深井降水1122.docx
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深井降水1122
上海物联网中心技术研发中心一期工程
基 坑 降 水
施
工
方
案
编制单位：
编制日期：
2010年11月
目录
一 工程概况1
1.1、基本概况1
1.2、结构概况1
1.3、基坑周边环境1
二 工程地质及水文地质条件4
2.1、工程地质条件4
2.2、水文地质条件4
三 基坑降水方案5
3.1、编制依据5
3.2、降水目的及方案选择5
3.3、深井井点降水特点6
3.4、深井降水有关计算6
3.5、平面布置8
3.6、井身结构8
四 施工组织9
4.1、施工管理机构设置9
4.2、管理人员配置及劳动力组织9
4.3、施工机械、设备配备10
五 施工进度计划10
六 施工方法11
6.1、深井施工11
七 降水运行管理15
八 降水注意事项16
九 质量、安全及文明施工保证措施16
9.1、质量保证措施16
9.2、安全措施17
9.3、文明施工措施18
十 基坑开挖应急措施18
十一 施工配合18
十二 季节性施工措施19
12.1、雨季施工技术措施19
十三 技术资料整理汇总19
附件：
基坑降水平面布置示意图 1张
深井井身结构剖面图 1张
一 工程概况
1.1、基本概况
1）、工程名称：
上海物联网中心技术研发中心一期工程基坑降水
2）、建设单位：
中科院微系统与信息技术研究院
3）、地理位置：
拟建工程位于上海市嘉定区城北路235号，项泾路以东，轨道交通11号线以南，城北路以西，研究所嘉定园区以北。
4）、围护设计单位：
中船第九设计研究院工程有限公司
1.2、结构概况
1）、本工程主体结构
本工程拟建建筑物为2幢13层技术研发中心A、B楼，1幢16层专家流动公寓，1幢10层研究生公寓，建筑高度37~57m，采用框架、框架-剪力墙结构；地下部分设计为2层，主要用途为车库。
本方案为该项目地下室基坑深井降水施工方案。
2）、基础形式：
桩筏基础
3）、基坑规模及开挖深度：
本基坑周长约561m，开挖面积约14348m2，±0.000相当于绝对标高4.750m。
本基坑大面积开挖深度为9.20m。
1.3、基坑周边环境
本项目位于嘉定区城北路235号，项泾路以东，轨道交通11号线以南，城北路以西，研究所嘉定园区以北，具体位置见卫星鸟瞰图。
基坑范围
周边环境经过现场踏勘，分述如下：
基地北侧：
基地北侧为轨道交通11号线，与本工程地下室沿线外墙基本平行走向，高架承台结构距离本工程围护墙约41m，11号线为高架、桩基承台结构型式，采用钢筋砼桩基础。
该侧目前道路名为拥军路，道路简单、规模较小，今后将规划市政道路城平路，基坑开挖期间无管线分布。
现场图片如下：
基地东侧：
基地东侧为市政道路城北路，距离基坑很远，道路边线距本工程围护内边线约108m；基坑开挖对该侧市政管线影响很小。
现场图片如下：
基地南侧：
基地东南角有1幢2层的建筑物，目前作为研究所内部食堂使用，建筑物距离基坑围护内边线约30.6m。
基地南侧为目前研究所办公区域，区域内的建筑物距离围护结构较远，外墙离本基坑约65.4m；研究所内部管线均分布于该侧，最近的煤气管线距离围护结构约56.5m。
基地西南角有硅酸盐研究所的1幢2层、1幢3层的建筑物，距离基坑最近的3层建筑与围护结构之间约6.7m，稍远的2层建筑物与围护结构之间约16.7m。
基地西侧：
西侧区域目前无建筑及管线分布。
二 工程地质及水文地质条件
2.1、工程地质条件
1）、地形地貌：
拟建场地位于上海市嘉定区，属滨海平原地貌类型。
场地内地势较平坦。
2）、地基土的构成与特性：
根据勘察报告可知，拟建场地在所揭露的深度范围内的地基土主要由粘性土、淤泥质粉质粘土组成。
与基坑支护及降水相关的地层及其主要特性如下表所示。
基坑围护设计参数一览表（勘察报告）
层号
土层
名称
重度γo
固结快剪
峰值
渗透系数
压缩模量
kN/m3
C
（Kpa）
φ
建议值
ES0.1~0.2
MPa
K（cm/s）
②1
粉质粘土
18.6
21
18.0
2.0E-06
4.41
②2
粉质粘土
18.1
19
18.0
2.0E-06
4.17
②3
粘质粉土
18.6
8
27.5
2.0E-04
7.96
③
淤泥质粉质粘土
17.1
13
12.5
9.0E-05
2.23
③t
淤泥质粉质粘土夹粉土
17.0
14
15.0
2.0E-05
2.35
⑤1
粘土
17.6
15
13.0
2.0E-05
3.42
⑤2-1
粘质粉土夹粉质粘土
18.2
9
25.0
4.0E-05
6.63
3）、不良地质现象：
拟建连廊场地处有一人工开挖水塘分布，塘内水深1.4~1.6m，浜底无淤泥，对本工程基坑无影响。
2.2、水文地质条件
1）、浅层地下水
本拟建场地浅部土层中的地下水属于潜水类型，其水位动态变化主要受控于大气降水和地面蒸发等。
本基坑设计取地下高水位在地面以下0.5m处。
场地附近无污染源，本场地地下水对混凝土具有微腐蚀性。
1）、深层地下水
本工程基坑开挖深度为9.20m，基坑底部以下的土层为⑤1、⑤2-1、⑤2-2、⑤4、⑦、⑧层土，其中②3层粉性土属浅部潜水层，⑤1、⑤4及⑧层为粘性土，属于隔水层；⑤2及⑦层土属承压水含水层。
根据上海地区承压水头长观资料，其承压水头埋深一般在3～11m之间，呈周期性变化。
若按最不利情况考虑，即按承压水头埋深3.00m、地下室开挖深度9.20m、⑤2层顶板最高埋深为22.00m左右，通过计算，Pcz/Pwy≥1.05；另外，电梯井位置挖深11.80m，基坑底部土体抵抗承压水同样也可满足要求。
因此，本工程⑤2层土中的承压水对基坑底部无影响，而⑦层土埋藏较深，其承压水对基坑底部亦无影响。
详细资料见本工程《岩土工程勘察报告》。
三 基坑降水方案
3.1、编制依据
1）、本工程岩土工程勘察报告；
2）、现行相关规程和规范：
（1）《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）
（2）《建筑工程质量检验评定标准》（GB50300-2001）
（3）《基坑工程设计规范》（DBJ08-61-97）
（4）《地基基础设计规范》（DGJ08-11-99）
（5）《地基处理技术规范》（DGJ08-40-94）
（6）《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120--99）
3）、本工程《岩土工程勘察报告》
4）、我公司在该地区类似工程中的成功经验；
3.2、降水目的及方案选择
本基坑大面积开挖深度为9.20m。
降水目的为：
1）、根据分层开挖施工进度，分层降低基坑内地下水位到基坑开挖面以下1m，为基坑开挖提供良好的干施工环境，以保证施工机械和工作人员的顺利作业。
最终将地下水位降低到基坑底1.0m以下。
2）、通过及时疏干基坑内地下水，改善基坑开挖的土体性状，提高土体固结强度，为稳定边坡、减缓基坑的变形，满足施工要求的目的。
3）、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。
本基坑上部土层均为粉质粘土和淤泥质粘土层，具有聚水、保水性强，渗透系数小，出水量较小等特点。
综合降水效果、施工方便程度、降水工期、成本等因素，本基坑降水采用真空深井降水。
3.3、深井井点降水特点
深井井点降水是在深基坑埋置深于基底的井管，通过设置在井管内的潜水电泵将地下水抽出，使地下水位低于坑底。
本法具有排水量大，降水深（>15m），不受吸程限制，排水效果好；井距大，对平面布置的干扰小；可用于各种情况，不受土层限制；成孔（打井）用人工或机械均可，较易于解决；井点制作、降水设备及操作工艺、维护均较简单，施工速度快；如果井点管采用钢管、塑料管，可以整根拔出重复使用；单位降水费用较轻型井点低等优点；但一次性投资大，成孔质量要求严格；降水完毕，井管拔出较困难。
适于渗透系数较大（10～250m/d），土质为砂类土，地下水丰富，降水深，面积大，时间长的情况，降水深可达50m以内，对于有流砂的地区和重复挖填土方的地区使用，效果尤佳。
由于上部潜水层的渗透性较差，在抽水过程中靠地下水的高差（重力作用）要在短期内将地下水抽汲出比较困难，因此在降水井内抽水时的同时，应辅以真空泵抽气，真空深井井点的真空泵开动后，可使井管内及井点周围形成部分真空，可加快土层中的地下水向井内的径流速度，增加水力梯度并改善周围土的排水性，使得沉井井点在低渗透系数的粉砂，粉土和淤泥质粘土中亦能有较好的降、排水效果。
3.4、深井降水有关计算
本基坑围护采用三轴深层搅拌桩做为止水帷幕，隔断了基坑内地下水与基坑外地下水的水力联系，因此降水不考虑周围地下水的补给。
1）、基坑内抽水量的估算
本基坑的出水量主要包括地下水的储存量与降雨量，由于对降雨量目前无资料估测，且根据上部潜水含水层的透水性较弱的特性，在短时期内因降雨渗入地层内的渗入量不会很多，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。
地下水容积储存量计算式：
W=μ•V或W=μ•A•h
式中：
W—容积储存量（m3）
V—含水层体积（m3），V=基坑面积A×降水深度h（即潜水静止水位至基坑底板以下1.00m）；
μ—含水层的给水度，取：
μ=0.02。
基坑面积A=14348m2。
降水深度h=基坑开挖深度9.2m＋1.00m－静止水位0.50m=9.25m。
由上述参数计算地下水容积储存量如下：
W=μ•A•h=0.03×14348×9.25≈3982m3。
2）、坑内降水井数量n的计算
降水井数量n=A/a井
式中：
n—井数（口）；
A—基坑降水面积（m2）；
a井—单井有效抽水面积（m2）；
根据我们的降水施工经验，在上海地区第⑦层以上的以粘性土为主的潜水含水层的特性单井有效抽水面积a一般为200~250m2，但从本工程场地内的地层分布情况来看，在基坑开挖深度范围内分布的淤泥质粘土层厚度大，该层含水量大，渗透性差，降水效果不明显，为提高降水疏干效果，降水井需加密，故取200m2；
即：
n=A/a井
n=14348/200≈72（口）
由于基坑成不规则图形，实际布置75口降水井。
为方便地下水位的监测，了解和掌握降水运行效果和进程，在基坑内布置8口水位观测井，故本基坑深井布置总数为83口。
详见附图所示。
3）、坑内降水井工作量设计结果分析
（1）、日抽水量计算
由于粘性土的弱透水性，地层中的地下水向井内渗透的速度非常慢，根据我们长期的降水经验，结合本次降水井井结构、地层情况，真空深井单井在该地层中24小时的最大出水量约为3.5m3，则总出水量为：
Ｑ=3.5m3/d/口×75口≈260m3/d
（2）、抽水天数计算
抽水天数t=总储存量W÷每天抽取的出水量Q=3982÷260≈16天
从以上估算结果可知：
当75口降水井全部抽水时，约24天后就能将基坑内的地下水疏干，因此，上述井数的布置完全能满足本次基坑的干挖土施工的要求。
3.5、平面布置
深井布置距离基坑围护结构一般控制在8.0m左右，井与井之间距离正常控制在15.0m，平面呈棋盘式布局，布置的位置应避开工程桩、围护支撑及主体结构墙体、柱、梁等部位，便于固定和抽水管理。
详见“基坑降水平面布置示意图”。
3.6、井身结构
1）、深井深度确定：
降水深度控制在基坑底1.0m以下，本基坑最大开挖深度为9.2m，为确保基坑内土体含水的减排，井深确定为15.50m。
深入基坑开挖面以下6m左右。
2）、井管、滤水管设置：
根据开挖深度范围内土层分布情况，地表下3m以上设置3.0m长井管（考虑0.5m井管出露地表），其下滤水管长2m~4m，按基坑内的支撑标高或板梁标高间隔设置，基坑底以下设置3.5m长滤水管，滤水管之间用1.0m~1.5m长同径井管连接，以方便开挖后的继续运行降水。
井管底部滤水管以下设置1.0m长的沉淀管，以防止杂质沉淀后堵塞滤管和汲水管路。
井管及滤水管直径Ø140，滤水管采用桥式滤水器，滤水管外包二层60目的尼龙纱网，沉淀管管底用钢板封闭。
深井井口高出地表面0.50m，以防止地表污水渗入井内。
详见深井井身结构图。
3）、滤料：
地面以下2.50m以下部位围填中粗砂做为过滤层。
4）、井口密封：
为防止地面污水的渗入及确保真空效果，在砾料的围填面以上必须采用优质粘土围填至地表并夯实，并做好井口管外的封闭工作，密封井段长度为2.5m。
5）、深井施工参数：
深井成孔直径为500mm，成孔深度约为15.5m，井管直径140mm，井底1.0m为沉渣预留段，以贮存清孔后到下管前间隙时间的沉渣，确保井管安装深度。
6）、真空泵设置：
配备30台真空水泵分布在基坑四周，每台真空泵各连接3口疏干井,真空泵接上之后连续不断的集水和抽水，以保证井内有真空，无积水。
具体详见“井身结构图”
7）、其他事项：
（1）在降水井、潜水泵、管路等安装完毕正常抽水条件下，预降水约3~4周，即可进行首批土方开挖。
在土方开挖的同时，继续进行降水，将水位降到每层土方开挖面以下1m。
（2）井位布置在具体施工时应避开工程桩和主体结构柱、梁、墙体等部位，同时尽量根据相应的区域的基坑开挖深度来定。
降水工作还必须与土方开挖施工密切配合，根据开挖的顺序，开挖的进度等情况即使调整疏干井的运行数量。
（3）在基坑四周，每3~5台泵设置一个电箱进行供电，排水集中排放在坑边的沉淀池内沉淀净化后再排放到市政排水系统。
四 施工组织
4.1、施工管理机构设置
为保证工程顺利进行，加强现场管理，施工中必须有一套完整和行之有效的管理体系，为此我公司针对此工程成立了施工组织管理体系（见下图）。
技术组
深井施工班
项目管理
施工组
降水观测班
后勤组
后勤辅助班
4.2、管理人员配置及劳动力组织
深井降水主要管理、施工人员见下表
岗位工种
主 要 职 责
人数
工程总负责
全面负责工程协调、质量、进度、安全、文明施工等
1人
技 术 员
施工和降水管理技术指导、检查、监督、工序验收等
1人
施 工 员
施工组织和进度控制，施工安全和技术指导
1人
钻 井 工
井点施工
6人
辅 助 工
辅助施工
4人
降水观测管理
抽水系统的日常维护、抽水效果观测
2人
电 工
施工用电及用电安全管理
1人
合计
16人
4.3、施工机械、设备配备
本次施工涉及的主要施工机械及材料配备见下表
主要机械设备配备表
序号
机械设备名称
规格型号
单位
数量
单机功率
备注
1
水井钻机
GXYL－100
台
2
15Kw
2
泥浆泵
BW200
台
2
15Kw
3
真空泵
JSJ-60
台
30
7.5Kw
4
井管
Ф140
M
500
5
井管
Ф48
M
350
6
滤管
Ф140
M
1000
7
移动电箱
40A
只
6
8
移动电箱
15A
只
20
9
滤砂
中粗
m3
350
10
冲孔水枪
套
1
3.5Kw
11
滤网
60目
m
3000
12
钢丝软管
若干
注：
上述设备投入时按现场施工需要及时调运进场。
五 施工进度计划
轻型井点每天可完成一套的安装，深井每天可完成约4口，全部完成施工任务约需20天左右，详细施工进度计划见下表
施工进度计划表
阶段
工作量
施 工 进 度（22个工作日）
1天
20天
根据基坑施工需要且不宜少于2周
降水运
行、观测
1天
人员设备进
场施工准备
深井施工
83口
预降水
观 测
降水
管理
人员设备出场
说明：
井点安装完成一口（套），即运行一套，及时进行降水管理。
六 施工方法
6.1、深井施工
1）施工工艺
深井施工采用回转钻机钻进、自然造浆护壁成孔、活塞法洗井、潜水泵汲水的成井工艺，该施工工艺主要流程如下图所示：
井点测量定位
挖井口、安护筒
钻机拼装试运转
钻机就位
钻孔
清孔
回填井底砂垫层
加工、检查井管
吊放井管
回填井管与孔壁间的砂砾过虑层
洗井
安装抽水设备
试抽水
降水运行及降水管理
降水完毕拔井管
封井
2）、施工方法
深井施工顺序须和挖土施工的先后顺序相适宜，具体在开工前与有关单位协商确定。
（1）、定井位
根据深井平面图和基坑围护平面图定出孔位，平面布置时按200m2左右基坑面积布置一口深井，如果在放样时遇到地下障碍物，应予以清除，如果井位与工程桩、有冲突时，应根据现场情况做适当调整。
（2）、护筒埋设
在井位处预先埋设Ø600钢制孔口护筒，护筒必须周正、垂直，护筒底部进入老土不少于200mm，护筒与周边土体之间的环状间隙必须用粘土分层回填并夯实，以防孔口坍方，并在一侧设溢浆口与泥浆槽相连通。
（3）、钻机就位
钻机安装应稳固、周正、水平，天车中心与钻机转盘中心、井位中心三点在同一铅垂线上。
（4）、成孔
采用回转钻钻孔，自然造浆护壁，泥浆循环排渣的施工工艺，开孔孔径为φ500mm，一径到底，成孔时应控制泥浆的比重在1.15～1.25之间，对易塌、易缩径地层，应灵活掌握泥浆比重，以防塌孔、缩径现象发生。
要确保成孔的垂直度，开钻前应检查钻杆的垂直度，确保安装井管和成孔同心。
（5）、清孔换浆
钻孔深度达到要求后，立即将钻头稍提离孔底约200mm，逐渐调整泥浆性能，并用低速回转进行正循环清孔，当孔内杂物和沉淤逐渐被置换出孔外，泥浆比重达到小于1.05时，可结束清孔。
清孔工序是成井质量好坏的关健工序，因此必须认真对待，质量不合格不得进入正道工序。
（6）、安装井管
清孔后应立即安装井管（φ140铁管），以防坍孔；下管时在井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。
用卷扬机分段下设，分段焊接牢固、密封，直下到距井底以上1.0m处。
井管安放时上下节对接同心，保持垂直并位于井孔中间；井管顶部比自然地面高500mm左右。
下井管过程应连续进行，不得中途停止，如因机械故障等原因造成孔内坍塌或沉淀过厚，应将井管重新拔出，扫孔、清孔后重新下入，严禁将井管强行插入坍塌孔底。
（7）、填滤料
深井井管沉放完成后，及时在井管与土壁间填充中粗砂滤料，砂砾滤料必须符合级配要求，将设计砂砾规格上、下限以外的颗粒筛除，合格率要大于90%，杂质含量不大于3%；填砾时不得用装载机直接填料，应用铁锹人工在孔口象限点对称下料，以防分层不均匀和冲击井管，填滤料要一次连续完成，从底填到井口下1.5m。
为确保出水畅通，井管四周滤料必须均匀，最终投入滤料量不应少于计算量的95％。
（8）、井口封闭
在采用粘性土封孔时，为防止围填时产生“架桥”现象，围填前需将粘土捣碎（粒径小于3cm为宜）后填入。
围填时应控制下入速度及数量，沿着井管周围按少放慢下的原则围填。
然后在井口管外做好封闭工作。
（9）、洗井
采用“泵放入井底抽水法”洗井，即成井完毕后立即下入高扬程底吸式潜水泵至井底抽水，如井内有沉淀，可在水泵抽水的同时人力上下串动水泵，扰动井内沉淀让水泵带出，直至水泵能下到井底。
井内水抽干后拔出水泵，以防井外细颗粒进入井内造成埋泵，待井内水位上升至井管上口时重复上述操作，直至井内没有新的沉淀并且出水常清。
在成井质量良好的情况下上述操作基本不会超过5次。
洗井应在下完井管、填好滤料、封口后8h内进行，一气呵成，以免时间过长，井壁泥皮逐渐老化，难以破坏，影响渗水效果。
真空泵和潜水泵同时开启至挖土施工开始结束。
（10）、抽水设备安装
真空泵安装在基坑边，通过真空水管与井管接通，把真空水管放至井底，待井内的水被抽干后再开始抽空气使管内形成真空，使井管周围的水在真空负压作用下经过滤料进入滤管，经过真空管和空气一起进入真空水泵排出基坑外排水沟内。
（11）、试抽水
安装完毕应进行试抽水，满足要求后始转入正常降水工作。
（12）、排水
洗井及降水运行时应用管道将水排至场地四周的明沟（渠）内，通过排水沟（渠）将水排入场外预设的排水沟渠中，场地四周的排水管道应定时清理，确保排水系统的畅通。
（13）、井管拆除
为方便挖土施工和防止挖土作业破坏井管，在每一层开挖完成后，暴露出开挖面的井管拆除；井管使用完毕，用吊车或用三角塔架借助钢丝绳、倒链，将井管口套紧徐徐拔出，滤水管拔出洗净后再用，拔出所留的孔洞用砂砾填充、捣实。
（14）、封井
降水结束后底板处井管拔除，钢管下端与原井壁之间用麻丝加油膏填实,再用一根φ140*5的钢管插入原井管口并在底板与钢管的四周设置4片3mm厚150mm宽的止水翼环；钢管插入到底板1.0m左右，迅速把井内残留水抽干并用砂石填充到钢管下端，再用同底板标号的混凝土加适量速凝剂快速浇实至底板上标高下80mm，并用20mm厚钢盖板用电焊封严。
七 降水运行管理
1）、深井的安装每完成一口，即投入运行，以便及时形成滤水层和地下水渗流，确保深井的出水量；
2）、降水运行期间，安排2人专职进行降水管理，巡查降水井的运行情况、出水水量、地下水位等，发现机械或电路故障及时排除，出水不正常时及时查明原因，采取相应的措施。
防止由于管理不善导致“死井”，影响降水效果。
3）、每10~20口井设置一个集水箱，将各井出水集中到集水箱，再由集水箱用水泵排放到沉淀池沉淀后汇入市政排水系统。
4）、管理人员要及时和总包单位及其他施工单位积极协作，充分地掌握工
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