冷轧降水井施工方案.docx
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冷轧降水井施工方案
第一章工程概况、综述
第一节工程简介及地质条件
一、工程简介
首钢京唐钢铁联合有限公司拟在河北曹妃甸地区海边建设具有21世纪国际先进水平的特大型钢铁联合企业，工程拟分三期建设，其一期建设规模为产钢970万t/a。
建设内容包括原料场、焦化、烧结、球团、炼铁、炼钢、轧钢，完善的钢铁生产工艺系统以及相应配套的生产辅助系统。
首钢京唐钢铁联合有限责任公司钢铁厂项目拟建的第一冷轧厂工程设计年产商品卷160.7万t，其中冷轧商品卷80万吨、热镀锌商品卷63.7万吨、彩涂商品卷17万吨。
产品方案主要面向建筑板、家电板及汽车板。
全部产品以卷状态交货。
产品方案中冷轧商品卷、热镀锌商品卷、彩涂商品卷均考虑了一定数量的高强度钢。
冷轧主厂房为全钢结构厂房，其最大长度为1320m，最大宽度为234m，由原料跨1、原料跨2、酸轧跨、磨辊间跨、退火前库、镀锌前库、镀锌跨、退火跨、彩涂跨、成品跨1、2、3、4及毗邻主厂房的工艺冷润间、电气室、酸再生等辅助建筑物组成。
由垂直布置的二个冷轧原料跨和退火前库、镀锌前库将整个车间分成纵、横跨四大部如后附一。
二、厂址位置及自然条件
（一）、厂址位置
曹妃甸位于唐山市南部的渤海海湾，距唐山市80km、距首钢矿业公司120km、距京唐港60km、距秦皇岛170km、距天津新港70km、距北京市220km。
距最近的县城唐海县城40km。
（二）、地理条件
曹妃甸岛以西宽3～4km的高潮坪和狭窄的低潮坪构成。
北侧与陆地之间为浅滩，水深在0.0～0.5m之间，一般在1.0m左右，人工吹填方式形成建设用地。
场地覆盖层厚度大于50m，土层主要为粉、细沙，局部淤泥质土，属建筑抗震不利地段。
地下水与海水对混凝土具有中等腐蚀性。
厂址区地震基本烈度为7度。
（三）、自然条件
气候基本属于暖温带半湿润大陆性季风气候，其气候特征是：
四季分明，冬季寒冷干燥，春季干旱多风，夏季高温多雨，秋季天高气爽。
主要气象要素如下：
1、气温：
年平均温度：
11.3℃
年最热月平均最高温度：
27.6℃
年最冷月平均最低温度：
-8.6℃
极端最高温度：
34.1℃
极端最低温度：
-16.2℃
2、降水：
年平均降水量：
608.1mm
其中：
夏季占：
75%
春季占：
10%
秋季占：
13%
冬季占：
2%
年最大降水量：
934.0mm
日最大降水量：
266.2mm
1h最大降水量：
118.6mm
1次最大暴雨持续时间：
5天
1次最大暴雨降雨量：
530.1mm
3、降雪：
年均降雪日：
8天
降雪量：
10～15mm
历史最大积雪厚度：
24.0cm
历史最大冻土深度：
59.0cm
4、风况：
冬、春季偏北、偏东北向风；夏、秋季以南、偏西南和偏东南向风为主。
平均风速5.3m/s，常风向SSW向，次风向ENE、SSE向，强风向ENE向，最大风速25.0m/s。
5、湿度：
平均湿度71%，七月份最高达86%，一月份仅为56%。
6、雷暴：
年平均雷暴日12天，多出现在6～8月份，占全年雷暴日的70～90%。
（四）、工程地质和水文地质
1、工程地质
曹妃甸岛地处滦河冲积扇的前部，海相、陆相及海陆相交互层，多为粉、细沙，部分为粘性土层。
其下是基底岩石。
现存场地在液化土层，综合评价为中等液化。
本区域进行的大面积围海造地吹填。
吹填后对地基进行大面积强夯处理，加速地基的固结。
2、水文地质
本区域海水深度在0.5～5.0m之间，地下水与海水相通，水位变化与潮汐变化有一定联系。
水质分析结果，海水对混凝土具有中等腐蚀性；对钢结构具有中等腐蚀性；对钢筋混凝土结构中的钢筋，具有弱腐蚀性，在干湿交替下，具有强腐蚀性。
（五）地层岩性及其分布
据钻探资料，地基土主要由第四纪全新世海相沉积和第四纪上更新世海陆交互沉积的粘性土、粉土和砂土以及表层人工吹填土所组成，其地层岩性如下：
1、人工吹填土①层：
平均厚度5.49m。
主要为场区内围海造地吹填形成的，灰褐～褐色，饱和，松散稍密，成分以粉细砂为主，局部加粉土薄层。
普遍分布。
2、粉质粘土②层：
平均厚度0.45m。
灰褐色，流塑-软塑，饱和，含有机质、贝壳碎片，切面稍有光泽，为淤泥粉质粘土，属高压缩性土。
3、粉质粘土②3层：
平均厚度0.45m。
灰黑色，流塑-软塑，饱和，含有机质、贝壳碎片，切面稍有光泽，为淤泥粉质粘土，属高压缩性土。
二层厚度变化较大，局部稍有缺失。
4、粉砂③层：
平均厚度为5.23m。
灰色，松散-稍密，饱和，长石-石英质，含少量贝壳碎片，颗粒呈圆形，均粒，层间夹粉质粘土、粉土、含有机质。
普遍分布。
5、粉砂③3层：
平均厚度为5.23m。
（四）水文地质条件
1、陆地水文
沙河主河道迳流长度22.2公里。
河面宽度上游为25.0m~30.0m、下游为40.0m~55.0m。
沙河常年流量16.0m3/s。
河曲发育中等，河底坡降不大，勘察期间河水面坡降在1.11‰左右。
河底深度在4.0m~7.0m之间，一般5.0m。
本次勘察测得河水水位标高为508.77m~486.65m。
2、地下水类型
二级阶地地下水为埋藏于第四系砂、卵石层中的孔隙水，微具承压性，个别孔段在人工填土层中揭见上层滞水。
3、地下水水位
沙河中段（Ⅱ级阶地）孔隙水埋深0.7~6.85m，相应标高489.70~505.00m。
4、地下水与河水的关系
二级阶地地段地下水，因具承压性，其水位高于河水水位。
丰水期时，其补给关系为地下水补给河水；在枯水期，则由河水补给地下水。
另河床为砂卵石堤段，地下水直接受河水的影响，河水水位与地下水水位基本一致；河床为粘性土堤段，地下水水位主要受季节影响。
5、水质分析成果
本次勘察在2212＃钻孔内取水试样各一件，根据水质分析成果，地下水类型分别为：
HCO3-·C1-·SO42--Ca2+型、HCO3--Ca2+型、HCO3-·C1-·SO42--Ca2+型、HCO3-·SO42--Ca2+型；PH值为6.7~7.6。
本场地环境类别为Ⅱ类，依据《岩土工程勘察规范》（GB50021—94）第13.3.2条及13.3.3条判定：
沿线地下水对混凝土结构均无腐蚀性，沿线地下水对钢筋混凝土结构中的钢筋不具腐蚀性；沿线地下水对钢结构均具弱腐蚀性。
（五）、结论与建议
1、结论
（1）沙河现有堤基、堤身均具一定稳定性。
（2）成都市地震动峰值加速度为0.1g（相当于地震基本烈度7度），场地类别为Ⅱ类，为建筑抗震相对有利地段。
（3）沙河沿线地下水除局部地段外，均对混凝土及钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性；对钢结构均有弱腐蚀性。
（4）沙河沿线流经的二级阶地除局部近新沉积的细砂、粉土外，均可不考虑液化影响。
（5）二级阶地分布粘土为膨胀土。
胀缩等级为Ⅱ级。
属中等膨胀土。
（6）沙河中段的砂土层较厚，抗冲刷能力差，易产生渗透变形，在地震力作用下易发生液化，且在施工过程中易发生流砂现象。
无潜蚀和管漏作用。
2、建议
（1）卵石层中虽然中砂呈透镜状（如33-33`、36-36`、37-37`剖面），但由于河水的动力作用，砂土易于流失，对基础的危害较大。
因此，应对基础埋置深度以下河流最大冲刷深度范围内的中砂进行处理，即：
当厚度不大埋藏较浅时，可采用挖除置换处理；当挖除有困难时，可采用振冲加密处理。
（2）基础施工，其边坡坡度值细砂、中砂可按天然休止角计算。
粘性素填土和一般粘性土可按c、Φ值计算，也可参考下列数据：
边坡坡度允许值
土的类别
坡度允许值（高宽比）
坡高5m以内
坡高5~10m
一般性粘土（包括粘性素填土）
1：
1.00
1：
1.25
碎石土
1：
1.00
1：
0.75
（3）地基土物理力学设计指标建议值见下表：
地基土物理力学设计指标建议值表
地
貌
单
元
地
层
时
代
土名
重力
密度
γ
KN/m3
承载
力标
准值
fk
kPa
压缩
模量
Es
MPa
变形
模量
Eo
MPa
内聚
力
C
kPa
内摩
擦角
Φ
度
基底摩
擦系数
f
二
级
阶
地
Q4ml
素填土
19.0
90
4.5
26
9.5
淤泥质
素填土
18.5
60
2.0
20
2
Q3al+pl
可塑粘土
19.5
180
8.0
50
10
硬塑粘土
20.0
240
10.0
75
11
硬塑
粉质粘土
20.0
260
7.0
60
12
0.35
可塑
粉质粘土
19.6
150
5.4
38
8
淤泥质
粉质粘土
19.0
80
3.0
20
2.5
粉土
19.2
160
5.5
20
12
细砂
20.0
100
8
0
20
中砂
20.0
120
10
0
25
松散卵石
21.0
160
10
0
30
稍密卵石
21.0
350
24
0
35
0.50
中密卵石
22.0
600
35
0
38
0.52
密实卵石
23.0
800
45
0
40
0.55
K2g
强风化
泥岩
21.0
300
0.40
中风化
泥岩
22.0
500
0.50
（4）渗透系数建议值见下表：
岩土渗透系数建议值
岩土名称
渗透系数k
（m/d）
（cm/s）
素填土
<0.005
4.6×10-8
粘土
<0.005
3.6×10-7
粉质粘土
0.100
7.6×10-5
粉土
0.500
2.7×10-5
细砂
5.000
2.5×10-4
中砂
10.000
5.3×10-4
成都市卵石含水层渗透系数k值建议如下：
二级阶地含水层渗透系数k=17~20m/d
（5）成都市地震动峰值加速度为0.1g（相当于地震基本烈度6度），
场地类别为Ⅱ类，为建筑抗震相对有利地段。
沙河南段大部分中砂、细砂层属易液化土层，液化等级为中等，易发生流砂现象。
（6）河堤护堤基础施工时，除以粘性土作基础持力层地段外均须降低地下水位，卵石土层的渗透系数可取K=15.0~25.0m/d。
可采用围堰排水法、井点降水法等施工。
（7）沙河中段，地质情况变化较大，易发生液化、流砂等现象，根据现场施工实际情况，按照《堤防工程地质勘察规程》（SL/T188—96）相关要求，进行施工阶段勘察，结果详见附三。
第二节方案设计依据
1、成都市勘察测绘研究院二OO二年十一月四日《沙河河堤整治工程驷马桥至三友路段岩土工程勘察报告》。
2、成都市市政工程设计院二OO二年九月《成都市沙河综合整治工程河道工程驷马桥至府青路桥段施工设计图》。
3、《建筑桩基技术规范》（JGJ94—94）
4、《地基基础施工及验收规程》（GBJ202—83）
5、临近场地地质资料
6、《水文地质手册》
7、其他技术资料及我公司研究成果
第三节工程特点分析、降水方案选择
一、工程特点分析
该工程采用C15砼基础，M7.5水泥砂浆砌条石墙身河堤，基础顶面埋置于现状水位下2.0~3.0m。
含水层中地下水水位基本与现状水位持平。
其基顶上1m之下呈透镜状分布厚大于1.40m的细砂层，须采取降水措施方能施工。
二、降水方案选择
根据拟建场地地质条件及地下埋藏条件并结合拟建物基础型式，建议采用井点降水措施。
现地下水静止水位5.0米，基底（临岸侧）位于自然地面下6.00~8.00米，地下水至少应降至14.0~16.0米，降深达16.0米。
方能满足施工要求，保证干作业以保证质量。
第二章施工布置
第一节施工项目机构设置
该场地交通便捷，地理位置优越，施工场地狭窄，操作困难。
我公司领导高度重视，对参加现场施工人员提出严格要求，根据工程特点，以项目经理、总工程师挂帅，直接指挥现场技术生产，对各种工程进行目标控制，保证工期，保证质量顺利完成。
第二节施工力量投入
本工程由于施工期短，量较大，地质情况复杂，场地窄，操作施工困难，所以在施工安排时要全面周全考虑。
应作好组织、计划协调工作，抓住关键环节，打歼灭战。
施工人员安排如下：
凿井工人6~10名，降水掏浆4人，管理人员1名，工程师1名。
第三节施工机具投入
降水机具投入表
名称
单位
数量
备注
冲击钻机
台
1
CZ-22-1
空压机
台
1
3VF-8
电焊机
台
1
120V
水泵
台
10
100t/h
输水管
根
40
每根6米
第四节施工总工期控制
工期安排：
根据本工程的设计特点及具体情况，以及降水井施工工艺特点和工程量，结合场地窄的特点，单井（井距18~22m）深22.5米施工2天一口，在降水井施工前应作好排水管网及沉砂池的修筑，同时准备好泥浆清运车。
由于现场地下水静止水位在5.00米左右，故在降水井施工作业的同时即可进行基桩的放线定位并开挖。
完成一口降水井即可开始抽水。
要注意的是作好夜间施工作业的监督工作，以便连续作业避免井壁跨塌。
第三章降水方案设计及施工
第一节场地水文地质条件
场地地下水为埋藏于卵石层中的孔隙潜水，微具承压性，静止水位约5.0米，含水层厚约20米。
根据成都市K值（渗透系数）分布图及我们在市区多年的工作经验，确定地下降水工程采用渗透系数K=20m/d。
应注意的是现时正处在接近丰水期，水位会略有上涨。
第二节井位布置及成井工艺
一、井位布置方案
1、本工程采用管井井点降水方法。
2、管井布置方案拟沿沙河两岸布置（见附图）。
3、井深22.5m，间距18~22m。
4、单井出水量每小时100吨。
二、井工艺及管井技术参数
1、采用冲击钻进，一字冲击钻头，冲击成孔、泥浆护壁工艺，口径650mm，“一种口径，垂直成井、一道井管”的成井施工方法施工。
钻孔内下入井管和滤水管，井管必须扶正安装，保证井管位于钻孔正中，以利于填砾厚度均匀。
2、填砾：
为保证抽水井中含砂量小，填砾粒径0.5~2cm，上部可填2~5cm粒径的砾石，以便节约。
3、洗井、用空压机排浆；同时活塞拉洗。
4、孔内下入外径为φ360mm，内径φ300mm的钢筋混凝土井管与滤水管（花管），滤水管长度10~12.5米，如遇砂层部位，应下缠丝水管。
三、为保证质量，技术要求如下：
1、活塞洗井不少于1次，空压机洗井不少于8小时，同时应正吹，反吹，以增大出水量。
2、出水含砂量不超过1/5000。
3、填砾厚度不小于75mm。
4、滤水管填砾粒径0.5~1.0cm为宜。
5、钻机钻头勤焊，尺寸不小于500mm。
6、井深误差不超过20cm。
第三节施工降水技术分析
一、降水设计
1、基本参数取值
根据地质条件及地下水活动情况，采用管井井点法降水。
降水设计基本参数如下：
地下水静止水位：
H0=5.0m
管井半径：
rw=Φ/2=0.30m
含水层厚度：
H=20m（假定）
地下水渗透系数：
K=20m/d
井内降深：
S=17.5-5=12.5m
2、降水设计
（1）影响半径：
R
根据潜水井库萨金公式：
R=1.95SHK
=1.95×12.5×20×20
=487.50m
（2）单井出水量：
Q1
根据Dupuint假设，稳定流量
（2H-S）S
lg（R/r）
Q1=[1.366K]÷24
（2×20-12.5）×12.5lg（487.5/0.3）
=[1.366×20]÷24
=121.87吨/小时
由上述计算可知，单井降深17.5米时，出水量每小时121.87吨。
抽排困难，但考虑群井干扰时，出水量会减少。
（3）群井干扰时出水量Q2，假定二口降水井同时抽水，井距20.0米，则单井出水量相等。
πK（H2-hw2）
Ln（R2/rL）
Q1=Q2=÷24
π×20×（202-5.02）
Ln（487.5/0.3×20.0）
）
=÷24
=92.69吨/小时
由上式可看出：
Q1+Q2等于半径为rL的单井流量，但由于rL>
rw，在技术上打两口井比打一口井降水容易些。
根据以上计算结果，C15砼基础埋置最深时降水满足设计要求，
3、降水井身结构设计
根据成都地区降水施工经验，设计井深22.5米，井距18.0~20.0米，钻井井孔口径600~650mm，降水井井管选用内径300mm，外径360mm，每根长度为2.5米的钢筋混凝土井管。
滤管采用条孔、缠丝，填过滤豆石，内径为300mm，外径为360mm，骨架为混凝土的条孔管，开孔面积10×100mm2,缠丝直径3mm，间距3~4mm，孔隙率20%，单管长2.5米。
根据经验，22.5米井，井管为4根，共长10.0米，其下则滤水管，5根，单根长2.5米。
第四节降水排水措施
1、由于现时地下水位在5.0米左右，故可在降水井施工的同时开始河堤施工。
待降水井施工完工后立刻抽降。
2、在抽降水时，为了排水顺畅及集中管理，避免四处漫泄，采用φ120mm无缝钢管作排水管道。
3、为清洁排水，须设置沉砂池；勤掏淤砂，避免堵塞下水道。
4、为保证施工期间降水顺利进行，保证顺利施工，现场设置专业发电机组，确保连续降水。
5、抽降水采取三班倒，组成抽水小组，以便及时排除故障，连续降水。
第四章施工质量及施工安全保证措施
第一节施工质量保证措施
1、建立以项目经理为组长的质量管理小组，实行项目经理负责制。
2、采用两检两审制，即作业人员、施工人员自检和专业工程师检查制，主任工程师审查、总工程师审查制，加强质量管理程序。
3、施工凿井及降水时，人人必须注意安全，避免事故发生。
4、派专业人员负责检查凿井施工所用豆石、黄泥、焊条、混凝土井管等的质量，不合格者禁用。
第二节施工安全保证措施
1、项目上建立安全责任制，项目经理成为安全第一责任人，项目经理亲自抓安全，以安全促生产，以安全确保工期和质量。
2、加强安全意识教育及班前安全教育，强化施工人员的安全意识。
3、坑内作业人员必须正确戴好安全帽。
4、施工现场采取24小时值班制，随时观察坑内地下水情况，发现异常及时采取措施，现场抽水不得停顿，以保证基坑安全。
5、严禁酒后上班，上班穿工作服，胶底鞋，严禁穿高跟鞋，易滑动的鞋上班。
6、降水井及基坑四周设护栏，以防人员坠落。
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