主、监理各方现场签认为准。
8、附件
1、降排水试验平面布置示意图
2、设计通知单（中牟设-2014-01）
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