深井井点降水施工工艺标准规范标准.doc

A/0 ZQN/JS-01-2012 安徽中启能电力工程有限公司企业标准JZ-12深井井点降水施工工艺标准2012-3-10发布 2012-3-10实施安徽中启能电力工程有限公司 发布目 次1范围32术语和定义33施工准备44施工工艺75质量标准96成品保护措施97职业健康安全、环境保护技术措施98质量记录10附录A （规范性附录） 深井井点降水设计计算11 深井井点降水施工工艺标准1 范围本标准规定了深井井点降水施工的准备事项、工艺流程、施工工艺标准、质量标准、成品保护措施、职业健康安全和环境措施及质量记录。本施工工艺标准适用于工业与民用建筑中新建、改建、扩建的建构筑物与市政降水工程。本文是以最常见、最普通不可回收的混凝土管作滤水管介绍其施工工艺的，其它井管（比如可回收的钢管、塑料管）施工工艺可参照执行。适用于降水深、面积大、时间长，渗透系数较大（10250m/d），地下水丰富的砂类土和碎石土。地下水位埋藏深度在15m以内，且厚度大于3m的含水层；降水深度可达50m以内，对于有流砂的地区和重复挖填土方地区使用，效果更好。深井降水的优点：成井过程、操作工艺和降水运行、维护简单，施工速度快，更能适用于工期短、受场地限制、机械化施工困难的基坑降水工程。大面积条状或面状基坑采用深井井点降水比轻型井点降水费用低。2 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。2.1 降水工程 engineering dewatering降水工程系指应用水文地质学原理，通过降水设计和降水施工，排除地表水体和降低地层中滞水、潜水、承压水、基岩水、岩溶水等地下水的水位，满足建设工程的降水深度和时间要求，并对工程环境无危害性影响。2.2 降水地质条件 dewatering prospecting是指同降水工程有关的水文地质、工程地质、环境地质等条件的总称。2.3 降水深度 ground water level after lowering自地面算起至基坑底面以下设计要求的动水位间的深度。2.4 降水出水量 yield water during lowering指降水井从含水层中抽出的总水量。2.5 降水试验 dewatering experiment降水施工前进行抽水试验、引渗试验或注水试验，测定水文地质参数或其它参数；检查降水效果，确定工程参数，供分析调整降水方案的试验。2.6 主要符号L为过滤器长度(m)d过滤器外径(mm)与含水层厚度及渗透系数有关的经验数据Q基坑总涌水量（m3/d）q单井干扰抽水量（m3/d）n降水井数量（口）HW降水井深度(m)HW1基坑深度(m) HW2降水水位距离基坑底要求的深度(m)HW3ir0；i为水力坡度，在降水井分布范围内宜为1/101/15；r0为降水井分布范围的等效半径或降水井排间距的1/2(m) HW4降水期间的地下水水位变幅(m) HW5降水井过滤器工作长度(m) HW6沉淀管长度(m) 3 施工准备3.1 人员准备电工、钻机班长、专业作业人员、普工 。各工种具体人数由工程量大小、工期长短、施工环境确定。3.2 技术准备3.2.1 熟悉施工图纸、厂区平面布置图、工程勘察资料、地质条件等，确定建构筑物基坑形式、开挖支护设计、降水深度、降水范围、降水时间、工程环境影响等，并进行降水井的设计，深井井点降水设计见附页。3.2.2 根据地基基础平面形状、技术要求和降水地质条件，通过对深井井点的设计，预测计算降水水位和水量，并提出降水工程的辅助措施和补救措施。3.2.3 对工程环境问题应专门设计，对附近建构筑物是否沉降进行分析，必要时做好沉降观测记录；编制降水施工组织程序、施工安排和安全生产的要求。3.2.4 开工前，编制好降水工程量表、工期进度计划表，组织好人力资源和设备材料等。并综合考虑安全文明施工和环境条件，合理布置泥浆池或泥浆坑，做好排污、防污措施。3.2.5 降水运行时，做好降水监测与维护的有关要求；通过观测井监测，详细记录日降水水位情况。3.2.6 绘制深井井点平面布置图（见附图安庆电厂主厂房深井井点降水图）、降水设施结构图、降水水位预测曲线平面与剖面图，以备与降水日观测水位比较，并布置排水设施的数量、位置。3.3 材料准备成井所需材料（数量仅供参考，安庆电厂基坑工程量举例）见表1：表 1 序号名称规格数量备注1护桶900mm L=900mm45只2井管d=400mm D=500mm1300m多孔无砂砼管3滤料14mm700T精制石英砂4连接材料：毛竹片、铁丝、土工布毛竹片宽45cm、12#铁丝、300g/m2土工布根据施工需要5托盘500mm，厚度60-80mm45只硬木6观测井50mm5-8口PVC7电缆线4mm2313盘每盘100m8配电盘40套7消防水带2.5100m80盘或硬质塑料管8钢丝绳10.5mm1400m3.4 主要机具基坑深井降水成井施工投入设备状况表（数量仅供参考，根据工程量确定）见表2：表 2 设备名称型号数量性能或用途配备动力钻机SQZJ1304台设计能力钻800mm 深60m11kw电机或1110柴油机泥浆泵4ZS124台4吋吸砂泵，出水量80m3/h作泥浆泵及反循环泵用。1110柴油机潜水泵QY25263QY35264 4台4台额定出水量25 m3/h，扬程25m额定出水量25 m3/h，扬程35m3kw4kw电动机Y1601142台钻机动力11kw拖拉机4台工地倒运井管、滤料等813kw柴油机长丰11108台部分为备用钻机动力13kw供水软管2.5吋1000m施工供水基坑降水运行管理投入设备及材料表（数量仅供参考，根据工程量确定）见表3表 3 名称规格数量功率或性能发电机SPC75，SPC752台150KW水泵1QY25-26-322台3KW水泵2QY35-26-440台4KW电缆线4mm2313盘每盘100m配电盘40套水带2.5吋80盘100m消防水带或硬质塑料管钢丝绳10.5mm1400m3.5 作业条件3.5.1 施工电源到位：在基坑周围布置若干个二级配电柜，每口井配备一个三级配电盘。为确保基坑降水安全，降水系统用电要单独配置，不与其他用电系统合用，另外配置备用发电机两台，在系统电源停电时启动备用发电机。发电机发电电源的接口可与系统电直接转换，并保证在30分钟切换到位。3.5.2 选择泥浆处理场：打井过程中产生的废浆，要排放到合适的场地，把砂和泥块沉淀下来，把清水排掉。沉淀下来的泥砂今后随土方开挖而运走。泥浆处理场要根据土方开挖时间和气候条件而定，因为泥浆会对土方开挖有影响，包括车辆运输通道等。泥浆处理场的周边要修筑围堰，不让泥浆漫流，围堰高度应达到1m。泥浆处理场大小依据工程量大小确定。3.5.3 布置泥浆池和清水池：最好选用圆形钢制成品，便于移动和现场管理，对土方开挖也有利。也可就近现场开挖泥浆池，一个为沉淀池，一个为清水池，深度1米即可，面积一般2.5米3米即可。泥浆池可布置在开挖边线内侧，距离基坑开挖边线1m以上，以避免土方开挖时边坡塌方。为加快施工速度，泥浆池要提前挖好，挖出的土要堆放有序，其中部分土要回填泥浆池，余土连同泥浆池在土方开挖时一并挖走。3.5.4 基坑降水设计：深井井点降水工程中，井点系统设备由深井井管（滤水管、吸水管和沉砂管三部分组成）和潜水泵等组成。可用钢管、塑料管或混凝土管制成，管径一般为300-600mm（可依据地下水位、渗透系数、地质条件等确定），特殊条件时不受限制。本文所列举的混凝土管外径是500mm，壁厚50mm，泥浆孔直径是800mm，井深、井距由设计确定，井管为混凝土管，其中花管为混凝土无砂管；滤料为直径0.152.5mm的砂砾混合滤料，详见“降水井结构图1”。图14 施工工艺井点测量定位钻机就位钻探成孔吊放井管回填滤料放置水泵洗井单井抽水试验群井抽水调试降水运行排水管网设置配电调试采购井管滤料筛选水泵检查降水完毕设备拆除、封井开始开始成孔记录沉管记录运行观测记录4.1 主要施工工艺流程，见图2 图24.2 施工工艺4.2.1 井点布置：条状基坑宜采用单排或双排降水井，布置在基坑的一侧或两侧，在基坑端部，降水井外延长度应为基坑宽度的1-2倍；选用单排或双排应依据预测计算确定；面状基坑降水井宜在基坑外缘呈封闭状布置，距离边坡1-2m；对于长宽度很大、降水深度不同的面状基坑，为确保基坑中心水位降深值满足设计要求或加快降水速度，可在基坑内增设降水井，并随基坑开挖而逐渐失效。另外，在基坑四周设置一周排水明沟，使降水井排水畅通。4.2.2 井点测量定位：施工现场场地平整后，测量人员根据基坑井点降水平面布置示意图，将基坑周边和基坑内（必要时）布置的井点，依据井点的坐标，利用经纬仪、钢卷尺定位并作好井点顺序标识。包括观察井定位、标识。4.2.3 钻机就位：根据井点位置，使卧钻机就位并用水平尺校正钻机底座水平，并用铁丝把钻机固定在枕木上。4.2.4 钻探成孔：因地层含水层颗粒较细，选用正循环钻机钻凿，钻孔到设计深度后，要清孔换浆，把泥浆调整到1.05左右，并做好钻孔过程记录。4.2.5 吊放井管：采用托盘钢丝绳下管法下井管，井管与井管之间接口用300mm宽的土工布封口并用12#铁丝捆扎，以保证井管接口封闭，滤料不会从接口进入井内。井管外用45cm宽的毛竹片和铁丝捆扎连接。并要求做好沉管记录资料。4.2.6 回填滤料、封口：井管下好后，立即回填滤料至距地面2m处，2m以上部分采用粘土进行回填封。4.2.7 放泵洗井：滤料回填后，立即放置潜水泵并抽水反复洗井，直至井水洗清达到规范要求为止。洗井时若出现井水中含有滤料，应停止洗井，检查原因，进行处理，必要时要报废掉，并按封井要求进行封井，然后再必要时补井。4.2.8 单井抽水试验：深井洗井合格后，进行单井抽水试验，检查单井抽水出水能力q是否达到设计要求，及单井抽水影响范围如何。达不到时，可以采取更换大功率水泵抽水或加密井点措施完善。4.2.9 群井降水运行：a） 排水管线布置：在基坑开挖边线的外侧距离基坑边线1-2m布置一圈排水沟，当地质条件较差，开挖基坑深度大，边坡宜塌方时，应适当调整排水沟距离基坑边坡上口线的距离。排水沟规格、泛水大小依据群井抽水量、排水方案、排水路径情况确定。安庆电厂主厂房（汽机房、除痒煤仓间和锅炉房、电气楼区域）深井降水排水沟净宽0.6m，深0.61.2m,泛水坡度0.2%，采用砖砌并用水泥砂浆抹面。每个单井抽水直接排入外围主排水沟中，排水管用硬质塑料管。详见附图所示。b） 水位控制：在相邻单井中间和基坑内、局部加深处布置若干口直径为75mm的PVC管观测井。初期每天观测56次，以后每天早7：00点、午12：00点、晚7：00点各观测一次，做好详细的观测记录，并绘制各观测井水位变化曲线图，以作为土方开挖参考的技术资料；在抽水调试期间，若水位降深不能满足开挖要求，要增加井中水泵数量，必要时要增补降水井。c） 设备维护及检查：每天每个班组要对降水系统进行检查，主要检查抽水含砂量、水泵运行状况、管线状况等，尤其水井出水含砂量应控制在1/万之下。若水井含砂量过大，应立即停止抽水处理，必要时从新成井。每天要填写看管、检查日志。d） 修筑井台：为保护水井不被汽车等碰坏，对每口井都要修筑井台，用C15混凝土修筑，井台长宽高分别为1.5m1.5m0.3m。5.2.10降水完毕设备拆除、封井：基坑零米以下项目施工基本完成后，正常地下水位（不降水时的地下水位）不影响基坑上部工程项目施工时，就表明该基坑降水完成。应立即拆除降水系统，并对所有降水井、观测井进行封填，封井要尽可能恢复到地层的原始状态。封井必须严格按照规范执行，避免地下水位上升时地表出现管涌险情，特别是在大江、大河、湖泊附近尤其重要。具体操作如下：e） 井中投砂：先投中粗砂，后细砂，至含水层顶部，即细砂投到离地面2m左右。f） 粘土夯实：在离地面2m左右，滤料连同井管一并拆除，再用粘土分层回填、分层夯实，每30cm夯实一次，层层夯实到地面。4.3 工艺要求4.3.1 钻凿成井孔时井孔用泥浆护壁，洞口设置护筒以防止孔口坍方，护筒需露出地面500mm，并设置泥浆池，供应泥浆；设置泥浆处理场，以供沉淀泥砂。4.3.2 深井井管下放前应反复用吊筒捞取泥渣洗井，井管下放时应力求垂直并位于井孔中间；井管采用带有阴阳口的、多孔混凝土无砂管,其滤管孔隙率在15左右，井管内径400mm，外径500mm，无砂砼管逐节沉管时，井管外壁绑长竹片导向，使节头对正。4.3.3 井管下入后及时在井管与土壁间填砂砾滤料，滤料采用精制的石英砂，砾径1-4mm，合格率应大于90%，杂质含量不大于3%；填料时应用铁锹下料，不得用反铲直接下料，以防分层不均和冲出井管，下料应一次连续完成，从底部填至离井口2m处，上部采用粘土封口。4.3.4 潜水泵安装前应对水泵本身和控制系统作一次全面细致的检查；设置深井泵的电动机座应安设平稳，转向严禁逆转，防止转动轴解体。4.3.5 井点使用时基坑周围井点对称抽水，使水位差控制在要求限度内；井点供电系统采用双线路，防止中途停电或发生故障，影响排水，同时设置两台备用发电机，以防止突然停电，造成不淹基坑；潜水泵在运行时应经常观测水位变化情况，检查电缆线是否和井壁相碰，以防磨损后水沿电缆芯渗入电动机，同时定期检查密封的可靠性，以保证正常运转。5 质量标准5.1 主控项目全部降水运行时，抽排水的含砂量应符合下列规定：a） 粗砂含量应小于1/5万；b） 中砂含量应小于1/2万；c） 细砂含量应小于1/1万。5.2 一般控制项目一般控制项目及控制措施：a） 验收时应提供施工记录（包括钻孔、沉管记录）、降水观测统计表。b） 在基坑中心、最远边侧、井间分水岭处和基坑底任意部位，实际降水深度应等于或深于设计预测的降水深度，并应稳定24h。6 成品保护措施6.1 降水井洗井合格后，立即砌筑井台、盖上木板加以保护。防止杂物掉入井内。6.2 在土方开挖过程中防止土方机械对降水井及排水管的破坏，设专人看护。7 职业健康安全、环境保护技术措施7.1 职业健康安全危害清单和控制措施主要危险源及控制措施见表4：表 4 序号危害名称控制措施1使用电源线破损的便携式卷线盘每天检查电源线，定期效验漏电保安器，检查配电盘、柜和带电设备的安全性2电动工具未经漏电保护装置或漏电保护装置失灵3钻机操作人员违章持证上岗，加强教育和安规考核4机械、工器具转动部位防护罩不完善在机械、工器具转动部位设置防护罩7.2 重要环境因素清单和控制措施重要环境因素清单及控制措施见表5：表 5 序号重要环境因素名称控制措施1机械保养、维修和使用中废油更换、滴落现场废油存放在指定的油盘或油筒中，并及时把油滴用棉纱清除，存放在废品箱内，统一处理2现场施工用电消耗降水井水泵做到停机停电3现场施工用水消耗 严禁供水任意流、无人问津现象4建筑施工产生的建筑垃圾集中堆放在生产区垃圾厂内或堆场中5泥浆、污水排放泥浆池布置必须经批准后施工，不得在现场随意开挖用作泥浆池；污水应经过地坑沉淀、过滤后排入厂区下水8 质量记录质量记录包括以下各项：a） 施工原始记录及降水系统图；b） 地下水水位观测记录；c） 附近建筑物或构筑物沉降观测记录；d） 单井验收表、降水系统整体验收表；e） 降水工程施工报告。附录A（规范性附录）深井井点降水设计计算A.1 深井井点设计深井井点设计步骤（以安庆电厂主厂房基坑降水设计为例）：a） 模型的建立据地质资料，将46m以上松散地层概化为潜水含水层，其下伏白垩系紫红色泥质砂岩为不透水层，含水层厚度为44m；渗透系数为各层渗透系数加权平均值，K=12.0 m/d，地下水水位在接近地表，基坑开挖范围160m*100m，深度5.59.3m，平均开挖深度按7m计算，地下水位须降到基础开挖底面下1m，因此，地下水水位降深为8m。为简化计算，把地层概化为均质、各向同性、无限隔水边界含水层，概念模型见“井点结构图”。b） 大井法计算基坑涌水量根据建筑与市政基坑降水规范，采用潜水完整场稳定流公式计算。基坑引用半径: r0=F/ =160*100/=71.38m 抽水影响半径： 根据经验，抽水影响半径R=120m R0=R+r0=120+71.38m=191.38m计算基坑涌水量 Q =1.366K(2H-S)S/(R0/r0)=25713.16m3/dc） 布井方案单井出水能力q： q1=Ld/*24 =8*500/70*24=1300m3/dq2= Ld/*24 =12*500/70*24=2057m3/d干扰出水量：群井抽水单井干扰抽水量要远小于单井抽水能力，经验上小于单井出水能的二分之一，即单井干扰抽水量小于6501000m3/d。降水井的数量及井距：n=1.1Q/q=1.1*25713.16/650= 43.5(口)即约需要布置44口井，若施工质量比较好，可取消1.1的安全系数，降水井数量为：n=Q/q=39.640(口)为增大、增快降水效果，在基坑内布置4口，基坑外围布置36口。基坑外降水井布置在沿距基坑开挖边线外2m处，水井布置周长L=（164+104）*2=536m，故降水井间距a:a=536/36=14.89m15m。井位布置见附图，实际施工中可根据情况进行调整。d） 降水井的深度井深依据下式决定：HW=HW1+HW2+HW3+HW4+HW5+HW6HW降水井深度(m)；HW1基坑深度(m) 基坑深5.5m9.3m，取7m。HW2降水水位距离基坑底要求的深度(m)，本次取1mHW3ir0；i为水力坡度，在降水井分布范围内宜为1/101/15；r0为降水井分布范围的等效半径或降水井排间距的1/2(m)，r0为50m，故HW3=5.03.3m，取5.0m。HW4降水期间的地下水水位变幅(m)，取2米。HW5降水井过滤器工作长度(m)，根据水井出水能力设计水井过滤器工作长度，取8m。HW6沉淀管长度(m)，设计1m。故HW=7+1+5+2+8+1=24m。从地层资料分析，上部含水层岩性颗粒细，下部粗，从上到下依次为粉沙、细砂、中粗砂，为加快降水速度，井管过滤器应尽可能深入到下部中粗砂含水层中，中粗砂含水层顶板埋深31米左右，故部分降水井深度加深至36m，具体25口36m，15口25m。e） 降水井结构选择降水井内径400mm，外径500mm，泥孔径800mm，井深25-36m；井管为混凝土管，其中花管为混凝土无砂管；滤料为直径0.152.5mm的沙砾混合滤料，见“降水井结构图”。f） 基坑水位预测基坑水位预测可用完整井稳定流公式进行计算：S=H-H2-Q/(1.366K)*( R-1/n* (r1*r2*r3*rn)式中：S基坑水位降深（m）；H潜水含水层厚度（m）；Q基坑总涌水量（m3/d）；K含水层渗透系数（m/d）；R影响半径（m）；r1、r2、r3-rn降水井至任意计算点的距离（m）；n计算井点个数在基坑内选取2个特征点，即基坑中心点、及基坑的短轴线上距基坑北边线15m处，现按两种布井方式对基坑地下水位进行预测(K=12m/d)：1) 周边布置36口井，基坑内在长轴线均匀布置4口井，其特征点水位见下表：2) 周边布置36口井，基坑内在距离北开挖边线15m平行于北开挖边线上均匀布置4口井， 其特征点水位见表A1:表A1 基坑地下水水位特征点降深预测表计算参数含水层厚度为H=46m含水层厚度H=30m(一)布井方式特征点水位降深（m）(二)布井方式特征点水位降深(m)(二)布井方式特征点水位降深(m)Q(m3/d)R(m)中心点AB点中心点AB点中心点AB点257131203.513.183.083.614.975.91300001506.305.885.766.439.9111.29350001507.456.956.807.62400001508.648.057.878.82450001509.869.188.8910.705000015011.1310.3410.1111.37 由此可见，场地地下水异常丰富，基坑降水要达到设计降深排水量要达到4000045000m3/d，单井出水量要达到1000m3/d，事实上，初期水量很大，后期要小些，所以初期要加大排水力度。基坑大水量的主要原因是，主厂房及烟窗等整个厂区位于巨厚的古河道上，其中中粗砂含水层厚度达15m以上，细砂含水层在16m以上，特别是下部中粗砂含水层补给充分，故大部分井应进入下部中粗砂含水层中，即成井深度在36m的井25口，25m的井15口，根据现场实际降水情况，可增设2口。图A1