基坑井点降水方案.docx
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基坑井点降水方案
1工程概况
拟建场地位于唐山市建设北路与大学道交叉口的西北侧。
该项工程概况见表1；
拟建工程概况一览表表1
建筑用途
商场写字楼
建筑面积
151715m2
抗震设防烈度
8度
占地面积
3980m2
抗震设防类别
乙类
场地等级
二级
建筑重要性等级
一级
地基等级
二级
建筑高度
149.5m
主体结构形式
高层钢-砼混合结构
建筑层数
地上35层（地下3层）
勘察等级
甲级
基础埋深
-12.00m
基础形式
普通灌注桩
变形要求
<70mm
单位荷重
690kPa
2设计依据
⑴《龙脉国际大厦岩土工程勘察报告》（详勘）（2010.1）；
⑵《供水水文地质勘察规范》（GB50027-2001）；
⑶《供水管井设计施工及验收规范》（CJJ10-86）；
《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJ/T111-98）；
《岩土工程勘察规范》（DGJ08-37-2002）；
《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300-2001）；
3基坑降水目的
根据本工程的基坑开挖及基础底板结构施工的要求，本次降水目的如下：
1）降低开挖土体的含水量，便于挖掘机挖土与土方外运，以及便于坑内施工作业。
2）降低承压含水层的水头压力，确保基坑底板保持稳定。
同时，尽量减少由于减压降水引起的地表沉降以及降水对周边建构筑物的不利影响。
4场区工程地质水文地质条件
4.1工程地质条件
根据本次勘察钻孔揭露，该场地主要由第四系冲洪积形成的粘性土、砂土组成，根据土的物理力学性质，将该场地土共划分为23个工程地质层，自上而下各层土的特征分述如下：
第①层素填土（Q4ml）：
杂～褐黄，松散～密实；稍湿；以粘性土及细砂为主，含原有锚杆等。
仅场地北侧存在。
层厚5.00-7.50m。
第①1层人工填土（Q4ml）：
灰色，为原基坑筏板基础，场地内除北侧侧大部分存在。
层厚0.50-0.70m。
第
层粉砂（Q4al）：
浅黄；中密～密实；湿；以石英、长石为主，颗粒均匀，级配不良，磨圆度中等，呈亚圆状。
场地北侧存在。
层厚4.30-7.60m。
第
1层粉土（Q4al）：
褐黄；密实状态，切面较粗糙，韧性及干强度低，含锰质氧化物。
局部缺失。
层厚0.40-0.90m。
第③层细砂（Q4al）：
浅黄～灰白色；密实；饱和；以石英、长石为主，颗粒均匀，级配不良，磨圆度中等，呈亚圆状，分布连续。
层厚4.00-6.00m。
第④层粉土（Q4al）：
褐黄；密实状态，切面粗糙，韧性及干强度低，局部夹粉质粘土薄层，含锰质氧化物。
层厚2.40-3.40m。
第⑤层细砂（Q4al）：
浅黄～灰白色；密实；饱和；以石英、长石为主，颗粒均匀，级配不良，磨圆度中等，呈亚圆状，局部夹细砂薄层。
层厚7.50-9.40m。
第⑥层粉质粘土（Q4al）：
褐黄；可塑；可塑状态，切面光滑，韧性及干强度中等，局部夹粉土薄层，含锰质氧化物。
层厚0.70-3.40m。
第⑦层细砂（Q4al）：
浅黄；密实；饱和，以石英、长石为主，颗粒均匀，级配不良，磨圆度中等，呈亚圆状。
层厚1.60-4.80m。
第⑧层粉质粘土（Q4al）：
褐黄；可塑状态，切面光滑，韧性及干强度中等，局部夹粉土薄层，含锰质氧化物。
层厚0.60-2.30m。
第⑨层细砂（Q4al）：
浅黄；密实；以石英、长石为主，颗粒均匀，级配不良，磨圆度中等，呈亚圆状，含少量圆砾，局部夹粉砂薄层。
层厚2.70-6.30m。
第
层粉质粘土（Q4al）：
褐黄；密实状态，切面较光滑，韧性及干强度中等，局部夹粉土薄层。
层厚0.80-4.10m。
第层细砂（Q4al）：
浅黄；密实；饱和，以石英、长石为主，颗粒均匀，级配不良，磨圆度中等，呈亚圆状，含少量圆砾，局部夹粉砂及粉质粘土薄层。
层厚0.70-5.30m。
第1层粉质粘土（Q4al）：
褐黄；密实状态，切面较光滑，韧性及干强度中等。
局部存在，层厚0.80-2.40m。
第层卵石（Q4al）：
杂色；密实；饱和，以卵石、砾石为主，中粗砂及粘性土充填，颗粒不均匀，卵石、砾石成分杂，以火山岩为主，磨圆度中等，局部夹圆砾薄层。
卵石含量大于55%，一般粒径2-11cm。
层厚6.40-10.00m。
第层细砂（Q4al）：
浅黄；密实；饱和，以石英、长石为主，颗粒均匀，级配不良，磨圆度中等，呈亚圆状，含少量圆砾，局部夹粉砂薄层。
层厚7.00-10.70m。
第层粉质粘土（Q3al）：
褐黄；可塑～硬塑状态，切面光滑，韧性及干强度中等。
层厚1.40-2.10m。
第层粉砂（Q3al）：
浅黄；密实；饱和，以石英、长石为主，颗粒均匀，级配不良，磨圆度中等，呈亚圆状，局部夹细砂薄层。
层厚1.30-4.00m。
第层粉质粘土（Q3al）：
褐黄；可塑～硬塑状态，切面光滑，韧性及干强度中等，局部夹粉土及粘土薄层。
层厚0.80-3.20m。
第层细砂（Q3al）：
浅黄；密实；饱和，以石英、长石为主，颗粒均匀，级配不良，磨圆度中等，呈亚圆状，局部夹粉砂薄层。
层厚2.70-6.50m。
第层粉质粘土（Q3al）：
褐黄；可塑～硬塑状态，切面光滑，韧性及干强度中等，局部夹粉土薄层，含锰质氧化物。
层厚0.40-2.60m。
第层细砂（Q3al）：
浅黄；密实；以石英、长石为主，颗粒均匀，级配不良，磨圆度中等，呈亚圆状。
层厚2.80-6.80m。
第层粉质粘土（Q3al）：
褐黄；可塑～硬塑状态，切面光滑，韧性及干强度中等，局部夹粉土薄层，含锰质氧化物。
层厚2.70-6.90m。
第层细砂（Q3al）：
浅黄-黄；密实；以石英、长石为主，颗粒均匀，级配不良，磨圆度中等，呈亚圆状，含少量圆砾。
层厚1.30-5.30m。
第层卵石（Q4al）：
杂色；密实；饱和，以卵石、砾石为主，中粗砂及粘性土充填，颗粒不均匀，卵石、砾石成分杂，以火山岩为主，磨圆度中等，局部夹圆砾薄层。
卵石含量大于55%，一般粒径2-12cm。
层厚2.70-4.30m。
第
层细砂（Q3al）：
浅黄；密实；以石英、长石为主，颗粒均匀，级配不良，磨圆度中等，呈亚圆状，局部夹粉砂及中砂薄层。
本次勘察未穿透该层。
4.2水文地质条件
该场地地下水类型为孔隙潜水，勘察时北侧稳定地下水位埋深为11.75m～12.50m，基坑内稳定地下水位埋深为0.50m～0.80m。
场地稳定地下水位相应高程为10.51～11.29m。
地下水年最大变幅1.0米，大气降水及城镇生活用水的排泄直接影响地下水位的升降。
根据附近资料，近五年内最高水位埋深为13.5m，相应高程为12.30m。
5基坑底板抗突涌稳定性分析
本工程开挖深度大，考虑下部⑦层承压水的顶托力对基坑底板稳定性的影响，进行稳定性验算，防止高水头承压水从最不利点产生突涌，对基坑造成危害。
开挖过程中，基坑底面的安全稳定性，可按下式进行验算。
hs·γs>F·γw·hw
式中：
F—基坑底面突涌稳定性安全系数；
hs—基坑底面至承压含水层顶板之间的距离（m），计算时，承压含水层顶板埋深取最小值（m）；
hw—承压含水层顶板以上的承压水头高度（m）；
γs—基坑底面至承压含水层顶板之间的土的层厚加权平均重度；
γw—地下水的重度（取10.0kN/m3）。
5.1第⑦微承压含水层
选取剖面4-4′，承压含水层顶板埋深为19.00m（钻孔K15），初始水位埋深为11.75m～12.50m，本基坑开挖最深处约为15.5m。
对于本工程，开始考虑降承压水临界深度计算为：
1.2×10×（19.00-11.75）=（19.00-hw）×19.4
hw=14.5m
即当基坑开挖深度大于14.5m时，需开始降低⑦层微承压水水位；
6水文地质计算
6.1减压井分析计算
根据前述基坑突涌稳定性安全验算结果，必须对微承压含水层采取有效的减压降水措施，才能防止产生基坑突涌破坏。
为了有效降低和控制微承压含水层水头,确保基坑开挖施工顺利进行，必须进行专门的水文地质渗流计算与分析。
根据拟建场地的地质条件、基坑围护结构特点以及开挖深度等因素，本次设计采用了三维渗流数值法进行计算，为减压降水设计与施工提供理论依据。
6.1.1基坑降水渗流计算数学模型
（1）潜水、承压水非稳定渗流的控制方程
多孔介质和流体不可压缩时非恒定达西渗流场求解的微分控制方程为：
（1）
其中：
E=
；
；
式中：
S——贮水系数；Sy——给水度；
M——承压含水层单元体厚度（m）；
B——潜水含水层单元体地下水饱和厚度（m）。
kxx、,kyy、kzz——各向异性主方向渗透系数（m/d）；
H——点（x,y,z）在t时刻的水头值（m）；W——源汇项（1/d）。
（2）定解条件
初始条件：
（2）
边界条件：
（3）
式中：
H0（x,y,z,t）——点（x,y,z）处的初始水位（m）；
——一类边界条件；
H1（x,y,z,t）——点（x,y,z）在t时刻的边界已知水位（m）。
对整个渗流区进行离散后，采用向后差分法将上述数学模型进行离散，就可得到数值模型，由此计算、预测降水引起的地下水位的时空分布。
6.1.2降水设计与计算
本次减压降水设计计算以初始承压水水头埋深11.75m作为前提条件。
在一期基坑外布置4口降压井,另布置1只备用井，井深23m（从原自然地面算起），可以将承压水控制在16.0~17.0m左右。
6.2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，本工程需要疏干的层位是
层潜水。
潜水含水层容积储存量可按下式计算：
（2）
式中：
W－容积储存量（m3）；
－含水层的给水度；
V－含水层的体积（m3）。
基坑待开挖面积约为4200m2，开挖深度最深处约为15.5m，疏干井井底原则上不进入第⑦层含水层，此处设置疏干井井深为20m（从原自然地面算起），需将地下水位降至埋深16.0m-17.0m深。
根据地区经验，在基坑内布置21口井，间距为15m。
6.3总工作量
序号
井类型
数量（口）
井深
井径
备注
1
疏干井
21
20
400mm
水泥管
2
减压井
（包括备用兼观测井）
5
23
273mm
钢管
7设计技术要求
7.1成井技术要求
1、成井必须满足设计井径，井深要求；
2、成井完成后及时洗井，必须做到水清砂净，保证井底无沉淀淤泥；
3、回填滤料必须选用0.2---0.3cm的干净石硝，确保回填量；
4、无砂管施工井管全部采用子母口井管，以防漏砂返砂将井淤死，并用5cm宽的三排竹片，每节管用三道8#铁丝牢牢绑紧；
5、钢管必须保证焊接质量；
6、选用60目的滤网，用铁丝缠紧；
7、井点定位必须避开支撑梁、柱等结构。
7.2疏干井运行技术要求
1）疏干井降水应在基坑开挖前7-10天或更早进行，以保证有效降低开挖土体中的含水量，确保基坑开挖施工的顺利进行。
2）抽水与排水系统安装完毕，即可开始试抽水。
3）根据开挖进度，井内水位应控制在基坑开挖面以下一定深度内。
4）在施工区域内合理布置排水沟，能够迅速将大量地下水排入城市管道中。
7.3减压井运行技术要求
1.减压井的运行必须坚持“按需降水、动态调整”，坚持运行过程的信息化施工管理；对于深层降水井，为减少降水对周围环境的影响，必须按需降水，随开挖深度的逐渐加大，逐步降低承压水头，水位控制严格按照基坑稳定性分析中的基坑开挖深度和承压安全水位埋深关系曲线进行。
表7-1开挖深度hs-安全水头埋深D对应关系表
序号
开挖深度hs（m）
安全水头埋深D
水位降深
备注
1
14.5
11.75
不考虑降压
临界状态
2
15.5
13.34
0.41
需要降压
2、减压降水运行过程中降水单位需每天将抽水量和承压水位的动态情况报告总包和监理，总包方应每天将各工况的进展情况及监测资料抄送给降水单位，以便降水单位制作各种图表，掌握降水运行的过程。
3、基础底板施工完成后，包括养护阶段和地下室及上部结构施工阶段，在确保承压水水头压力不大于抗浮力的情况下，逐步减少减压井的开启数量，直至静止水位情况下水头压力不大于抗浮力，降水全部结束。
降水工程结束后，减压井和疏干井上部管口2米以下采用普通砂石料填实，孔内2米以上浇筑C30素混凝土。
8安全运行应急预案
降水成功与否直接关系到整个工程的安全，所以在施工过程中不能忽视一些影响降水安全的因素。
8.1电源保证
为了保证减压降水不间断，在施工现场除提供一路工业用电外，另外需配备柴油发电机，其功率不小于100KW。
为了保证柴油发电机处于完好状态，发电机应定期（1～2周）试运行一次，保证应急时柴油发电机能够即时发动供电。
施工现场临时用电电路采用双向闸刀，以确保工业用电与柴油发电机供电自由切换，保证应急时减压井能全部启动降水，确保在基坑开挖过程中减压降水不中断。
8.2排水保证
排水是否正常将直接影响降水运行，施工现场必须合理布置排水沟，以能够迅速将大量地下水排入城市管道中。
8.3井管保护
减压井井管采用直径为273mm、壁厚约4mm的钢管，管材强度不是很高，同时疏干井为水泥管，两种管井都经不起机械设备的碰撞和冲击。
除降水单位必须保证井管连接处的焊接质量外，基坑开挖时必须保护降水井管。
坑内挖土时，挖机等施工机械不能直接碰撞坑内井管，井周边的土不得用挖机操作，可以人工扦土，并要有专人指挥。
坑内所有降水井的井位应根据深基坑的支撑图正确定位，不能与设计的支撑相碰。
对每口井均应设置醒目标志，并且对可能受车辆行走影响的电缆线以及管路部位加以防护，并且抽水人员加强对现场的巡视力度。
8.4监测措施
因基坑开挖深度比较深，必须委托专业监测单位对基坑围护结构和周边环境进行监测，加强信息化施工，监测数据必须提交一份给降水单位，对周边环境出现异常情况时必须立即通知降水单位，使降水单位根据数据实时调整抽水井数以及抽水井位置。
在合理的工作程序下，基坑开挖应加快进度，让基坑暴露的时间缩短，减少因开挖产生的沉降变形量。
同时当基坑开挖时发现基坑内疏干深井的单井出水量没有显著的减少时应考虑地墙是否渗漏，发现地墙渗水的地方，及时阻漏，减少上层粘土层的固结变形，而引起基坑外水位的变化。
9.减压降水引起的地面沉降控制
1、临近建筑物和地下管线的减压井抽水时间应尽量缩短。
2、采用信息化施工，建议对坑内外观测井进行实时跟踪自动监测，发现问题及时调整抽水井数量及抽水流量，进行按需降水。
3、环境监测资料应及时报送降水项目部，以绘制相关的图表、曲线，调控降水运行程序，确保基坑开挖安全和环境安全。
4、在降水井群施工完成后，应进行试运行，再详细制定降压降水的运行方案。
5、在降水运行过程中随开挖深度逐步降低承压水头，根据试运行得到的结果，按开挖深度确定井群的运行。
在控制承压水头足以满足基坑稳定性要求的前提下，尽量减小承压水位降深，以减小和控制降水对环境的影响。
6、对各种管线、需要保护的建筑、地下连续墙等，必须由专业监测单位进行监测。
建议在基坑南侧、西侧按“十”字型布设地面沉降监测点。
7、基坑施工过程中，如地下连续墙发生渗漏或严重渗漏，总包应及时采取封堵措施，以避免导致基坑外侧浅层潜水位发生较大幅度下降以及由此加剧坑外的地面沉降。
8、当坑外观测井内的水位下降超过自然变化的最大值时，应加密监测次数。
当地面沉降超过警戒值，必要时应考虑进行地下水回灌。
10.风险分析及应对措施
A、风险分析
1）勘探孔未进行封孔处理或处理不当，造成深部承压水向坑底冒水、涌砂。
2）坑内设置的监测孔或沉降监测孔进入承压含水层，没有保护措施向坑底冒水、涌砂。
3）坑内桩基砼灌注不当，承压水沿桩的四周上冒水、涌砂。
4）降水结束后，如封井措施不合理，则在封井过程中可能存在突涌问题。
5）地下连续墙渗漏将是本工程引起坑外沉降的主要风险源。
B、应对措施
1）坑底如果局部出现冒水、涌砂迹象，开启附近的减压深井，降低水头；现象严重时，立即停止基坑开挖，在开启附近减压井降压的同时采用沙袋压重或往冒水孔覆土。
2）由于该地区地层较为复杂，如果出现局部地层与布井位置地层水力联系不大而发生冒水、涌砂的情况。
即停止该局部范围内的开挖，同时立即补井减压。
3）地下墙渗漏处，及时在墙外侧封堵。
11附图表
附图01降水井平面布置图
附图02降水井结构剖面图
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