广场基坑降水工程施工方案1.docx
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广场基坑降水工程施工方案1
越洋广场基坑降水工程
施
工
方
案
上海申元岩土工程有限公司
二○○四年十一月十三日
编写：
吴初兴
审核：
唐军
审定：
裴捷
一、工程概况
1、本工程地处静安中心繁华城区，基地东侧为常德路，南侧为延安中路和延安路高架，西侧为静安公园，北侧为南京西路。
基坑北侧南京西路下的地铁二号线静安寺车站的地下连续墙紧贴本工程商场北侧地下室结构外墙，拟建M7线地铁车站西侧地下连续墙与越洋广场东侧围护体外侧的距离为6.20～13.00m。
2、主体结构主要是由一幢42层超高层办公楼、25层酒店式服务公寓（Ⅰ区）及7层商场大楼（Ⅱ区）组成，占地总面积为17600平方米，均设置3层地下室。
3、基坑开挖深度及相关参数如下表所示：
项目
开挖深度（米）
电梯井开挖深度（米）
超高层
17.85
22.90
酒店式公寓
16.85
21.90
4、本基坑工程中采用“Ⅰ区基坑顺作施工，Ⅱ区基坑逆作施工”。
5、本工程设计±00标高相当于绝对标高为+3.760m，地面标高为3.06米,本方案所提及的深度均以其为准。
6、基坑开挖采用三道混凝土支撑，坑底为-15.75~-17.85米.
二、地质条件
1、地层情况
地层情况根据上海市岩土工程勘察设计研究院提供的详勘报告
各土层特性表表2-1
土层编号
土层名称
层底标高
范围值（m）
土层厚度
范围值（m）
容重r0
kN/m3
含水量%
室内渗透系数
Kv
cm/sec
Kh
cm/sec
①层
填土
1.94
～1.03
-2.13
1.00
～1.83
5.00
②层
粘土
0.84
～-0.70
-1.35
1.00
～1.81
2.90
17.9
37.3
1.21E-07
9.42E-08
③层
淤泥质粉质粘土
-2.93
～-4.23
-5.55
2.50
～3.67
5.50
17.3
42.5
2.33E-06
5.27E-06
④层
淤泥质粘土
-11.57
～-12.77
-13.85
6.50
～8.54
10.30
16.6
51.0
2.50E-07
3.95E-07
⑤1-1层
粘土
-14.83
～-17.06
-18.82
1.70
～4.29
6.50
17.5
41.0
8.88E-08
6.44E-08
⑤1-2层
粉质粘土
-25.33
～-28.61
-31.54
8.30
～11.59
14.60
18.0
34.0
3.47E-06
5.81E-06
⑤4层
粉质粘土
--27.83
～--31.31
-34.64
1.20
～2.79
5.00
19.6
23.1
8.52E-06
1.57E-05
⑦2-1层
粉砂
-40.96
～-41.73
-43.34
6.70
～10.20
14.90
19.0
27.4
⑦2-2层
粉细砂
-45.59
～-47.41
-49.47
4.30
～5.69
7.60
19.4
24.5
⑧1层
拈土
-55.13
～-56.02
-56.80
6.40
～8.61
10.70
18.1
34.6
⑧2层
粉质拈土
-63.66
～-64.76
-65.37
7.70
～8.74
10.00
18.2
32.6
⑨层
含砾粉细砂
-84.66
～-94.14
-107.59
20.70
～28.26
39.80
19.8
22.1
详细的参数见勘察报告
2、水文地质条件
根据上述地层情况，按其水文地质特性，本场地的地下水类型可分为两类，即：
潜水型与承压水型。
⑴潜水含水层
本场地潜水主要赋存于②、③及④层土中，其补给来源主要为大气降水，排泄方式主要为蒸发，潜水与地表水体也有较强的水力联系。
勘探期间实测场地浅部地下水见水位埋深为0.90m～1.50m（上海市年平均地下水位离地表面约0.50m～0.70m）。
⑵承压含水层
拟建场地内因古河道切割，整个场区内第⑦2-1层粉砂层顶板埋深有一定的变化，第⑦2-2层粉细砂层，因而这两层共同构成该场地承压含水层,在基坑底板开挖时,应考虑降低承压水水头,以确保基坑底板开挖的安全。
三、降水目的
根据本工程的基坑开挖及基础底板结构施工的要求，本次降水目的：
⑴加固基坑内和坑底下的土体，提高坑内土体抗力，从而减少坑底隆起和围护结构的变形量，防止坑外地表过量沉降。
⑵有利边坡稳定，防止纵向滑坡。
⑶疏干坑内地下水，方便挖掘机和工人在坑内施工作业。
⑷及时降低下部承压含水层的承压水水头高度，将其降至安全的水头高度，以防止基坑底部突涌的发生，确保施工时基坑底板的稳定性。
四、本工程降水井降压井设计依据
⑴方案设计与施工采用的规范和标准
①越洋广场岩土工程详细勘察报告和基坑围护设计方案
②DGJ08-11-1999规范《岩土工程勘察规范》
③GB50027－2001《供水水文地质勘察规范》
④JGJ/T111-98《建筑与市政降水工程技术规范》
⑤SZ-08-2000《上海地铁基坑工程施工规程》
⑥GB50296－99《供水管井技术规范》
GJ120-99《建筑基坑支护技术规程》
JGJ59-99《建筑施工安全检查标准》
⑨上海市标准《施工现场安全生产保证体系》
五、降压井布置方案
1、根据越洋广场基坑围护结构，地下连续墙的刃脚深度均进入⑤4层。
因此需对整个基坑进行第⑦层承压含水层的稳定性进行验算。
①基坑底板的稳定条件：
基坑底板至承压含水层顶板间的土压力应大于承压水的顶托力。
即：
H×γs≥Fs×γw×h
式中：
H—基坑底至承压含水层顶板间距离（m）；
γs—基坑底至承压含水层顶板间的土的平均重度（kN/m3）；
h—承压水头高度至承压含水层顶板的距离（m）；
γw—水的重度（kN/m3），取10kN/m3；
Fs—安全系数，一般1.0～１.2（为确保本工程的安全性,取1.2）；
根据本工程的勘察报告,工程场区承压含水层顶板埋深约31米,承压水含水层水头埋深为地下5米计算，承压水含水层顶板以上的水头高度为26米。
根据本工程的基坑最大开挖深度（电梯井开挖深度）为22.9米,计算基坑底板到承压含水层顶板的土层厚度8.1米。
h≤H×γs/（Fs×γw）=8.1×18.3/（1.2×10）=12.35m
因此，在基坑开挖到底板式设计标高时，承压水头应在地面下18.65m左右，能确保底板的施工安全，根据本工程的勘察报告，承压水头为5米，因此，本工程基坑开挖时，要求把电梯井范围内的承压水头降低13.65m。
①计算公式的选用
根据本工程的承压含水层的特性，本次井结构设计的是完整井，除要考虑含水层的各向异性外，还应考虑含水层有越流补给的影响，故采用下列计算公式：
S={{W（ur，）+
W[ur√（（）2+（）2）]｝
式中：
Kv、Kh—分别为含水层的垂直向和水平向渗透系数（m/d）；
Br—越流因子（无量纲）；
Q—抽水井出水量（m3/d）；
S—干扰抽水水位降（m）；
M—含水层厚度（m）；
T—导水系数m2/d，T=Kh·M；
r—观测孔或预测点至抽水井的距离（m）；
L、L1—分别为抽水井及观测井的过滤器底部至含水层顶板的距离（m）；
d、d1—分别为抽水井及观测井的过滤器顶部至含水层顶板的距离（m）；
W（Ur）—井函数；Ur—井函数自变量，Ur=r2/4at；
a—含水层导压系数（m2/d）；
t—抽水延续时间（d）；
②计算参数的选定
由于本场地无精确的水文地质参数，本次计算采用经验值。
按第⑦层得出有关参数如下：
a.单井出水量Q取600m3/d；
b.水平渗透系数Kh取4.0m/d；
c.各向异性系数Kv/Kh为0.50；
d.导水系数T取200m2/d；
e.压力传导系数a取16000m2/d；
f.越流因子Br取250；
g.含水层厚度M取18m；
h.其它参数根据降压井结构图所示意的来取值；
考虑到基坑北侧南京西路下的地铁二号线静安寺车站的地下连续墙紧贴本工程商场北侧地下室结构外墙，拟建M7线地铁车站西侧地下连续墙与越洋广场东侧围护体外侧的距离很近（6.20～13.00m），为确保降压井抽水施工时，将对周边环境的影响最小，因此采用在施工区范围的基坑内布设降压井，暂共布置11口，井号为：
Y1～Y11，井深均为51m，井的结构见“降压井井结构图”（图6）。
在进场开始施工时应先打设三口降压井，然后实测各承压含水层的水头高度和实际出水量外，并在现场做一组非稳定流的抽水试验,以获得本场地的实际水文地质参数，来验证本次布井的合理性和井结构设计的准确性，并且预测干扰水位的降深，必要时需调整井的数量和井的结构。
六、降水井的设计布置
采用围护明挖法施工时，需及时疏干开挖范围内土层的地下水，降低围护范围内基坑中的地下水位，保证基坑的干开挖施工的顺利进行。
一般根据基坑面积按单井有效抽水面积a井的经验值来确定，而经验值是根据场地潜水含水层的特性及基坑的平面形状来确定。
单井有效抽水面积a井的经验值为一般为150m2～250m2，本工程基坑总面积约17600方，根据以往的经验，本工程可取较大值250m2；
根据上述，Ⅰ区（顺作法施工区）基坑面积约11293m2，布置45口降水井，井号为J1～J45；
具体尺寸详见“越洋广场降水井点井位平面布置示意图”（图1）及“降水井井结构图”（图2～图5）。
具体的井的深度应根据相应的区域的基坑开挖深度来定。
七、降水（压）井构造与设计要求
⑴井口：
井口应高于地面以上0.50m，以防止地表污水渗入井内，一般采用优质粘土或水泥浆封闭，以隔离地表水浸入下部含水层。
⑵井壁管：
降压井和降水井的井壁管均采用焊接钢管，井壁管直径φ250mm（内径）。
⑶过滤器（滤水管）：
降压井和降水井均采用桥式滤水管，滤水管外均包一层30目～40目的尼龙网，滤水管的直径与井壁管的直径相同。
⑷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，沉淀管底口用铁板封死。
⑸填砾料：
降压井和降水井的滤水管部位采用中粗砂围填，围填部位从井底向上至滤水管顶部以上1.00m（详见井结构图），在填砾（中粗砂）以上围填粘性土止水，填至地表。
⑹填粘性土止水：
降压井内在填砾围填面以上采用优质粘土围填至地表并夯实，以隔离上部地层中的地下水进入井内。
⑺各井的结构及过滤器的安装部位见“井结构图（图2～图6）。
八、对周边环境的沉降控制措施
⑴在降水运行过程中随开挖深度逐步降低承压水头，没有抽水的井可作为观测孔，控制承压水头与上覆压力足以满足开挖基坑稳定性要求，这将使降水对环境的影响进一步降低。
⑵采用信息化施工，对周围环境进行监测，发现问题及时处理，调整抽水井及抽水流量，指导降水运行和开挖施工。
⑶及时整理基坑开挖和降水时的水位资料，建设单位有的监测资料必须及时送交我现场项目部，绘制相关的图表、曲线，以调控降水运行。
⑷将降压井布置在基坑内，一方面确保基坑内底板的安全，同时将降压井运行时，尽量减少对施工区域外建筑的影响。
九、成孔（井）施工工艺与技术要求
成孔施工机械设备选用水井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，成井工艺流程如下：
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。
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φ500mm，降压井的开孔孔径为φ550mm，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，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：
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。
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，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，井管焊接要牢固，垂直，下到设计深度后，井口固定居中。
⑺填砾料（中粗砂）：
填砾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,然后开小泵量按前述井的构造设计要求填入砾料，并随填随测填砾料的高度。
直至砾料下入预定位置为止。
⑻填粘性土：
在围填粘性土时，应将块状的粘性土碾碎（粒径≤3cm）后填入，下入速度不宜太快，围填部位见“降水（压）井井结构图”（图2～图6）。
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，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,直到水清不含砂为止。
⑾安泵试抽：
成井施工结束后，在降水井内及时下入潜水泵与接真空管、排设排水管道、地面真空泵安装、出水口水表安装、铺设电缆等，电缆与管道系统在设置时应注意避免在抽水过程中不被挖土机、吊车等碾压、碰撞损坏，因此，现场要在这些设备上进行标识。
抽水与排水系统安装完毕，即可开始试抽水。
先采用真空泵与潜水泵交替抽水，真空抽水时管路系统内的真空度不宜小于-0.06MPa，以确保真空抽水的效果。
⑿排水:
洗井及降水运行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。
一十、降水运行操作
1、试运行
⑴施工前，对全体施工人员及管理人员做好本工程施工技术交底工作，施工的关键节点作详细交底，使全体施工人员明了本工程的技术要点，有的放矢的做好本工程各项工作。
⑵试运行之前，准确测定各井口和地面标高、静止水位，然后开始试运行，以检查抽水设备、抽水与排水系统能否满足降水要求。
⑶降水的设备（主要是潜水泵与真空泵）在施工前及时做好调试工作，确保降水设备在降水运行阶段运转正常。
⑷在降水井的成井施工阶段应边施工边抽水，即完成一口投入降水运行一口，力争在基坑开挖前，及时降低围护结构内基坑中的地下水位，保证基坑的干开挖施工的顺利进行。
2、降水运行
⑴基坑内的降水井应在基坑开挖前二十天进行，做到能及时降低围护结构内基坑中的地下水位至基坑坑底以下1.00m。
⑵坑内降水井抽水时，潜水泵的抽水间隔时间自短至长，每次抽水井内水抽干后，应立即停泵，对于出水量较大的井每天开泵的抽水的次数相应要增多。
⑶降压井的运行数量，需根据基坑开挖施工工况来随时开启和调整。
⑷工地现场要备足潜水泵，数量多于井数的1～2台。
使用的潜水泵要做好日常保养工作，发现坏泵应立即修复，无法修复的应及时更换。
⑸降水运行期间，现场实行24小时值班制，值班人员应认真做好各项质量记录，做到准确齐全。
⑹降水运行过程中对降水井出水量、运行时间作好记录，并及时分析整理，绘制各种必要图表，以合理指导降水工作，提高降水运行的效果。
降水运行记录每天提交一份，对停抽的井应及时测量水位，每天1～2次。
3、降水运行的注意事项
⑴应做好基坑内的明排水准备工作，以防基坑开挖时遇降雨能及时将基坑内的积水抽干。
⑵降水运行阶段应经常检查泵的工作状态，一旦发现不正常应及时调泵并修复。
⑶降水运行阶段应保证电源供给，如遇电网停电，有关单位须提前两个小时通知降水施工人员，以便及时采取措施，保证降水效果。
⑷降水工作应与开挖施工密切配合，根据开挖的顺序、开挖的进度等情况及时调整降水井的运行数量。
4、降压井井管保护技术措施
⑴井位尽可能靠近支撑边，沿支撑的垂直向离支撑约80cm～100cm。
⑵井管口设置醒目标志，做好标识工作。
⑶随着基坑开挖深度的不断加深，井管的暴露长度不断加大，井管沿纵向与每道支撑要及时焊接钢筋加固。
⑷协同总包单位与挖机施工人员做好井管保护工作。
一十一、封井方案
考虑到基坑北侧南京西路下的地铁二号线静安寺车站的地下连续墙紧贴本工程商场北侧地下室结构外墙，拟建M7线地铁车站西侧地下连续墙与越洋广场东侧围护体外侧的距离很近（6.20～13.00m），本工程中，为降低降压井对周边建筑的影响，采取了将降压井布设在基坑范围内的措施，在基坑开挖到底后，应采取必要的封井施工，确保底板的正常施工。
封井采取在井管内先填瓜子片然后注浆再灌注混凝土的封堵方法，基本操作顺序及有关技术要求如下：
⑴当本基坑挖至设计标高后，在基坑底开挖面以上50cm处，在井管外焊一止水板，止水板外圈直径φ600mm。
⑵降水运行结束封井前，先预搅拌1.00m3左右的水泥浆，水灰比0.4～0.5。
⑶井管内填入瓜子片，瓜子片的回填高度在基坑底板以下4.00m～5.00m左右。
⑷井管内下入注浆管，注浆管的底端下入深度离瓜子片的回填高度以上1.00m左右。
⑸在井管内设置一个压板，与注浆管连接并由注浆管送入井内，压板的放置深度与瓜子片回填的回填顶部。
见“封井结构示意图”（图7）。
⑹正式注浆前井管口用钢筋作支撑，将注浆管固定，然后开始注浆，注浆时要求将水泥浆通过瓜子片的空隙渗入底部滤水管的周围将滤水管的缝隙堵死，一般要将预拌的水泥浆注完。
⑺注浆完毕，水泥浆达到初凝的时间后，抽出井管内压板以上的残留水，并及时观测井管内的水位深度或标高的变化情况。
一般观测2～4小时后，井管内的水位无明显的升高，说明注浆的效果较好。
⑻当判定已达到注浆的效果后，即向井管内灌入混凝土，混凝土的灌入高度略低于基坑底板混凝土面约10cm。
混凝土灌注结束，及时观测井管内水位的变化情况，以判断封堵的实际效果。
⑼待井管内混凝土的初凝能符合要求，并能确定封堵的实际效果满足要求后，即可割去所有外露的井管。
⑽井管割去后，在管口要用铁板焊封，管口低于基底混凝土面以下10cm左右。
⑾管口焊封后，用水泥砂浆填入孔洞抹平，封井工作完毕。
一十二、工期保证措施
1、为配合开挖施工进度，应确保成井施工、抽水试验和一切安装试抽水工作按基坑开挖的总进度要求进行施工，直至基坑顺利开挖结构底板完成后降压降水结束。
2、确保降水井在基坑开挖前20天完成成井和降水井安装工作，开始抽水。
3、施工进度计划
⑴根据钻井施工工艺的特点，单井施工要求连续施工，即从开孔到洗井不间断的作业，为加快施工进度，提高施工工效，本工程采用24小时连续施工。
依据本工程的勘察资料的分层情况及设计图纸的要求，结合本公司以往的施工经验，同时参考各种不可预见的地下障碍物及恶劣的气候因素等情况，本工程单机作业平均每1日成降水井1口，每3日成降压井2口。
⑵进度保证措施
①加强生产计划与调度措施
负责生产的项目经理在开工前编出详细的月、周施工作业计划，额定出月、周应完成的实物工作量指标，并分解落实到钻机与班组。
作业计划应明晰、准确、符合工程实际情况。
每日、周及时检查计划执行情况，如计划执行不佳，及时分析原因提出切实可行的补救措施，逐日补回。
生产进度要抓住关键，全面统筹，协调各工种相互配合，对可能影响施工进度的不利因素（如临时停电、机械故障等），要有事前对策准备，保证生产连续性，确保特殊工序的连续性。
②保证物资供应措施
后勤部门及时组织进料，保证施工顺利进行。
根据日完成工作量编制井管、砾料的需用量。
现场有专人负责与材料供应部门联系，保证材料及时供应。
动力维修保养部门要加强对机械设备运行势态进行监护管理，使机械设备的施工过程中自始至终处于良好运转状态。
③加强员工管理，调动施工人员积极性措施
按作业班组的生产计划与质量标准与文明安全生产等主要指标，拟定按日、周、月进行考核的制度，严格执行奖罚条例，使生产、质量、安全与工资所得挂钩，以更好的加强生产第一线人员的责任性和积极性，确保工程按合同工期及时或提前完成。
一十三、施工机械配备
根据公司多年来的施工经验，本工程成孔采用正循环自然泥浆造浆，泥浆护壁回转钻进成孔，钻头选用带保径圈的三翼钻头。
使用此钻头施工稳定性好，能确保成孔质量，能有效控制成孔中的缩径现象，为确保工程质量奠定基础。
根据施工顺序、设计工程量及现场用水、用电量等因素综合考虑本工程计划进1～2套钻机，本工程的主要机械设备配备见下表：
表9-1
序号
设备名称
规格型号
数量
电功（KW）
1
工程钻机
130型水井钻机
2套
37
2
泥浆泵
3PNL
2台
22×2
3
泥浆泵
85型
2台
7.5×2
4
空压机
W-1-7
1台
5.5
5
电焊机
BX1-300
1台
10
6
深井潜水泵
QX25-25-4Z
按需
7.5/台
8
潜水泵
QDX3-25-0.75
按需
0.75/台
9
真空泵
2S-185
按需
5.5/台
10
水准仪
DS-24
1台
11
测绳
100m
2根
12
自制水位计
30m
1个
13
一十四、施工组织管理
1、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。
2、项目部施工组织管理网络图
3、主要岗位人员的职责
主要岗位人员职责及劳动组织计划表表10-1
岗位
定员
主要职责
项目经理
1
本工程施工的组织者，是工程质量直接负责人，对履行合同负全责，杜绝质量安全事故，本工程一次交验合格，人员、材料、设备、工艺方法和施工等几个方面因素控制好，确保生产工序质量的稳定。
对工程的质量、安全、工期、文明生产领导责任，严格按质量计划作业指导书组织施工。
组织工程竣工验收等工作。
现场负责
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本工程施工的组织者和管理者，是工程质量主要负责人，对履行合同负主要责任，杜绝质量安全事故，本工程一次交验合格。
对人员、材料、设备、工艺方法和施工等几个方面因素控制好，确保生产工序质量的稳定。
对工程质量、安全、工期、文明生产负领导责任，严格按质量计划及作业指导书组织施工，项目经理不在时行使项目经理职责，配合工程竣工验收等工
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