地铁深基坑真空降水施工作业指导书.docx
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地铁深基坑真空降水施工作业指导书
地铁深基坑真空降水施工作业指导书
1编制目的
明确地铁深基坑真空降水施工作业工艺流程、操作要点和相应的工艺、质量标准，以指导、规范降水施工作业。
2编制依据
（1）《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJ/T111-98）
（2）《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）
（3）《地铁设计规范》（GB50157-2013）
（4）《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300-2001）
（5）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）
（6）《供水水文地质勘察规范》（GB50027-2001）
3适用范围
（1）适用土层：
粉土、砂土、碎石土、可溶岩、破碎带等渗透系数为1.0~200.0m/d的土层。
（2）适用管径：
管井井管直径根据含水层的富水性及水泵性能选取，井管外径不小于200mm，井管外径大于水泵外径50mm。
（3）适用降水深度：
适用于降水深度大于5m含水丰富的潜水、承压水、裂隙水。
真空井管降水根据地层条件及地下水埋深不同，降水深度都受到影响，一般有效降水范围为5~40m。
4作业准备
4.1施工内业准备
（1）技术人员应认真阅读、审核设计文件并学习实施施工组织设计，澄清有关技术问题，熟悉规范和技术标准。
（2）根据现场调查和设计文件明确基坑开挖深度、面积以及水文地质情况，根据条件选定合适的井点降水类型并据此制定降水施工方案。
（3）施工前掌握施工区域地下管线的分布情况，制定施工安全保证措施，提出应急预案。
（4）对施工人员进行技术交底并进行上岗前技术培训，考核后持证上岗。
4.2外业准备
（1）组织技术力量对设计院所交的所有导线点和水准点进行导线和水准复测。
（2）施工作业层中所涉及的各种外部技术数据收集，如现场放线、水位、流速等。
（3）做好现场施工调查，了解现场地理环境、地质地貌、交通、电力线、通讯线及影响井点降水的障碍物情况。
4.3井位布置
（1）坑内降水井数量；
计算公式为：
n=A/a
式中n
——井数（口）；
A
——基坑降水面积（m2）；
a
——单井有效抽水面积（m2）；
单井有效抽水面积a一般为180m2~250m2，也可以根据土的渗流系定；基坑降水面积A一般取为基坑面积。
（2）坑外降水井布置
对于基坑外侧存在微承压水、承压水和补给水源充足的情况，为了防止基坑开挖过程中出现管涌现象，确保基坑安全，可在基坑外侧间距20米布置降压井，对于承压水头较大的部位则需要加密布置。
5人员组织
主要劳动力见表1。
表1主要劳动力
序号
工种名称
人数
备注
1
工班长
1~2
2
电工
2
3
钻机操作人员
1~2
4
普工
3~8
含抽水人员
6机具设备
据设计工程量及施工现场情况，本工程的主要机械设备配备见表2。
2S系列真空泵相关参数见表3。
表2施工主要机械配备表
序号
设备名称
规格型号
数量
设备能力
1
成井钻机
GPS-10
1台
37kW
2
泥浆泵
3PNL
2台
22kW
3
电焊机
ZXF
1台
5.5kW
4
空压机
ZV
1台
7.5kW
5
潜水泵
QDX3-25-0.75
按需
0.75kW/台
6
真空泵
2S-185
按需
5.5kW/台
7
测绳
50m
2套
注：
以上机械为降水施工常用机械，在实际施工运营过程中，根据现场情况以及物资配备情况，部分设备可能产生差异。
表32S系列真空泵相关参数
型号
极限真空
（Pa）
抽气速率
（L/S）
动力
（kW）
转速
（rpm）
进、出气口径（mm）
供水量
（L/min）
2S-3A
3300
50
7.5
1450
50
15~20
2S-6A
3300
105
15
1450
50
25~30
2S-12A
3300
210
37（22）
1450（976）
50
2S-200
3300
50
7.5
1450
50
2SK-3
3300
50
7.5
1450
50
15~20
2S-185（A）
3300
35
5.5
1450
50
10~15
2S-230
3300
70
11
1450
50
22~27
6.12S系列真空泵使用须知
6.1.1管路的安装
管路的法兰盘连接处应用热使其可靠的密合，尤其是泵的进气管路稍有不严密之处，就不能达到预定的真空度。
靠近泵的进气管必须装有闸阀，以便在停车前先行关闭，以防止泵内的水在排气管反面的压力作用下，返流到进气管甚至密封容器。
进气闸阀与泵进气口之间最好安装一个真空表，以随时检查泵是否正常，泵的供水管路上，也应装有闸阀，以便调节供水量，使其符合规定要求。
6.1.2气水分离器的安装
气水分离器应放置在地基上，若有必要改变安装位置时，应注意分离器的联接管路不得过长，转变不得过急（要求联接管路与泵进气口的距离，最高不大于半米，最长不大于2米，转变不得多于三个，否则水和气在管中流动损失必将增加，因此增加了泵排气端的压力，这样就降低了流量和真空度，增加了功率消耗）。
6.1.3起动和停车
起动：
起动前，特别是长期停车的泵必须用手转动联轴器数转（2SK-0.4/0.8可转动电机风扇），确认转子能自由转动才行。
2SK-12、2SK-20、2SK-30起动前应将泵体内的水全部放掉，方可起动。
2SK系列泵的起动可按以下顺序：
（1）关闭进气管路上的闸阀（用户自装）；
（2）开动电动机（此时应注意电机的正反转）；
（3）打开供水管路上的闸阀，供水量逐渐增加至供水量符合规定要求为止；
（4）当泵达到极限真空时，打开进气管路上的闸阀，泵开始正常工作；
（5）调整填料压盖，使水成滴为好，真空泵的极限真空下工作时，由于泵内产生物理作用而发生爆炸时，功率消耗并不增大，如发现随着功率增加而产生的爆炸声，说明泵已发生故障，此时应立即停车检查。
停车：
单独适用2SK系列两级水环真空泵时，停车按以下顺序。
（1）关闭进气管路上的闸阀。
（2）关闭供水管路上的闸阀，停水后，不应立即停泵，应使泵继续转1~2分钟，排出部分工作液。
（3）关闭电动机。
（4）如果停车时间超过一天，须将泵体底部的螺塞打开，将水放净。
2SK-P1系列水环-大气泵机组的停车：
（1）若大气泵直接安装在两级水环泵进气法兰上，可按2SK系列两级泵的停车顺序，操纵停车。
（2）若大气泵用旁通管路两级水环泵连接，并开电磁阀启闭，可先停止大气泵，再使两级泵停车。
7施工材料
（1）井壁管：
井壁管均采用焊接钢管，井管外径不小于200mm，井管外径大于水泵外径50mm；
（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。
（4）密封盖：
密封井管口，能够提供真空泵气管接入和抽水管接出口。
（5）井管外滤料：
选用磨圆度较好的砂砾拌料，滤料要保证不均匀系数小于2。
砂砾滤层具体要求如下：
用于井点降水的黄砂和小砾石砂滤层，应洁净，其黄砂含泥量应小于2%，小砾石含泥量应小于1%，其填砂粒径应符合5d50≤D50≤10d50要求，同时应尽量采用同一种类的砂粒，其不均匀系数应符合Cu=D60/D10≤5的要求；
式中d50
——天然土体颗粒50%的直径；
D50
——填砂颗粒50%的直径；
D60
——颗粒小于土体总重60%的直径；
D10
——颗粒小于土体总重10%的直径。
对于用于管井井点的砂波层，其填砂粒径以含水层土颗粒d50~d60（系筛分后留置在筛上的重量为50~60%时筛孔直径）的8~10倍为最佳。
8施工工艺流程
图1施工工艺流程图
9施工作业方法及要求
9.1施工程序
场地平整→定井位→埋设护口管→安装钻机→成孔→清孔→下井管→填砾料→安装水泵→加真空抽水。
9.2施工工艺
9.2.1施工准备
9.2.1.1测放井位
根据降水管井平面布置图测放井位，井位测放完毕后应做好井位标记，方便后面施工。
如果布设的井位存在地面障碍物，应当设法清除障碍物，以利于打井的进行。
若地面障碍物不易清除或受其他施工条件的影响，无法在原布设井位进行打井时，应与工程师及甲方及时沟通并采取其他措施，必要的时候可对井位作适当调整。
9.2.1.2埋设护口管
埋设护口管时，护口管底口应插入原装土层中，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。
9.2.1.3钻机定位
钻机定位时，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。
9.2.2成孔施工
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。
9.2.2.1钻进成孔
成孔时均一径到底；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。
如果地层地质条件较好，如主要以黏土层为主的地层，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。
对于砂砾层等地质条件恶劣的地层，成孔过程中则需要进行人工制浆。
人工造浆过程如下：
（1）原材料：
商品复合膨润土、自来水、纯碱、高粘度增粘剂。
（2）浆液指标及配合比，见表4。
表4浆液指标及配合比
新浆的配合比
膨润土（kg）
水（kg）
化学掺合剂（kg）
80
1000
4.8
项目
比重
粘度
（秒）
含砂量
失水量
（mL/30min）
泥皮厚（mm）
稳定性
PH值
新浆指标
>1.05
>22
<4
<10
1~3
≤0.02
8~9
调整浆指标
<1.15
22~30
<4
<10
1~3
≤0.02
9~10
（3）施工准备：
现场设置一套泥浆制作系统，供一至两条作业线流水施工。
泥浆系统由泥浆箱、泥浆材料仓库、泥浆拌制机械、泥浆分离设备、泥浆输送泵及泥浆循环管路结合而成。
（4）拌制流程：
泥浆搅拌采用高速回旋式搅拌机，制浆顺序见图2。
图2泥浆拌制流程
（5）成孔过程中的注意事项：
施工过程中根据监控数据及时调整泥浆指标。
如果不能满足孔壁土体稳定，须对泥浆指标进行调整。
1）在成孔过程中，泥浆由循环箱注入钻孔，边成孔边注入，保持泥浆液面距离护筒面0.2米左右，并高于地下水位1米以上。
2）清孔过程中，采用泵吸反循环，泥浆有循环箱泵入孔内，孔内泥浆抽到滤砂器，以物理处理后，返回循环池。
9.2.2.2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。
9.2.2.3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，下官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。
9.2.2.4填埋滤料
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。
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。
9.2.3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。
活塞直径与井管内径之差约为5mm，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。
空压机洗井原理如图3所示。
洗井完毕后，可以下泵试抽。
试抽成功，代表该井成孔完毕，可以投入使用。
图3空压机洗井原理示意图
9.2.4放泵抽水
井管部件连接完毕后，与抽水设备连通，接通电源，即可进行试抽水，检查有无漏气、淤塞情况，出水是否正常，如有异常情况，应检修后方可使用。
各组井管系统的真空度应保持在55.3~66.7kPa，压力应保持在0.16MPa。
9.3基坑开挖过程中降水管理
9.3.1基坑开挖过程中降水
基坑开挖后，基坑与承压含水层顶板间距离减小，相应地承压含水层上部土压力也随之减小；当基坑开挖到一定深度后，承压含水层承压水顶托力可能大于其上覆土压力，导致基坑底部失稳，严重危害基坑安全。
因此，在基坑开挖过程中，需要考虑基坑底部承压含水层的水压力，必要时按需降压，保障基坑安全。
基坑开挖前需要进行基坑降水，将基坑内部水位降至基底以下1m，方可进行基坑开挖。
对于粉砂层与粘土层渗透性的差异，可能会造成在开挖过程中开挖面以上产生“上层滞水”现象，当出现该现象时，需停止挖土，排除明水后方可继续进行开挖。
9.3.2封井原则
（1）所有降水井均应在降水井所在区域底板浇筑完毕并养护一周以上方可考虑停止抽水；
（2）由于底板可能分块浇筑，可考虑对分布在已浇筑底板且养护一周以上区域的降水井进行试停抽1~2天；但试停抽只适用于井内水位不高于当前井口的降水井，以防止井内地下水溢出；试停抽期间降水井内抽水泵不应拔除，且应确保抽水泵可以随时正常开启；
（3）试听抽期间应观测试停抽降水井内水位以及未浇筑底板或底板未至强度区域的观测井水位，以确保当前降水可以满足未浇筑底板或底板未至强度区域的降压需求；若需要满足，则延长试停抽时间，并继续保持水位观测；若无法满足要求，则必须开启预设降水井以确保基坑抗突涌安全。
9.3.3封井方案
针对后期正常出水量小于6m3/h的降压井（降压备用井、降压兼疏干井），在进行封井时，通常采用以下封井方案：
（1）当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600mm；
（2）封井前预拌足量的混凝土；
（3）用抽水泵将井内水位抽至井底；
（4）迅速拔除抽水泵；
（5）灌入混凝土至底板以下1.00m，捣实混凝土；
（6）等待混凝土初凝，并观察井内渗水情况，必要时再次下泵抽出余水；
（7）二次浇灌混凝土到底板以下约10.00cm，捣实混凝土；
（8）混凝土初凝后割除剩余井管至底板以下约10.00cm；
（9）井内稍好止水盖板；
（10）采用水泥砂浆抹平井口，至此封井完毕。
10质量控制要点
10.1一般项目
（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：
降水过程中，定期取样测试含砂量，保证含砂量不大于0.5‰；
（3）井内水位：
抽水稳定后，井内的水位应处于安全水位以下。
10.2真空管井降水施工注意事项
（1）井管系统各部件均应安装严密，不得漏气，在抽水过程中定时观测水位、水量、真空度，并应使真空度保持在55kPa以上。
（2）安装井管要垂直，并保持在孔中心，放到底后，在管四周分层均匀填砂砾或碎石滤层，并使密实，最上500mm用粘土填压。
井管高出地面200mm，以防雨水、泥沙流入井管内。
（3）管降水宜采用双电路供电，避免中途停电或发生故障时造成水淹基坑、破坏基土。
在土方开挖后，应保持降低地下水位在基底500mm以下，以防止地下水扰动地基土体。
（4）井管成孔后，应立即下井管并填入滤料，以防塌孔。
不能及时下井点管时，孔口应该盖板，防止物件掉入井孔内。
井管使用应保证连续抽水，并检查设备电源，以避免泥渣沉淀淤管及水位回升。
10.3地层地质条件不同对降水的影响
各土层之间水力联系复杂，不同区域的同一土层在渗透特性上差异大，判断相对隔水层比较困难。
从沿海地区土层分布角度而言，地质是较为均匀的，但就基坑工程的水文条件而言，各区域承压含水层与潜水含水层之间的水的联系较为复杂，且不同区域的同一土层渗透特性差异大，判断相对隔水层有一定困难，因此难以准确估计土的压缩层厚度。
往往沉降的发生是由于降水过程中压缩层孔隙水压力降低造成的，所以压缩层厚度差异直接造成了不同区域，基坑降水沉降的重大差异。
11常见问题及处理办法
11.1真空失常
（1）真空失常表现
真空度很小，真空表指针剧烈抖动，抽出水量很少；真空度异常大，但抽不出水；地下水位降不下去，基坑边坡失稳，有流砂现象。
（2）真空失常预防措施
井点管路安装必须严密。
空运转时的真空度应大于93kPa，可根据漏气声音逐段检查，在漏气点根据情况或拧紧螺栓，或用白漆（必要时加麻丝）嵌堵缝隙或用管丝扣漏气部位；在安装前应将井点系统全部管路的管内铁锈、淤泥等杂物除净，并加防护。
井点钻孔深度应比滤管底端深0.5m以上，冲孔直径应不小于30cm。
单根井点埋没后要检查它的渗水能力。
一套井点埋设后要及时试抽，全面检查管路接头安装质量。
井点出水情况和抽水机组运转情况，发现阔气相、“死井”等问题应立即处理。
（3）真空失常处理措施
井点管因淤塞而抽不出水的检查方法有：
手摸井管时冬天不暖夏天不凉；井点顶端弯头不呈现潮湿；用短钢管一端触在井管弯头上，另一端附耳细听，无流水声；通过透明的塑料弯联管察看，不见有水流动；向井点关内灌水，水不下渗。
基坑未开挖前，可用高压水冲洗井点管内淤积的泥砂，必要时拔出井点，洗净井点滤管后重新水冲下沉。
11.2水质浑浊
（1）水质浑浊表现
抽出的地下水始终不清，水中含砂量较多；基坑附近地表沉降较大。
（2）水质浑浊预防措施
下井点管前必须严格检查滤网，发现破损或包扎不严密应及时修补。
井点滤网和砂滤料应根据土质条件选用，当土层为亚砂土或粉土时，一般可选用60~80目的渣网，砂滤料可选中粗砂。
（3）水质浑浊处理方法
对始终抽出浑浊水的井点，必须停止使用。
11.3局部异常
（1）局部异常表现
井点降水局部异常，基坑局部边坡有流砂堆积或发现滑裂险情。
（2）局部异常预防措施
井点管路安装必须严密。
空运转时的真空度应大于93kPa；在水源补给较多的一侧，加密井点间距、在基坑开挖期间禁止邻近边坡挖沟积水；基坑附近地面避免堆料超载，并尽量避免机械振动过剧。
（3）局部异常处理措施
封堵地表裂缝，把地表水引往离基坑较远处，找出水源予以处理，必要时用水泥灌浆等措施堵塞地下空洞裂隙；在失稳边坡一侧，增设抽水机组，已分担部分井点管，提高这一段井点管的抽汲能力；在有滑裂险情边坡附近卸载。
防止险情加剧，造成井点严重位移而产生的恶性循环。
11.4备用应急井设置要求
（1）备用井设置
降水井在实际运行中，由于各种原因，可能出现损坏的情况，而造成降水工程的中断。
为了避免出现这种情况，在降水方案设计的时候，我们考虑在布设降水井的时候适当地布设若干口降水备用兼观测井。
（2）备用井启用
备用井在降水运行过程中并不一直使用，但当其他工作井出现问题时，就要立即启用备用井，立即将备用井投入使用，以确保降水运行效果。
（3）降水备用物资
降水井在实际运行中，由于各种原因，可能出现机械损坏的情况，而造成降水工程的中断。
为了避免出现这种情况，在进行物资配备时，应适当考虑配备降水备用物资，在现使用物资出现异常时，及时更换备用物资，确保降水运行的顺利进行。
12安全环保要求
12.1安全要求
（1）钻孔机操作时应安放平稳，防止机具突然倾倒或钻具下落，落成人员伤亡或设备损坏。
（2）已成孔尚未下井点前，井孔应用盖板封严，以免掉土或发生人员安全事故。
（3）各机电设备应由专人看管，电气必须一机一闸，严格接地、接零和安漏电保护器，水泵和部件检修时必须切断电源，严禁带电作业。
（4）成孔时，如遇地下障碍物，可以空一井，钻下一井。
井管滤水管部分必须买入含水层内。
（5）井管使用后，中途不得停泵，防止因停止抽水使地下水位上升，造成淹泡基坑的事故，一般应设双路供电，或备用一台发电机。
12.2环保要求
（1）钻井施工中，大量废弃的泥浆应经泥浆分离器处理后，运往指定的废弃泥浆的堆放场地，并做妥善处理。
（2）施工中应注意避免下井管过程中孔内溢出泥浆，应引至适当地点处理，防止污染周边环境。
（3）生活场地和施工现场的生活垃圾，应集中堆放，及时在指定地点进行处理。
（4）钻机施工噪声较大，夜间施工队附近居民造成影响，应协调好关系。
13估算指标
表5进度估算
序号
施工项目
单位
数量
备注
1
机具及材料准备
天
1~3
根据工程大小确定
2
场地平整
天
1~2
根据工程大小确定
3
钻井
m/h
3
土层
4
埋设井管或滤水管
m/h
15
根据工程大小确定
5
开挖前降水
天
5~7
根据工程大小确定
6
机具拆除
天
1
根据工程大小确定
表6费用估算
序号
施工项目
发生项目费用
备注
1
机具及材料准备
运输费
由专业井点江水队伍自备材料及设备
2
场地平整
机械费
根据工程大小确定
3
钻井
用电及人工
根据井点数量及深度确定
4
埋设井管或滤水管
用电及人工
根据井点数量及深度确定
5
开挖前降水
用电
根据降水量及降水效果确定
6
施工阶段降水
用电
根据工程大小确定
7
机具拆除
人工
根据工程大小确定
升级会员 