C5基坑降水设计方案.docx

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C5基坑降水设计方案

一、工程概况

工程投资单位：

上海白龙港污水处理有限公司

工程设计单位：

上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司

工程监理单位：

上海上咨建设工程咨询有限公司

工程施工单位：

上海城建市政工程（集团）有限公司

项目概况：

上海市白龙港污水处理厂位于浦东新区合庆镇，北至张家浜，南部边界距凌白公路约500米，东至长江大堤，西至人民塘路，本工程为白龙港污水处理厂提标改造工程BLG-C5标西南地块布置20万m3/d生物处理设施,由B1鼓风机房、B2蓄水池、B3生物反应池、B4二沉池、B5除臭装置、B638#变配电房、B7雨水泵房、T4箱涵、进水管线等组成，其中B1鼓风机房、B3生物反应池、B4二沉池、B638#变配电房采用桩基基础，工程项目总用地面积41429.05m2，总建筑面积56629m2，结构类型为剪力墙、框架结构。

部位

结构底标高m

（计算至垫层底，垫层厚度100mm）

基础厚度（mm）

开挖深度（m）

备注

B1-鼓风机房

承台底标高-0.40

承台高度800

4.8

B2-蓄水池

底板底标高2.50

板厚500

1.9~3.1

B3-生物反应池

中间底板底标高-1.80

四周底板底标高-1.95

板厚500

板厚650

6.2~6.35

B4-二沉池

底板底标高为0.45

板厚450

3.95

3—4轴间局部部位底板底标高为-2.05

B6-38#变配电房

承台底标高2.00

承台高度800

2.4

T4-箱涵

垫层底标高0.3

垫层厚100

4.1

进水管线DN3000

垫层底标高-0.5

垫层厚200

4.9

进水管线DN800

垫层底标高-2.6

垫层厚200

7

本工程主要考虑生物反应池与二沉池基坑的降水，基坑面积约42000㎡，生物反应池基坑采取二级放坡开挖，开挖面标高为6.2~6.35m，地面标高0.000m（吴淞高程4.400）。

二沉池基坑采取一级放坡开挖，开挖面标高为3.95m，3—4轴间局部加深部位开挖面标高为6.45m，地面标高0.000m（吴淞高程4.400）。

基坑剖面如下图：

周边环境：

周围建筑物情况经现场实地踏勘，本工程现场周边环境条件及现状主要表现为：

本工程基坑东侧为原白龙港老厂区，厂区内除臭设备距离本基坑为23~24米；进水泵房距离本基坑为25米；沉砂池距离本基坑为30.4米。

图1基坑东侧构筑物图2除臭装置、进水泵房

图3进水泵房水池图4沉砂池

二、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，本次降水的目的：

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减少坑内土体含水量，防止土体在开挖过程中发生纵向滑坡，方便挖掘

机和工人在坑内施工作业。

⑶通过及时疏干基坑内地下水，防止开挖过程中产生管涌、流砂等不良现象

发生，保证施工顺利进行。

三、编制依据

Ø《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）

Ø《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）

Ø《工程建设标准强制性条文》（2013）

Ø《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）

Ø《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJ/T111-2016）

Ø《岩土工程勘察规范》（DGJ08-37-2012）

Ø《市政地下工程施工质量验收规范》（DG/TJ08-236-2013）

Ø《基坑工程技术规范》（DG/TJ08-61-2010）

Ø《上海市建设工程基坑降水管理规定》

Ø《供水水文地质手册》

Ø《基坑降水手册》

Ø江苏省地质工程勘察院

Ø相关招标、设计资料

四、场区工程地质与水文地质条件

4.1工程地质条件

（1）地质环境

土层及岩性基本特性：

据地质勘察资料,按地基土时代成因、物理力学性质特征差异，基坑土方开挖范围内土层基本岩性特征如下：

土体参数表

层号

土层名称

一般层顶埋深（m）

比贯入阻力Ps

（MPa）

抗拔系数λ

①3

吹填土

②3-1

黏质粉土

0.60～9.80

2.21

0.7

②3-2

砂质粉土

5.00～12.30

3.67

0.7

②3夹

淤泥质粉质黏土

2.95～5.70

0.59

0.7

③

淤泥质粉质黏土

7.20～18.80

0.75

0.7

④

淤泥质黏土

13.00～24.00

0.78

0.7

⑤1

黏土

20.60～31.40

1.04

0.7

⑤3-1

粉质黏土夹粉土

28.50～38.50

1.43

0.7

⑤3-2

粉质黏土与粉土互层

31.50～40.60

2.43

0.7

⑧1-1

粉质黏土

34.00～47.50

1.63

0.7

4.2水文地质条件

（2）水文环境

由于拟建工程东侧临近长江，且浅层以粉性土为主，长江地表水是地下水重要补给源，地下水水位受长江涨落潮影响较大。

根据勘探孔揭露，拟建场地内地下水类型属第四纪松散层中孔隙潜水及微承压水、承压水。

⑴潜水

潜水主要赋存于浅部填土、黏性土、粉性土中，其补给来源为大气降水，附近有众多河流，故与地表迳流互补性较强，以蒸发排泄为主，地下水位随季节、气候的变化较大。

勘察期间测得钻孔中地下水潜水水位埋深在0.50m～4.10m，相应标高在2.30m～6.08m。

按场地地形、地貌及上海地区年平均地下水位，以不利因素考虑，高水位埋深取0.50m，低水位埋深取1.50m。

⑵承压水

根据上海市长期观测资料，承压水水头高度一般均低于潜水位，承压水水头埋深一般为3.0～12.0m，随季节呈周期性变化。

本工程基坑最大开挖深度8m，场地50m深度范围内未揭露承压含水层，故承压水对本工程基坑无影响，不需降水减压。

五、降水工程难点分析与对策

根据本工程围护结构特征和拟建场地的地质水文地质特征，本基坑工程的安全极大程度上依赖于基坑降水的成功与否，这使得降水设计的可靠性更加重要。

5.1降水工程降水难点分析

（1）地质条件复杂，杂填土较厚，含水量极丰富；

（2）第

3层土为砂质土层较厚，达6米左右；

（3）本基坑面积较大，局部开挖深度较深；

5.2降水对策

由于本工程生物反应池、二沉池基坑面积大，开挖深度为3.95~6.45米不等，开挖范围内主要以砂质粉土为主。

砂质粉土的土质较差，土体含水量较高，渗透性较强，如果没有强有力的降水措施，当基坑开挖至该层土时，在水头差的作用下易发生坑壁坍塌，流砂，管涌等不良现场，对基坑开挖影响较大。

为了提高基坑的安全、可靠性，提高被动土的强度和刚度，减小围护的变形,以及我公司类似的工程降水经验，针对生物反应池宜采用真空疏干井降水的方法，针对二沉池宜采用真空疏干井+轻型井点降水的方法。

由于该基坑底在

3砂质粉土层，该层土的土体间隙水较丰富，不易疏干。

鉴于以上情况该工程管井与单（套）排井点影响半径在10.0米为宜，即按影响面积为200㎡以内考虑；

针对本工程特点，充分利用降水设计及地下水控制方面的经验，采用以下措施解决降水工程中的难点：

（1）对开挖深度约在5.0m以上的区域，开挖面位于②3层砂质粉土，考虑布置真空疏干井，用以进行降低水位、降低土体含水量；每台真空泵带3口疏干井，真空度不小于-0.05MPa。

（2）对开挖深度约3.0～4.0m的区域，开挖面位于②3层砂质粉土，考虑布设轻型井点抽水加以疏干处理。

（3）对开挖深度约1.0～2.0m区域，不考虑布设轻型井点和疏干井。

（4）开挖过程中，确保降水井的连续工作。

并有专人定时抽水，合理控制水位，确保土方的正常开挖和垫层的浇捣。

六、疏干井降水有关计算

本工程生物反应池与二沉池基坑面积约42000㎡，根据设计图纸生物反应池开挖深度为6.35米（按最大深度计算），二沉池开挖深度为3.95米，局部加深区域为6.45米，针对生物反应池采用真空疏干井降水的方法，针对二沉池加深区采用真空疏干井，另外采用轻型井点降水的方法。

按不考虑相互降水的影响，计算分析生物反应池、二沉池的降水量。

生物

反应池约25000㎡，二沉池约17000㎡

基坑抽水量的确定原则

本基坑的出水量主要包括开挖范围内抽水量与降雨量，由于对降雨量目前无资料估测，在短时期内因降雨渗入地层内的渗入量不会很大。

因此，本次对基坑的抽水量确定、井数设计与抽水泵的选择只考虑地下潜水的储存量，对于降雨量的排出，采用明排水的施工措施来解决。

6.1疏干井分析计算

为确保基坑顺利开挖，需降低基坑开挖深度范围内的土体含水量。

坑内疏干井数量按下式确定：

n=A/a井

式中：

n—井数（口）；

A—基坑需疏干面积（m2）；

a井—单井有效疏干面积（m2）；

6.1.1疏干管井数量的估算:

估算公式:

n＝A/a井

式中:

n:

井数，口;

A:

基坑降水面积，㎡;

a井:

单井有效抽水面积，200㎡。

即：

n=A/a井

在避开坑内加固和支撑位置，保证每个区域均能采用降水井进行有效降水，实际布设125口降水井；

为了正确指导疏干井的运行和实时监测潜水水位，要在基坑内布设2口潜水水位观测井。

故本工程疏干井共布置125口，潜水水位观测井2口。

6.1.2基坑内抽水量的估算

假设条件，基坑外侧的地下水不能流入基坑内;当基坑内降水后其土层中原含水量降低5%～30%。

（经验值取20%）

则Q＝V×（O.05～0.3）×W＝A×S×（O.05～0.3）×W

式中：

Q：

基坑内储水量，m3;

V：

基坑内总的潜水储水量，m3;

A：

基坑面积，㎡

S:

基坑降水深度（S＝开挖深度十降水至基底lm-原地下水位埋深0.5m），m;

W:

开挖范围内土层的平均含水量（％），取30％

由上述参数计算地下水抽水量如下;

即：

基坑：

Q＝V×20%×W＝A×S×20%×W=25000×（6.35+1-0.5）×20%×30%=10275m3；

6.1.3坑内降水井单井出水量按基合德公式计算

单井出水量q=2πrL

式中：

q：

单井出水量，m3/d;2r:

井直径，0.273m;

L:

井壁实际进水面的长度，取10m;

则q=2πrL=8.6m3/d

6.1.4坑内降水井抽水天数计算：

计算公式：

T＝Q/nq

式中:

T:

抽水天数；Q：

基坑储水量

n：

疏干井数量q：

单井出水量

即:

基坑:

T＝Q/nq=10275÷（125×8.6）≈10天；

从以上计算结果可知：

当疏干井全部开启抽水时，约10天后能将基坑内的地下水降至坑底下1米，故上述井数的布置完全满足基坑开挖施工的要求。

6.2轻型井点分析计算

为确保基坑顺利开挖，需降低基坑开挖深度范围内的土体含水量。

坑内轻型井点数量按下式确定：

n=A/a井

式中：

n—井数（套）；

A—基坑需疏干面积（m2）；

a井—单套有效疏干面积（m2）；

6.2.1轻型井点数量的估算:

估算公式:

n＝A/a井

式中:

n:

井数，单套;（每单套按10根井点管计）

A:

基坑降水面积，㎡;

a井:

单井有效抽水面积，200㎡。

即：

n=A/a井

在避开坑内加固和支撑位置，保证每个区域均能采用降水井进行有效降水，实际布设85套降水井点管；

6.2.2基坑内抽水量的估算

假设条件，基坑外侧的地下水不能流入基坑内;当基坑内降水后其土层中原含水量降低5%～30%。

（经验值取20%）