武汉王家墩商务区核心区地下交通环廊工程降水方案施工报审稿Word下载.docx

1、由于强烈的南北向压应力作用，形成了东西向的紧密褶皱，并伴随压扭性断裂。在南北向主应力支配下，还发育有其它次一级的构造，即北北东及北北西两组张扭性断裂。据区域地质构造资料，武汉地区的大地构造均属古老的地质构造。无第四纪全新世活动迹象。拟建建筑场地处于一个地质构造运动相对稳定的地带，无大的构造断裂分布，下伏基岩为志留系泥岩，属非可溶岩。因此，拟建场区地质构造稳定性良好，适宜工程建设。2.3工程地质条件根据勘察单位提供的岩土工程勘察报告，该建筑场地本在勘探深度范围内所分布的地层除表层分布有（1-1）填土（Qml）外，其下为第四系全新统冲积成因的粘性土和砂土（Q4al），各岩土层的分布埋藏情况及特征详

2、见下表。地层编号岩土名称年代成因层顶埋深（m）层厚颜色状态湿度压缩性包含物及特征1-1杂填土Qml0.00.35.0杂松散稍湿高分布整个场地，表层以砼及砖块等建筑垃圾为主，下部由一般粘性土混少量草根、碎石、砂组成，结构杂乱，均匀性差。场地表层分布。1-2淤泥Q4l0.32.80.52.9灰黑流塑饱和以灰黑色淤泥为主，富含有机质，具腐臭味。场地内局部分布。2-1黏土Q4al0.34.70.53.7褐黄可塑中含铁锰质氧化物、白云母。大部分场地分布。2-20.46.61.19.7褐灰局部含少量粉土、粉砂。2-3淤泥质粉质黏土0.713.00.612.1灰色含铁锰质氧化物、白云母及有机质。2-3a 粉

3、土8.311.21.74.1中密呈透镜体分布于（2-3）层中。2-4淤泥质粉质黏土夹粉土6.018.40.69.4粉土含量约2030%。该层为过渡层，场地内不均匀分布。3粉土、粉砂夹7.522.91.419.1中密、松散、软塑含石英、长石、云母等，粉土为中密状，粉砂为松散状，粉质黏土为软塑状。该层为过渡层，场地内大部分地段分布。3a17.528.31.04.1含铁锰质氧化物、白云母及少量有机质。呈透镜体分布于（3）层中。4-1粉砂12.532.01.819.9深灰中-低砂粒矿物成分主要为石英、长石，含白云母。局部夹中密状粉土。场地内大部分地段分布。4-2粉细砂20.236.70.614.8密实

4、低砂粒矿物成分主要为石英、长石，含白云母，局部夹粉土。分布较均匀。4a夹粉土18.534.71.03.3局部夹少量薄层粉土、粉砂。呈透镜体不均匀分布于（4）层中。2.4水文地质条件按埋藏条件及武汉中心基坑开挖揭示，本场地地下水主要为上层滞水、地下承压水两种类型。上层滞水主要赋存于（1-1）杂填土层及下部粉质粘土层之中，其水位、水量随季节变化，由大气降水及人工排水补给，无统一的自由水面，水位及水量受地表水源、大气降水和生活用水排放量的影响而波动，勘察期间实测场地上层滞水初见水位位于自然地面下0.11.3m，静止水位位于自然地面下0.11.3m，水量随大气降水及地表排水强度波动，总体有限，但不容忽

5、视。孔隙承压水主要赋存于场地下部的（3）、（4）单元层粉土、砂类土中，与长江有较密切的水力联系，其水位变化幅度受长江水位涨落影响，年变幅3.04.0m，标高17.021.0m左右，水量较大。勘察期间（2010年7月），实测场地承压水位于地表下3.5m，相当于标高18.5m。根据场地地勘资料，承压水含水层顶板为（3）单元层埋深约在地面下9.8018.80m（顶板绝对高程为13.323.79m），根据不利钻孔揭示，部分地段坑底已至（3）层粉土、粉砂夹粉质粘土承压水层中（勘察2323剖面K172K178号钻孔），故需采用基坑内管井降水措施，降水深度宜降至基坑底下1.00m。根据设计文件要求，为确保坑

6、底稳定，降低坑底承压水头高度，根据开挖深度的分区采用减压、疏干降水治理地下承压水。考虑本地下环廊基坑开挖期间将跨越丰水期，参考周边临近工程，施工期间地下水位标高取值19.00m。根据场区抽水试验求取的水文地质参数：粉砂层的渗透系数K=14.18m/d，影响半径R=220m。3降水方案设计3.1降水必要性一般基坑工程随着开挖深度增加，承压含水层中的承压水对隔水顶板的水压逐渐增大，坑底部隔水顶板土体随之变薄，土体自重应力逐渐减少，当开挖达到一定深度，承压水水压超过顶板土体自重应力或挖穿顶板土体时，就会产生涌水、流砂，形成地下水水患。因此，对于地下承压水必须给予足够的重视，以防造成安全事故及经济损失

7、。本次施工地下环廊地面绝对标高为22.00m左右（整平揭示后临坑坡肩地面标高为19.50m20.00m），承压水含水层（3）层粉土、粉砂夹粉质粘土顶板绝对标高为3.79m（C163 号钻孔）13.32m（K173号钻孔），埋深在地面下9.8018.80m之间，承压水位根据勘察报告，按绝对标高19.00m考虑，埋深约在地面下3.00m左右，高出隔水底板5.68m左右（最薄弱处）。根据设计文件要求，地下环廊大部分结构底板底绝对标高在9.30511.535m之间，基坑的开挖深度（相对于地面标高22.00m）在12.69510.465m之间。3.2基坑抗突涌验算由于场区含水层顶板起伏较大，大部分地段基

8、底已揭穿承压含水层顶板，小部分区域下伏尚存在一定厚度的隔水底板。为确保坑底稳定，降低坑底承压水头高度，本层地下承压水分区采用疏干、减压设计。按开挖到垫层底时，按承压水头标高19.00m时根据相关规程规范进行抗承压水突涌稳定性验算：式中 ty坑底突涌抗力分项系数，对于大面积普遍开挖应大于1.2；对于局部承台分别开挖，应大于1.0； D坑底至承压水层顶板的距离； D范围内土的平均天然重度； Hw承压水水头高度； w 水的重度。根据突涌验算，坑底突涌抗力分项系数及降水要求见下表：区段典型钻孔开挖深度坑底标高含水层顶板标高Dr静水位Hwrw分项系数南侧东端C16411.37210.6283.836.7

9、98181915.17100.81 南侧J16511.35210.6483.067.58815.940.86 西南角J16711.15810.8424.286.56214.720.80 泵房13.458.554.270.52 西侧J16910.79611.2049.391.8149.610.34 西侧北端K17312.6959.30513.32-4.0155.68突涌计算结果表明，在基坑施工开挖过程中，极易发生承压水突涌或管涌问题，为保证该基坑开挖及底板施工的顺利进行，必须对场地承压水进行有效治理。3.3基坑降水的可行性在基坑开挖过程中，应根据地下水的类型、基坑开挖深度、周边的环境及场地的地层

10、结构等条件来选取合理有效的治理方法，通常采用疏导、封堵或封导相结合几种方式。使基坑施工期间始终处于干燥状态，并在控制不产生地下水水患、不影响工程进展、不危害周边环境的基础上，考虑减少防治费用与缩短工期。1、明沟、盲沟排水。2、降水：根据含水层特点及基坑开挖深度可采用轻型井点或管井降水，根据工程降水的实际降深是否进入含水层可分为疏干降水和减压降水。3、隔渗：采用竖向隔渗（落底式竖向帷幕）、水平隔渗或两者结合的周底隔渗。4、隔渗（悬挂式竖向止水帷幕）、降水和明沟排水相结合的综合治理。为保证武汉王家墩商务核心区地下交通环廊工程结构施工的顺利进行，必须对场地承压水进行有效治理，武汉地区近几年大量的成功

11、经验表明，深井降水作为治理承压水是一项行之有效、质量便于控制的常用方法，根据设计文件要求，为确保坑底稳定，降低坑底承压水头高度，本方案采取深井降水措施治理该层承压水，同时在一级平台处设置集水井对上部层间水体进行疏干，以确保基坑开挖工作面的干燥及结构的顺利施工。3.4设计依据1、武汉王家墩商务区核心区地下交通环廊工程岩土工程勘察报告；2、武汉中心岩土工程勘察报告；3、上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司提供的武汉王家墩商务区核心区地下交通环廊工程基坑围护设计方案相关资料；4、湖北省基坑工程技术规程DB42/159-2004；5、供水管井设计技术规范GB50296-99；6、供水水文地质勘察规

12、范GB50027-2001；7、建筑基坑支护技术规程JGJ120/99；8、供水水文地质手册；9、 “天汉深基坑设计软件”；3.5设计原则1、对于场区深层承压水采用深井降水进行处理，根据场区隔水顶板的埋深情况，对于基底已揭穿含水层顶板地段降水设计按疏干法考虑，基坑底板底尚未揭穿含水层顶板区域，降水设计按减压法考虑。2、根据毗邻武汉中心既有边坡的开挖状况，因上部2-2层及2-3层中富含层间水体，且水量稍大，恐其危及既有一级边坡的稳定性，故对场区的上层滞水及层间水体采用大口径集水井结构，采取浅井密布的原则对其进行集中抽排、疏干处理。3、综合该区地层特性及周边存有在建施工项目的特点，考虑利用武汉中心

13、项目的部分降水井，故在本基坑的外侧：南侧和北侧坡肩布置一排降水井，与武汉中心已有降水井平面大致呈对称布设，确保降水施工的效果。4、及时降低下部承压水层的水头高度，防止基坑深挖过程中发生突涌现象；5、本次设计参数根据2010年7月场区抽水试验成果以及武汉中心降水的实测资料综合进行确定，后期降水井施工过程中应注意成井地层的变化特征，并随时进行群井抽水试验，以便进一步核定水文地质参数优化和调整设计方案。3.6基坑涌水量的估算计算方法：采用建筑基坑支护技术规程JGJ 120-99附录F中F.0.5公式，按均质含水层承压水潜水非完整井稳定流基坑涌水量考虑。计算公式：式中：Q基坑涌水量（m3/d）； K含

14、水层渗透系数（综合取值14.18m/d）； M含水层厚度；R抽水影响半径（取值220m）； S承压水降深；r0环形井点系统的引用半径；根据计算所得到的基坑涌水量：普挖至底板底时Q=37857.37m3/d=1577.39 m3/h；挖至泵房底板底时Q=40229.63m3/d=1676.23 m3/h。如果单井抽水量设计为50m3/h，并考虑一定的安全储备，则共需的井数为35口。该方案技术合理，造价经济，避免了超降，有利于控制降水对周边环境造成的沉降影响。井位的实际布置情况详见“降水井平面布置图”。利用“天汉软件”进行多种井位与流量情况下的试算，以确定最合理的降水方案。经设计验算，该段根据周边

15、环境条件，采取在基坑坡肩布置降水井29口（降水井间距30m左右），另利用武汉中心既有降水井6口，能满足降深要求。施工期间应根据承压水的水位、基坑开挖深度、开挖处的土层地质条件等因素综合考虑降水，在满足基坑不发生突涌的前提下，尽量少抽水。降水维持过程中，考虑不同地段开挖深度的不同，应根据挖土程序的需要及地下环廊主体的施工进度，合理调整抽水井开启数量：可采用局部施工地段集中开启部分降水井，而适当关闭其它区域部分降水井，具体开启数量以现场实测水位降深加以控制调整。另对于上部杂填土中的滞水及粉质粘土、粉土夹层中的层间水体，为防止基坑开挖后，侧向出现淅土流砂的现象，诱发边坡垮塌基坑安全事故，采用在基坑一

16、级平台处布置37口集水井（集水井间距17m左右），提前抽排疏干，保证基坑土方开挖及结构的顺利施工。3.7降水井、集水井深度及井结构3.6.1降水井、集水井的深度因抽取承压水的目的是为了降低承压水位，故在具体降水过程中要尽量减少抽水量，同时又要保证降水井的含砂量不超过有关规范要求。由于场区地质条件变化较大，结合场区实际地质条件，降水井采用中深井，深度暂定为35m。考虑集水井主要目的为疏干上层粉质粘土及粉土夹层中的层间水体，故集水井深度暂定为12m。3.6.2井管结构降水井（W1W29）：1、井壁管：02m为实管，210m为滤水管，1015m为实管，1535m为滤水管，井壁管直径均为250mm，实

17、管侧壁密封无孔隙，滤水管侧壁钻孔，孔径18mm，孔距5cm，呈梅花桩型交错布置。滤管外包缠12目铁丝网一层，60目尼龙网三层，尼龙网包扎完毕后用铁丝捆绑牢实。2、滤料围填：井管与孔壁之间235m围填滤料，反滤料为直径23mm的绿豆砂。3、粘土封孔：在滤料围填面以上（02m）采用风干粘土球填至地表，并做好井口管外的封闭工作。集水井（J1J37）：012m全孔下置滤水管，滤水管管侧壁钻孔，孔径18mm，孔距5cm，呈梅花桩型交错布置。井管与孔壁之间012m全孔围填滤料，反滤料为直径23mm的绿豆砂。观测井：本次降水设计施工不另行布置观测井，采用施工过程中尚未开启的降水井和集水井兼着观测井使用。3.

18、8降水运行3.7.1设计参数的校核降水井施工过程中应进行单井及群井抽水试验，对前期设计参数进行校核，并对后期施工方案进行优化调整。降水井全部施工完毕后，应进行群井联动试验，再次验证降水效果是否满足本设计要求。3.7.2降水井的开启时间为保证基坑在开挖过程中不发生突涌，根据上式取最不利钻孔进行计算，按承压水位19.00m考虑，当抗突涌分项系数小于1.2时，即降水井井群应在基坑开挖至地面下4.90m（绝对标高17.1m）时逐渐启动。3.7.3降水井的维持运行根据地下水位的变化情况、土方开挖及结构施工的总体安排，考虑不同的施工工况，将降水运行细化为3个施工段，具体运行方案如下（水位按丰水期19.00

19、m考虑）：1、开挖深度在0 4.90米范围内，不需要开启降水井，即地下水承压水位位于开挖面以下或位于开挖面以上但不具备产生突涌的条件。开挖期间主要通过集水井、集水坑对坑内明水及雨季积水进行抽排，保证土体干燥，方便土方开挖和外运。2、开挖深度在4.9010.465米范围内，根据实测水位及上覆隔水层的厚度逐渐开启降水井井群进行抽排。3、当基坑开挖至地面下10.46512.695 13.45m（环廊端头及泵房底板底结构施工），开启大部分或全部降水井，降水井的启动尽量采用对称、均匀交错的方式开启。4、如基坑开挖期间地下水较低，则应根据实测地下水位、土方的开挖深度，采用信息化施工管理，可在基坑不产生突涌

20、前提下合理开启部分降水井进行减压。基坑底板施工完毕并达到一定强度后，为减小降水井井管对结构施工造成影响，以及减弱长期抽水对周边产生的沉降，根据施工季节的地下水位，在充分考虑底板混凝土强度并满足抗浮设计的基础上，合理调配开启井群的数量，待结构自身压重与承压水的顶托力平衡后才可停止全部深井降水。4降水对周围环境影响的评估与监测基坑开挖及降水后，承压水位降低将使周边土层产生附加荷载而导致相应的沉降，对周围建筑物及市政设施会构成不同程度的危害。鉴于此，对可能发生的危害程度做出正确的评估是非常必要的。根据相关技术规定，估算因降水而引起的地面最大沉降量可用下式计算：式中 Sw为承压水水位下降引起的地面沉降

21、量；Ms取经验数值0.250.90；wi 为承压水下降引起i层的附加应力（kPa）；hi为i层厚度（cm）；Esi为i层的压缩模量（MPa）。把各分层参数及Ms=Ms1Ms2（Ms10.30.5，Ms20.50.7代入上式得Sw=2.85cm。为了反映周边土体地面沉降的空间变化规律，可采用“天汉”软件，得到如附图所示的结果。以上计算结果是根据深基坑工程技术规定得出的，它没有考虑上部土层垂直向水头分布的差异，也不考虑沉降量随时间的变化，它仅为按弹性理论得到的最终固结沉降，这跟实际情况往往有较大出入。根据武汉市多年的基坑降水经验，因为该地段粘性土层较厚，其垂直方向上渗透系数很小，故地面沉降量随时间

22、的增值比较缓慢，经大量武汉工程实践表明：在粘性土层中，降水时间达180天，其固结度不超过20，其沉降量在降水启动后，沉降滞后效应非常明显，在合理的降水设计和良好的施工质量的前提下，降水引起的地面沉降量一般小于预测计算值，且沉降比较均匀。即使如此，考虑到预测计算值，应充分重视对进行深井降水对周围环境可能造成的不利影响。在深基坑开挖过程中，应根据挖土程序的需要及基坑的施工进度，合理调整抽水井开启数量，减小基坑周边水位降幅。建议监测部门在周边布设一定数量的沉降监测点、位移监测点及地下承压水位观测点，特别是对沉降敏感的建构筑物应作为重点监测对象，如地下排水箱涵等。有条件时，可设置孔隙水压力计和分层沉降

23、标。通过上述各监测点跟踪观测结果要及时汇总分析，进行信息反馈，一旦发生地面沉降超标、变形过大等不良现象，应立即分析原因并采取应急措施处理。为了反映基坑内承压水位及周边土体地面沉降的空间变化规律，可采用“天汉”软件计算，结果详见设计计算书。5组织结构5.1施工组织结构的建立我单位将把本工程列为公司重点工程，按照高效、精干；管理跨度和管理分层统一；责、权一致；命令一致；协调；弹性的原则，选派以施工过同类工程的同志担任项目经理；以施工过同类工程的高级工程师为项目总工，精心选配综合素质高的各级技术管理人员，设立工程项目经理部。为确保工程保质保量按期完成，在现场成立项目经理部，下设质量安全部、工程部、预

24、算部和后勤部四个职能部门，具体配置如下：（1） 项目经理部：全面负责现场施工管理，服从总包方统一协调管理并进行施工。项目经理1人，技术负责1人。（2） 质量安全部：对工程质量、安全措施进行全面监督管理。质检员1人，安全员1人，电工1人。（3） 工程部：负责测量定位、降水井施工、后期降水维持。施工员1人降水成井组：18人降水维持组：10人（4） 预算部：做好工程预、决算及成本分析合理安排资金，保证工程施工顺利进行。预算员：1人（5） 后勤部：负责物资材料的供应及食堂后勤工作。材料员：1人，食堂1人5.2施工组织结构的启动与高效运作1、根据本工程各方面情况及特点，有针对性的组建项目班子，并且人选一旦经过甲、乙双方确认，全班人选将处于启动状态，未进场之前可根据设计要求积极为本工程做好开工前的准备工作（材料、机械、技术等准备工作与策划工作），并且以无条件满足本工程需要为前题。2、根据项目经理部的工作实际，具体明确每个项目管理人员的责、权、利，使全体管理人员有条不紊、紧张而有序地开展工作，从而较大幅度提高项目经理的工作效率，有效促进管理整体实力的强化。3、用已制定的各项目管理制度来指导、督促、规范每个管理人员的工作质量、效率。做到项目管理“有章可循，执章必严、违章必纠”。5.3施工组织高效运作保障措施1、组织强有力的项目班子，选派思想好、业务精、能力强、善合作、服务好的管理人员