深井降水施工方案

1、概述

1.1工程概況

本工程位於上海市閘北區，東鄰寶山路、北鄰軌道交通三號線寶山路站、南鄰鐵路局電算辦公樓。

本工程基坑面積約5952m2，地下2層，基坑挖深約17公尺，基坑圍護採用地下連續牆施工,混凝土支撐圍護體系，順作法施工。

1、建設單位：上海樞紐貨場建設工程指揮部

2、設計單位：鐵道第三勘察設計院集團****

3、監理單位：上海聯合工程監理造價諮詢****

4、施工單位：中鐵建工集團****

1.2方案編制依據和原則

1.2.1編制依據

（1）本工程設計檔案；

（2）本工程岩土工程勘察報告；

（3）上海市工程建設規範《基坑工程設計規程》（gbj08-61-97）；

（4）國家標準《供水水文地質勘察規範》（gb50027-2001）；

（5）國家標準《供水管井技術規範》（gb50296-99）；

（6）國家和上海市頒布的有關環境保護和文明施工的法律、法規和措施；

（7）本公司多年從事同類工程所形成的技術儲備和施工經驗。

1.2.2編制原則

（1）科學設計，突出重點，以確保基坑安全為前提。

（2）保證施工安全、工程質量、文明施工和環境保護等相關符合技術標準和有關法律、法規要求，確保各項目標實現。

（3）在認真領會設計檔案的基礎上，結合場地情況，應用新技術成果，確保各項施工方案科學合理，降低工程成本。

2、工程地質條件

2.1場地地形地貌

擬建場地位於上海市閘北區，地處長江三角洲東南前緣，屬濱海平原地貌型別，地勢平坦，地面平均標高約為 +3.0公尺。

2.2水文地質條件

經勘察揭露，地基土在100m深度範圍內均為第四紀鬆散沉積物，屬第四系河口~濱海、淺海相沉積層，主要由飽和粘性土、粉性土及砂性土組成。具水平成層分布的特點。

據區域資料，地下水主要有淺部粘性土層中的潛水，部分地區深部粉性土、砂土層中的承壓水。

根據地質資料可知，本場區含水層有第④層灰色淤泥質粘土、第⑤層灰色粉質粘土、第⑥層粉質粘土、第⑦層砂質粉土等，含水層導水性一般，富水性較好。

淺部土層分布有潛水，主要補給**為大氣降水的入滲補給和地表涇流，以蒸發為主要排洩方式，水位受季節性變化影響明顯，年變幅在1m左右。上海市年平均地下水位埋深為地表面下0.5m，低水位埋深為地表下1.

5m，設計可按不利原則選擇合適的地下水位埋深。勘察期間量測的地下水埋深為0.2~1.

5m。根據上海地區區域水文地質資料，承壓水含水層呈年週期性變化，承壓水頭埋深的變化幅度一般在3m~11m之間。

3、基坑降水方案

3.1降水目的

根據本工程的基坑開挖和基礎底板結構施工要求，本工程降水的目的為：

（1）疏幹開挖範圍內各土層中的地下水，防止基坑積水，方便挖掘機和工人在坑內施工作業，保證基坑開挖施工安全、快速進行；

（2）加固基坑內和坑底下的土體，提高土體強度，增加坑內土體抗力，提高地基坑剪強度，防止開挖面的土體隆起和開挖過程中的縱向滑坡，從而減少坑底隆起和圍護結構的變形量，防止坑外地表過量深降；

（3）降低微承壓含水層的地下水頭，防止基坑突湧，保證開挖過程中基坑底板的穩定性。

3.2降水井的布置

3.2.1疏幹深井井點

3.2.1.1布置原則

（1）潛水疏幹降水井的布置，原則上按上海地區單井有效降水面積的經驗值結合擬建工程場區土層特徵、基坑平面形狀、尺寸確定。

根據降水施工經驗，單井有效降水面積為150m2~250m2，鑑於基坑開挖範圍內土層以粘性土為主，本工程取200m2/口，個別區段根據基坑平面形狀及土性條件適當增減。

（2）降水井深度應能滿足基坑施工須將地下水位降至基坑底面以下1m的要求。

3.2.1.2布置方案

本工程基坑開挖深度為自然地面下約17m，基坑周邊採用地下連續牆施工，當深井管採用22公尺長時，不但降水效果好，同時對周邊環境和已完建築的影響將很小。

（3）降壓井的設計布置思路

根據本工程的具體地層情況、圍護結構及基坑開挖的設計深度，需計算承壓水含水層的預託力是否在安全範圍內。

基坑底板定性性驗算

基坑底板的穩定條件：基坑底板至承壓含水層頂板間的土壓力應大於承壓水的頂托力。即：

h·γs≥fs·γw·h

式中：h —基坑底至承壓含水層頂板間距離（m）

γs —基坑底至承壓含水層頂板間的土的重度（kn/m3）

h —承壓水頭高度至承壓含水層頂板的距離（m）

γw —水的重度（kn/m3），取10kn/m3；

fs—安全係數，一般為1.0~1.2，本工程取1.1；

fs·γw·h=1.1*10*（28-3）=275kpa

h·γs=18*（28-17）=198kpa

fs·γw·h≥h·γs，基坑是不安全的，需要降承壓水。

、水文地質計算

為了降低承壓含水層水頭, 確保基坑開挖施工順利進行，須進行降水水文地質計算。本次計算承壓水水頭埋深按最不利水頭埋深3公尺取值，減壓井過濾器位於第⑦層承壓含水層的上部，為非完整井。選用各向異性的非完整井非穩定流公式計算，引數利用區域引數，公式如下：

式中 s－水位降 (m)

t－導水系數 (m2/d)

ur＝r 2 s /(4t t i)

s－儲水係數

b－越流因數

r －抽水井至任意點距離 (m)

t i－第i階梯出現到計算時刻的時間

n －井數

m－含水層厚度(m)

qi－第i井的流量， (m3/d)

kz－垂直滲透係數 (m/d)

kr－水平滲透係數 (m/d)

l －抽水井過濾器下端至含水層頂板距離 (m)

l1－觀察孔過濾器下端至含水層頂板距離 (m)

d －抽水井過濾器上端至含水層頂板距離 (m)

d1－觀察孔過濾器上端至含水層頂板距離 (m)

、減壓管井布置

根據上海地區的經驗承壓水水頭高度一般在地表以下3.00～11.00m之間，本工程暫在基坑內外布置12口減壓管井，其中坑內4口，坑外8口。

在現場施工完成2~3口井後除了觀測實際承壓水的水頭高度值以外，另做一組現場抽水試驗，獲得準確的水文地質引數，再對主體結構部位基坑穩定性進行復算，根據試驗結果重新調整減壓管井的數量和結構。

3.2.1.3疏乾井的布置

根據基坑面積，在基坑內按150~250m2/口均勻布置，本工程基坑面積約5952平方公尺左右，疏乾井的數量為：n=s/a

坑內降水井數量計算公式：

n=a/a

式中：n—井數（口）；

a—基坑面積（m2）

a—單井有效降水面積（m2），取200m2

本基坑內疏乾井取29口。

疏乾井深為22m。各井孔直徑為φ700mm，井管直徑為φ273mm。技術引數如下：

水位觀察：可利用三口疏乾井作為基坑內水位觀察，具體位置見剖面圖。

3.2深井結構設計

為保證井管具有一定的強度，並滿足降水及降水過程中需隨時割管的需要，採用間隔設定濾水管的設計方案，主要設計引數如下：

終孔直徑：不小於φ650-750mm；

井口：高出地面0.3~0.5m，防止汙水進入井內，井壁外圍一般採用優質粘土或水泥漿封閉，基深度不小於2.00m。

井管：採用焊接鋼管，直徑（內徑）φ273mm；

濾水管：採用橋式濾水管，直徑φ273m，外包30~40目尼龍網；

礫料：各井從井底向上至地表以下3.00m圍填中粗砂；

沉澱管長度：與濾水管同徑，長度1m，沉澱管底部焊封。

3.4成井施工工藝及技術要求

3.4.1疏乾井

3.4.1.1施工工藝

採用泥漿迴圈鑽進、機械吊裝下管成井施工工藝，見下圖：

施工工藝流程圖

3.4.1.2施工技術要求

（1）測放井位

根據井點平面布置，使用全鑽儀測放井位，井位測放誤差小於30cm。當布設的井點受地面障礙物影響或施工條件影響時，現場可作適當調整。

（2）護孔管應插入原狀土層中，管外應用粘性土封堵，防止管外返漿，造成孔口坍塌，護孔管應高出地面10~30cm。

（3）鑽機安裝

鑽機底座應安裝平穩，大鉤對準中心，大鉤、轉盤、與孔中心應成三點一線。

（4）鑽進成孔

開終孔直徑均為φ700-800mm，一徑到底。

開孔時應輕壓慢轉，以保證開孔的垂直度，鑽進時一般採用自然造漿鑽進，遇砂層較厚時，應人工製備泥漿護壁，泥漿密度控制在1.10~1.15。

當提公升鑽具和臨時鑽停時，孔內應壓滿泥漿，防止孔壁坍塌。

（5）清孔換漿

鑽至設計標高後，將鑽具提公升至距孔底20~30cm處，開動泥漿幫浦清孔，以清除孔內沉渣，孔內沉淤應小於20cm，同時調整泥漿密度至1.10左右。

（6）下管

直接提吊法下管。下管前應檢查井管及濾水管是否符合質量要求，不符合質量要求的管材須及時予以更換。下管時濾水管上下兩端應設定扶正器，以保證井管居中，井管應焊接牢固，下到設計深度後井口固定居中。

（7）回填濾料

採用動水投礫。先將鑽桿提至濾水管下端，井管上口加密頭密封，從鑽桿內幫浦送泥漿，使泥漿由井管和孔壁之間上返，並逐漸調小幫浦量，待幫浦量穩定後開始投放濾料。投送濾料的過程中，應邊投邊測投料高度，直至設計位置為止。

（8）止水與回填

潛水疏幹降水井在地表以下回填2.00m厚粘性土。

（9）洗井

採用活塞和空壓機聯絡洗井法。先採用活塞法洗井，通過鑽桿向孔內邊注水邊拉動活塞，以衝擊孔壁泥皮，清除濾料段泥砂，待孔內泥砂基本出淨後改用空壓機洗井，直至水清砂淨為止。

（10）安裝抽水裝置

成井施工結束後，下入井幫浦並聯接真空管路、排設排水管道、安裝真空幫浦、接通電源，安裝完畢後進行安裝效果檢查。

（11）抽水

先採用真空幫浦與潛水幫浦交替抽水，真空抽水時管路系統的真空度不小於-0.06mpa，以確保真空抽水的效果。

（12）標識

為避免抽水設施被碰撞、碾壓受損，抽水裝置進行標識。

（13）排水

洗井及降水執行時排出的水，通過管道或明渠排入場外市政管道中。

3.4.2成井施工質量控制標準

（1）井深誤差：小於井深的2‰；

（2）成斜：每50m小於0.5°；

（3）井水含砂量：抽水穩定性，小於1/20000（體積比）。

（4）井中水位降深：抽水穩定後，井中水位處於安全水位以下。

3.5降水執行

3.5.1試執行

（1）執行前準確測定井口、地面標高及地下水位；

（2）啟動抽水裝置，檢查抽水裝置、排水系統運轉是否正常；

（3）抽水系統經檢查符合要求後，開始抽水。

3.5.2降水執行

（1）潛水疏幹降水井執行可在基坑開挖2週前開始；

深井降水施工方案

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