深基坑的管井降水施工的方案设计的.docx
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深基坑的管井降水施工的方案设计的
微山金源煤矿新建0.45Mt/a选煤厂项目
降水专项施工方案
编制单位：
中煤建筑安装工程有限公司
编制人：
审核人：
审批人：
编制日期：
第一部分概述
1.0编制依据
①现场勘查周边环境情况
②该项目《岩土工程勘察报告》
③《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002
④《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002
⑤《地基与基础工程施工技术规范》GBJ202-83
⑥该工程基础平面图、基础详图等
⑦《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》【2009】87号文
提供的其它降水资料
2.0工程概况
拟建场地位于微山县西外环金源煤矿院内，本期拟建工程有主厂房、原煤仓、精煤仓、浓缩池、循环水池、生产办公楼等配套项目，室内外高差0.3米。
因单体工程较多，但工程基础埋深及地基处理方法较为相似，开挖坑底标高在-4.1~-6.0m之间，本次以基坑最深的主厂房为代表进行设计计算。
其它单体工程均以此执行。
3.0场地工程地质条件及水文地质条件
3.1地形地貌条件
拟建工程场地区属河湖相冲洪积平原地貌类型，地形比较平坦。
地面相对高程34.00～36.62m，相对高差2.62m。
为暖温带半湿润季风区，大陆性气候，四季分明。
历年平均气温13.7°C，冬季平均气温1.9°C，夏季平均气温27.2°C。
历年平均降水量655.2mm，水量主要集中在7～8月。
霜冻期一般在十月中旬至次年三月，无霜期200天左右。
最大冻结深度0.48m。
3.2地层结构
勘探深度范围内揭露的地层均为第四系冲洪积物，其岩性主要为粘性土和砂土，自上而下共分8层以及2个分层，分述之：
1．杂填土（Q4ml）
灰黑色,以煤渣和煤矸石为主,多数被碾压结实,未完成自重固结。
该层场区普遍分布，厚度0.50～3.00m，平均1.31m，层底标高31.75～35.62m。
平均34.21m。
2．素填土（Q4ml）
褐黄色～棕黄色,以粘土和粉质粘土为主,干强度及韧性高,可塑。
场区内大部发育，厚度0.40～3.40m，平均1.48m；层底标高32.22～34.09m，平均33.17m；层底埋深1.50～4.40m，平均2.72m。
3．粘土（Q4apl）
浅灰色,干强度中等,韧性高,光泽反应光滑,摇振反应无,含有机质,软塑～可塑。
该层在场地中局部发育，厚度0.20～1.00m，平均0.57m，层底标高32.77～33.67m，平均33.15m，层底埋深0.90～3.50m，平均2.41m。
4．粘土（Q3apl）
棕黄色夹浅灰色,干强度及韧性高,光泽反应光滑,摇振反应无,含铁锰质物及小径姜石,硬塑，局部可塑。
场区内普遍分布，厚度0.70～2.80m，平均1.98m；层底标高29.88～31.65m，平均30.94m；层底埋深2.90～6.40m，平均4.58m。
经膨胀试验，该土层自由膨胀率62.0～71.0％，膨胀率1.40～1.90％，膨胀力17～25Kpa。
5、粉质粘土（Q3apl）
浅黄色～灰黄色,干强度及韧性中等,光泽反应稍有光滑,摇振反应无,含小径姜石,可塑。
场区内普遍分布，厚度1.30～2.30m，平均1.94m；层底标高28.42～29.58m，平均29.00m；层底埋深4.90～8.20m，平均6.52m。
6、粉质粘土（Q3apl）
浅黄色～褐黄色,干强度及韧性中等～高,光泽反应稍有光滑～光滑,摇振反应无,含铁锰质物,含姜石10～20％,粒径1～5cm,硬塑。
场区内稳定发育，厚度1.80～6.10m，平均3.51m；层底标高22.86～26.89m，平25.50m；层底埋深7.50～12.50m，平均10.03m。
7、中粗砂（Q3apl）
褐黄色,饱和,砂质较纯,级配一般～较好,成分以石英、长石为主,少量暗色矿物,中密～密实。
该层底部一般发育厚约0.1～0.4m，胶结姜石层，质坚硬。
场区内普遍分布，厚度2.50～7.10m，平均4.69m，层底标高18.60～21.55m，平均19.81m；层底埋深15.00～17.50m，平均15.71m。
7-1、粉质粘土（Q3apl）
褐黄色,干强度及韧性中等,光泽反应稍有光滑,摇振反应无,含姜石10～20％,粒径1～5cm,硬塑。
场区内仅局部发育。
厚度0.40～1.40m，平均0.77m；层底标高24.27～25.89m，平均25.15m；层底埋深9.30～11.60m，平均10.80m。
7-2、粉质粘土（Q3apl）
褐黄色,干强度及韧性中等,光泽反应稍有光滑,摇振反应无,含姜石10～20％,粒径1～5cm,硬塑～坚硬。
场区内大部发育，厚度0.70～2.40m，平均1.31m；层底标高21.16～23.45m，平均22.41m；层底埋深12.30～15.20m，平均13.54m。
8、粘土（Q3apl）
棕黄色夹褐黄色,干强度及韧性中等～高,光泽反应稍有光滑～光滑,摇振反应无,含铁锰质物,含姜石10～20％,粒径1～5cm,硬塑。
场区内普遍分布，未揭穿，最大揭露厚度为8.00m。
3.3场地水文地质条件
场区内地下水水位埋深0.90～3.55m，平均2.43m，水位标高33.01～33.19m，平均33.09m。
地下水类型主要为第四系孔隙潜水，主要含水层为7层中粗砂。
其补给途径主要为大气降水和地表水体入渗，排泄途径主要为人工抽水和地下迳流。
预计水位年变化幅度约2～3m。
建议抗浮设计水位按35m标高考虑。
3.4周边环境条件
该项目场地周边开阔，无需保护的建筑物及地下管线。
4.0本工程基坑支护与降水设计着重解决的问题
基坑开挖深度为3.6~5.5m，基坑采用放坡+支护开挖方式，根据开挖深度、工程地质于水文地质条件等，该基坑工程重点为：
（1）确保基坑四周安全稳定。
（2）提出合理的支护与降水方案；
（3）为后续的施工创造良好的条件。
第二部分降水工程
1.0基坑降水方案
1.1场地及周围环境分析：
根据区域地质资料以及现场勘察情况，场区内无岩溶、塌陷、滑坡、崩塌、泥石流、采空区等不良地质现象，无全新活动断裂构造，地层基本连续稳定，地基土强度总体较好。
除2层素填土和4层粘土具弱～中等膨胀潜势外，无其它特殊性岩土发育。
场地稳定性较好。
因此本场地作为拟建场地适宜。
1.2降水方案选择
场地在勘探深度内地下水属于潜水类型，含水层为第四系冲洪积物粘性土和砂土层，勘探期间实测地下水初见水位在地表以下1.0米左右；地下水补给来源主要为大气降水及地表径流，地下水年变化幅度在2~3米间，场地历史最高水位在现地表以下0.9m，经现场勘察稳定水位在地表下1.0米左右，根据以上分析及现场实际情况采用管井进行降水。
由于影响基坑降水的因素如开挖时间、开挖次序，工期安排及整体开挖基坑的规模无法确定，因此场地基坑降水无法取得合适的边界条件，因此该工程基坑降水方案的选择应根据具体条件进行降水设计。
上部含水层为粘土、粉质粘土弱透水层组成，下部为中粗砂土含水层，中粗砂为强透水层，则整个含水层土的综合渗透系数取25m/d.
1.3基坑降水方案
根据提供的勘探报告，拟建场地在钻探深度范围内，地下水为潜水，勘察期间潜水地下水位埋深为1.0m左右。
本基坑开挖深度在自然地面以下5.50m。
在基坑开挖工程中，保证将基坑里的水位降至开挖面以下0.5m，同时保证降水在达到设计要求同时，控制水位降深和降水速率，减少降水对周边原有建筑物的影响。
根据本工程场地环境、工程地质水文地质条件等情况。
本项目参照本地区经验采用管井降水降水方案。
沿基坑四周布设管井。
勘测期间水位埋深1.0m左右，基坑开挖5.5m深，因此需要采取降水措施，拟采用大口径管井降水的方法将水位降到基坑底部0.5m以下。
1.3.1采用管井基坑降水管井施工
1．管井成井流程
配套安装
图6管井成井流程图
2．管井施工方法
（1）管井定位
测量人员根据降水井的设计位置测设实际井位，并参阅基础施工图纸，适当调整井位。
井位偏差小于50cm。
（2）挖井口、安装护筒
根据测设的降水井的位置，采用人工开挖井口，井口直径为550mm。
开挖深度为0.8m，安装高0.8m的钢护筒，护筒的安装位置必须准确。
（3）钻机成孔
采用正循环钻机成孔，一钻到底，井孔要求圆、直，垂直度＜1%。
钻机就位必须准确，钻杆必须要垂直，钻机底座必须牢固。
在钻至设计深度以后停钻。
用清水置换井内泥水即洗井，并测定孔深，满足孔深要求之后，撤机。
（4）下井管
井管采用无砂混凝土滤水管，水位以下包缠尼龙网，缓缓下放，当井管与井口相差200mm时，接上节井管，接头处用尼龙网裹严，以免挤入泥砂淤塞井管，竖向用竹条和铁丝固定井管。
为防止上下节错位，在下管前将井管以井方向立直。
吊放井管要垂直，并保持在井孔中心，为防止雨污水、泥砂或异物落入井中，井管要高出地面不小于200mm，并加盖或捆绑防水雨布临时保护。
（5）填滤料
井管下部2米为沉渣段，其与孔壁之间用粘土封填；上部井管为滤管，滤管与孔壁之间用滤料填充，填砾料时，滤料沿井管外四周均匀填入，保持连续。
要避免填料速度过快或不均造成滤管偏移及滤料在孔内架桥现象，洗井后滤料下沉及时补充滤料，要求实际填料量不小于95%理论计算量，填料至自然地面，经洗井之后，密实后及时填补滤料。
降水井运行时，随水位下降，滤料会产生一定沉陷，及时采用粘土封闭。
（6）洗井
下管、填料完成后立即进行洗井。
采用潜水泵反复进行抽洗，直至水清砂净。
（7）设置水泵
水泵规格4.0kw离心式水泵，共计准备8台，扬程24m，流量10~30m3/h，在安装前，必须对水泵本身和控制系统做一次全面细致的检查，在地面试转3min～5min后，若无问题，方可进行安设。
安装完毕应进行试抽水，满足要求方可转入正常工作。
3．管井布井参数及质量要求
（1）采用机械成井，参见降水井点平面布置图（具体位置由现场而定），管井定位偏差小于200mm。
（2）降水井孔径为Φ550，滤管外径为Φ450的无砂水泥管，周围滤料填充，滤料选用颗粒均匀、无泥砂污染的、粒径为3－5mm的米石。
井深为18m。
（3）降水自井口以下全部设为滤水管。
（4）抽出的水含砂量不超过1/5万，长期运行期间不超过1/10万。
（5）钻孔时一径到底不留沉渣，井孔要求正、圆、直、孔斜率＜1%，下管时井管居中，不偏不斜。
（6）严格控制水位，定期观测，使水位平稳，缓慢下降，防止过快造成不均匀沉降，影响周边稳定。
4．水位观测井
观测井设置要求：
基坑中心设计1眼，井深18m，井的其他设计参数与降水井相同；观测井周边要用砌砖围起来，封盖好，防止落入杂物堵塞。
（1）观测要求：
①记录观测水位，每天观测一次并记录数据。
②标尺要垂直放在孔中，读数时视线与标尺刻度垂直。
（2）注意事项：
①超前设置观测井，及时观测水位变化情况是否影响土方开挖；②水位观测，每天记录观测数据，观察排水井水量，含砂量大小，如有异常，及时反馈信息，加以调整；③注意观察基坑边坡动态，及时反馈信息，修正方案，确保基础施工顺利进行。
④定期检修抽水设备，保障降水正常进行。
1.4基坑降水方案设计计算书
由于基坑较深、面积较大，本次按照主厂房考虑基坑降水方案，其余基坑可参照主厂房管井间距布置。
一、管井计算
管井井深16m，因主要含水层为第7层饱和中粗砂层，平均厚度4.69m，下部滤水长定为6m，井底进入渗透系数较小的第8层粘土（Q3apl）层，则按潜水型完整井计算，，管井外径0.45m，内径0.3m，四周布置在距离基坑边缘2m处。
根据勘察报告提供的资料，综合考虑土层渗透系数取K=25m/d，降水至基坑中心坑底下0.5m处，其水位降低值S=5.0m。
1．计算基坑等效半径x0。
根据平面布置可知，基坑在长度方向的最大尺寸是53.1m，宽度方向
尺寸为27.1m，基坑长宽比不大于5，可按基坑面积大小的等效圆计算基
坑等效半径。
经计算，管井布置所围基坑面积为1820.16m2，故由公式得基坑的等效半径为：
式中：
x0——基坑等效半径；
F——基坑面积，m2。
2．抽水影响半径R
基坑中心处水位降低值为5.0m，含水层厚根据提供资料I含最大为15.50m，则抽水影响半径为：
式中：
R——抽水影响半径；
S——水位降低值，m；
H0——含水层厚度；
K——渗透系数，25m/d。
3．基坑系统总涌水量
整个管井降水系统的总涌水量按非承压完整井计算，总涌水量为：
=4926.37m3/d=0.0570m3/s
4．管井单位长度进水量
5．管井滤水器总长度计算
管井滤水器总长度L=Q管/q管=53.40m
6．管井数量计算
群井抽水单个管井过滤器浸水部分长度按下式试算确定：
式中，Q——管井系统总涌水量（m3/d）；
H——抽水影响半径为R的一点水位（m）；
——管井个数（根）；
——假想半径（m）；
——管井半径（m）；
取基坑中心处的H=15.5-5=10.5m，当管井数量为7时，
此数值符合
＞Q管/q管=53.4m的要求。
由于本地土层不均质，综合渗透系数取定有一定的偏差，根据经验，当井距超过15m时，在排水时虽能满足总排水量要求，但为了降水均匀。
故管井应在整个基坑范围内均匀布设8眼井，根据此计算理论，原煤仓、精煤仓、浓缩池、循环水池、生产办公楼等其他单体工程相应布设井点，平面布置详见附图
7、水泵的选择
单井出水量q=Q总/n=4926.73/8=615.84m3/d/24=25.66m3/h
查表得，采用2B-31型离心式水泵满足要求
1.5现场排水总管的选择与布设
根据本项目情况，现场降水时间较长，必须将水泵抽出的地下水，源源不断有组织地排出施工现场，应建设单位的要求，所有抽出的地下水必须进入煤厂院内的污水处理池内，因现场单体工程较多，避免影响施工现场的交通，采用Φ800的砖砌检查井作为地下水收集点，排水总管选用DN400砼管埋设于地面以下布设于基坑周围，将地下水排出，具体布设见附图二。
1.6
施工安全及文明施工措施
1.6.1施工安全
工地施工应遵照国家颁发的《建筑安装工程技术规程》，确保安全，并注意以下安全事项：
①施工现场要平整，脚手架搭设要牢靠。
防止钻机及其它机械设备工作时发生倾斜、滑动等现象。
②进入工地须戴好安全帽、穿劳保鞋，高空作业还须系好安全带。
③机器设备须有专人负责，非操作人员禁止上机操作。
④工地拆接电必须由电工操作。
机械设备必须接地线避免发生漏电伤人现象。
⑤拆卸钻杆人员必须带手套工作，且绝对听从钻机操作工的指挥。
⑥注浆过程中，孔口操作人员必须带好防水镜，头部戴好防护罩、穿好工作衣，以免注浆管爆裂时浆体伤人。
⑦安检人员随时检查工地文明施工情况，并及时反馈到项目经理。
⑧施工人员都必须服从命令听指挥，加强纪律，按操作规程作业。
出现违章事故者，必须追查责任，赏罚严明。
1.6.2文明施工
①工地材料堆放要明确标示，严禁不同材料混放。
②材料与半成品要严格区分。
③交叉作业时要协调好，严禁从高空乱扔乱掷。
④遵守机械设备的操作程序和安全操作规则，严禁野蛮操作。
⑤遵守业主单位的各项规章制度，服从甲方和监理单位的管理。
第三部分施工配合及进度
1.0基坑降水、挖土、支护施工总体部署
本工程基坑降水、挖土、支护三者紧密相关，施工时要密切配合，根据基坑深度及支护和降水的施工工艺，先进行管井的施工，超前降水，待地下水位降至基底0.5m以下且水位稳定，土方固结后，再进行挖土、支护工作。
2.0工期进度
2.1施工工期
降水净工期90天，不含其他不可抗拒因素，否则工期顺延。
2.2施工组织管理机构（详见附图一）
投入本工程项目主要管理人员
序号
职务
人数
职称
专业
1
项目经理
1
工程师
工民建
2
技术总负责
1
工程师
工民建
3
质检员
1
助工
工民建
4
安全员
1
助工
工民建
5
材料员
1
工程师
工民建
6
施工队长
1
工程师
工民建
项目组织机构管理架构图
资
料
室
附图一
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