深基坑管井降水工程施工设计方案.pdf

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1、.微山金源煤矿新建 0.45Mt/a 选煤厂项目 降水专项施工方案 编制单位：中煤建筑安装工程*编制人：审核人：审 批 人：编制日期：第一部分 概述 1.0 编制依据 现场勘查周边环境情况 该项目岩土工程勘察报告 建筑地基基础设计规范GB 50007-2002 建筑地基基础工程施工质量验收规范GB50202-2002 地基与基础工程施工技术规范GBJ202-83 该工程基础平面图、基础详图等 危险性较大的分部分项工程安全管理办法200987 号文 错误!提供的其它降水资料 2.0 工程概况 拟建场地位于微山县西外环金源煤矿院内,本期拟建工程有主厂房、原煤仓、精煤仓、浓缩池、循环水池、生产办公楼

2、等配套项目,室内外高差 0.3 米.因单体工程较多,但工程基础埋深及地基处理方法较为相似,开挖坑底标高在-4.1-6.0m 之间,本次以基坑最深的主厂房为代表进行设.计计算.其它单体工程均以此执行.3.0 场地工程地质条件及水文地质条件 3.1 地形地貌条件 拟建工程场地区属河湖相冲洪积平原地貌类型,地形比较平坦.地面相对高程 34.0036.62m,相对高差 2.62m.为暖温带半湿润季风区,大陆性气候,四季分明.历年平均气温 13.7C,冬季平均气温 1.9C,夏季平均气温 27.2C.历年平均降水量 655.2mm,水量主要集中在 78 月.霜冻期一般在十月中旬至次年三月,无霜期 200

3、 天左右.最大冻结深度 0.48m.3.2 地层结构 勘探深度范围内揭露的地层均为第四系冲洪积物,其岩性主要为粘性土和砂土,自上而下共分 8 层以及 2 个分层,分述之：1杂填土 灰黑色,以煤渣和煤矸石为主,多数被碾压结实,未完成自重固结.该层场区普遍分布,厚度 0.503.00m,平均 1.31m,层底标高 31.7535.62m.平均 34.21m.2素填土 褐黄色棕黄色,以粘土和粉质粘土为主,干强度及韧性高,可塑.场区内大部发育,厚度 0.403.40m,平均 1.48m；层底标高 32.2234.09m,平均 33.17m；层底埋深 1.504.40m,平均 2.72m.3粘土 浅灰色

4、,干强度中等,韧性高,光泽反应光滑,摇振反应无,含有机质,软塑可塑.该层在场地中局部发育,厚度 0.201.00m,平均 0.57m,层底标高32.7733.67m,平均 33.15m,层底埋深 0.903.50m,平均 2.41m.4粘土 棕黄色夹浅灰色,干强度及韧性高,光泽反应光滑,摇振反应无,含铁锰质物及小径姜石,硬塑,局部可塑.场区内普遍分布,厚度 0.702.80m,平均 1.98m；层底标高 29.88.31.65m,平均 30.94m；层底埋深 2.906.40m,平均 4.58m.经膨胀试验,该土层自由膨胀率 62.071.0,膨胀率 1.401.90,膨胀力 1725Kpa.

5、5、粉质粘土 浅黄色灰黄色,干强度及韧性中等,光泽反应稍有光滑,摇振反应无,含小径姜石,可塑.场区内普遍分布,厚度 1.302.30m,平均 1.94m；层底标高 28.4229.58m,平均 29.00m；层底埋深 4.908.20m,平均 6.52m.6、粉质粘土 浅黄色褐黄色,干强度及韧性中等高,光泽反应稍有光滑光滑,摇振反应无,含铁锰质物,含姜石 1020,粒径 15cm,硬塑.场区内稳定发育,厚度 1.806.10m,平均 3.51m；层底标高 22.8626.89m,平 25.50m；层底埋深 7.5012.50m,平均 10.03m.7、中粗砂 褐黄色,饱和,砂质较纯,级配一般较

6、好,成分以石英、长石为主,少量暗色矿物,中密密实.该层底部一般发育厚约0.10.4m,胶结姜石层,质坚硬.场区内普遍分布,厚度 2.507.10m,平均 4.69m,层底标高 18.6021.55m,平均 19.81m；层底埋深 15.0017.50m,平均 15.71m.7-1、粉质粘土 褐黄色,干强度及韧性中等,光泽反应稍有光滑,摇振反应无,含姜石1020,粒径 15cm,硬塑.场区内仅局部发育.厚度 0.401.40m,平均 0.77m；层底标高 24.2725.89m,平均 25.15m；层底埋深 9.3011.60m,平均 10.80m.7-2、粉质粘土 褐黄色,干强度及韧性中等,光

7、泽反应稍有光滑,摇振反应无,含姜石1020,粒径 15cm,硬塑坚硬.场区内大部发育,厚度 0.702.40m,平均 1.31m；层底标高 21.16.23.45m,平均 22.41m；层底埋深 12.3015.20m,平均 13.54m.8、粘土 棕黄色夹褐黄色,干强度及韧性中等高,光泽反应稍有光滑光滑,摇振反应无,含铁锰质物,含姜石 1020,粒径 15cm,硬塑.场区内普遍分布,未揭穿,最大揭露厚度为 8.00m.3.3 场地水文地质条件 场区内地下水水位埋深 0.903.55m,平均 2.43m,水位标高 33.0133.19m,平均 33.09m.地下水类型主要为第四系孔隙潜水,主要

8、含水层为 7层中粗砂.其补给途径主要为大气降水和地表水体入渗,排泄途径主要为人工抽水和地下迳流.预计水位年变化幅度约 23m.建议抗浮设计水位按 35m 标高考虑.3.4 周边环境条件 该项目场地周边开阔,无需保护的建筑物及地下管线.4.0 本工程基坑支护与降水设计着重解决的问题 基坑开挖深度为 3.65.5m,基坑采用放坡+支护开挖方式,根据开挖深度、工程地质于水文地质条件等,该基坑工程重点为：确保基坑四周安全稳定.提出合理的支护与降水方案；为后续的施工创造良好的条件.第二部分 降水工程 1.0 基坑降水方案 1.1 场地及周围环境分析：根据区域地质资料以及现场勘察情况,场区内无岩溶、塌陷、

9、滑坡、.崩塌、泥石流、采空区等不良地质现象,无全新活动断裂构造,地层基本连续稳定,地基土强度总体较好.除2层素填土和4层粘土具弱中等膨胀潜势外,无其它特殊性岩土发育.场地稳定性较好.因此本场地作为拟建场地适宜.1.2 降水方案选择 场地在勘探深度内地下水属于潜水类型,含水层为第四系冲洪积物粘性土和砂土层,勘探期间实测地下水初见水位在地表以下 1.0 米左右；地下水补给来源主要为大气降水及地表径流,地下水年变化幅度在 23 米间,场地历史最高水位在现地表以下 0.9m,经现场勘察稳定水位在地表下 1.0米左右,根据以上分析及现场实际情况采用管井进行降水.由于影响基坑降水的因素如开挖时间、开挖次序

10、,工期安排及整体开挖基坑的规模无法确定,因此场地基坑降水无法取得合适的边界条件,因此该工程基坑降水方案的选择应根据具体条件进行降水设计.上部含水层为粘土、粉质粘土弱透水层组成,下部为中粗砂土含水层,中粗砂为强透水层,则整个含水层土的综合渗透系数取 25m/d.1.3 基坑降水方案 根据提供的勘探报告,拟建场地在钻探深度范围内,地下水为潜水,勘察期间潜水地下水位埋深为 1.0m 左右.本基坑开挖深度在自然地面以下5.50m.在基坑开挖工程中,保证将基坑里的水位降至开挖面以下 0.5m,同时保证降水在达到设计要求同时,控制水位降深和降水速率,减少降水对周边原有建筑物的影响.根据本工程场地环境、工程

11、地质水文地质条件等情况.本项目参照本地区经验采用管井降水降水方案.沿基坑四周布设管井.勘测期间水位埋深 1.0m 左右,基坑开挖 5.5m 深,因此需要采取降水措.钻机就位 放线钻孔 下 滤 管 包扎滤管 冲孔、换抽 水 填 砾 填土稳管 洗 井 配套安装 施,拟采用大口径管井降水的方法将水位降到基坑底部 0.5m 以下.1.3.1 采用管井基坑降水管井施工 1管井成井流程 图 6 管井成井流程图 2管井施工方法 管井定位 测量人员根据降水井的设计位置测设实际井位,并参阅基础施工图纸,适当调整井位.井位偏差小于 50cm.挖井口、安装护筒 根据测设的降水井的位置,采用人工开挖井口,井口直径为

12、550mm.开挖深度为 0.8m,安装高 0.8m 的钢护筒,护筒的安装位置必须准确.钻机成孔.采用正循环钻机成孔,一钻到底,井孔要求圆、直,垂直度1%.钻机就位必须准确,钻杆必须要垂直,钻机底座必须牢固.在钻至设计深度以后停钻.用清水置换井内泥水即洗井,并测定孔深,满足孔深要求之后,撤机.下井管 井管采用无砂混凝土滤水管,水位以下包缠尼龙网,缓缓下放,当井管与井口相差 200mm 时,接上节井管,接头处用尼龙网裹严,以免挤入泥砂淤塞井管,竖向用竹条和铁丝固定井管.为防止上下节错位,在下管前将井管以井方向立直.吊放井管要垂直,并保持在井孔中心,为防止雨污水、泥砂或异物落入井中,井管要高出地面不

13、小于 200mm,并加盖或捆绑防水雨布临时保护.填滤料 井管下部 2 米为沉渣段,其与孔壁之间用粘土封填；上部井管为滤管,滤管与孔壁之间用滤料填充,填砾料时,滤料沿井管外四周均匀填入,保持连续.要避免填料速度过快或不均造成滤管偏移及滤料在孔内架桥现象,洗井后滤料下沉及时补充滤料,要*际填料量不小于 95%理论计算量,填料至自然地面,经洗井之后,密实后及时填补滤料.降水井运行时,随水位下降,滤料会产生一定沉陷,及时采用粘土封闭.洗井 下管、填料完成后立即进行洗井.采用潜水泵反复进行抽洗,直至水清砂净.设置水泵 水泵规格4.0kw离心式水泵,共计准备8台,扬程24m,流量1030m3/h,.在安装

14、前,必须对水泵本身和控制系统做一次全面细致的检查,在地面试转 3min5min 后,若无问题,方可进行安设.安装完毕应进行试抽水,满足要求方可转入正常工作.3管井布井参数及质量要求 采用机械成井,参见降水井点平面布置图,管井定位偏差小于 200mm.降水井孔径为 550,滤管外径为 450 的无砂水泥管,周围滤料填充,滤料选用颗粒均匀、无泥砂污染的、粒径为 35mm 的米石.井深为18m.降水自井口以下全部设为滤水管.抽出的水含砂量不超过 1/5 万,长期运行期间不超过 1/10 万.钻孔时一径到底不留沉渣,井孔要求正、圆、直、孔斜率1%,下管时井管居中,不偏不斜.严格控制水位,定期观测,使水

15、位平稳,缓慢下降,防止过快造成不均匀沉降,影响周边稳定.4水位观测井 观测井设置要求：基坑中心设计 1 眼,井深 18m,井的其他设计参数与降水井相同；观测井周边要用砌砖围起来,封盖好,防止落入杂物堵塞.观测要求：记录观测水位,每天观测一次并记录数据.标尺要垂直放在孔中,读数时视线与标尺刻度垂直.须知：超前设置观测井,及时观测水位变化情况是否影响土方开.挖；水位观测,每天记录观测数据,观察排水井水量,含砂量大小,如有异常,及时反馈信息,加以调整；注意观察基坑边坡动态,及时反馈信息,修正方案,确保基础施工顺利进行.定期检修抽水设备,保障降水正常进行.1.4 基坑降水方案设计计算书 由于基坑较深、

16、面积较大,本次按照主厂房考虑基坑降水方案,其余基坑可参照主厂房管井间距布置.一、管井计算 管井井深 16m,因主要含水层为第 7 层饱和中粗砂层,平均厚度 4.69 m,下部滤水长定为 6 m,井底进入渗透系数较小的第 8 层粘土层,则按潜水型完整井计算,管井外径 0.45m,内径 0.3m,四周布置在距离基坑边缘 2m 处.根据勘察报告提供的资料,综合考虑土层渗透系数取 K=25m/d,降水至基坑中心坑底下 0.5m 处,其水位降低值 S=5.0m.1计算基坑等效半径x0.根据平面布置可知,基坑在长度方向的最大尺寸是 53.1m,宽度方向 尺寸为 27.1m,基坑长宽比不大于 5,可按基坑面

17、积大小的等效圆计算基 坑等效半径.经计算,管井布置所围基坑面积为 1820.16m2,故由公式得基坑的等效半径为：式中：x0基坑等效半径；F基坑面积,m2.2抽水影响半径 R.基坑中心处水位降低值为 5.0m,含水层厚根据提供资料 I 含最大为15.50m,则抽水影响半径为：式中：R抽水影响半径；S水位降低值,m；H0含水层厚度；K渗透系数,25m/d.3基坑系统总涌水量 整个管井降水系统的总涌水量按非承压完整井计算,总涌水量为：07.24lg9.191lg5)55.152(25366.1lglg)2(366.1000 xRSSHKQ=4926.37m3/d=0.0570 m3/s 4管井单位

18、长度进水量 5管井滤水器总长度计算 管井滤水器总长度 L=Q管/q管=53.40m 6管井数量计算 群井抽水单个管井过滤器浸水部分长度按下式试算确定：式中,Q管井系统总涌水量；H抽水影响半径为 R 的一点水位m；n管井个数根；0 x假想半径m；r管井半径m；取基坑中心处的 H=15.5-5=10.5m,当管井数量为 7 时,此数值符合8.654.970nhQ 管/q 管=53.4m 的要求.由于本地土层不均质,综合渗透系数取定有一定的偏差,根据经验,当井距超过 15m 时,在排水时虽能满足总排水量要求,但为了降水均匀.故管井应在整个基坑范围内均匀布设 8 眼井,根据此计算理论,原煤仓、精煤仓、

19、浓缩池、循环水池、生产办公楼等其他单体工程相应布设井点,平面布置详见附图 7、水泵的选择 单井出水量 q=Q总/n=4926.73/8=615.84 m3/d/24=25.66 m3/h 查表得,采用 2B-31 型离心式水泵满足要求 1.5 现场排水总管的选择与布设 根据本项目情况,现场降水时间较长,必须将水泵抽出的地下水,源源不断有组织地排出施工现场,应建设单位的要求,所有抽出的地下水必须进入煤厂院内的污水处理池内,因现场单体工程较多,避免影响施工现场的交通,采用800的砖砌检查井作为地下水收集点,排水总管选用DN400砼管埋设于地面以下布设于基坑周围,将地下水排出,具体布设见附图二.1.

20、6施工安全及文明施工措施 1.6.1 施工安全 工地施工应遵照国家颁发的建筑安装工程技术规程,确保安全,并注意以下安全事项：施工现场要平整,脚手架搭设要牢靠.防止钻机及其它机械设备工作时发生倾斜、滑动等现象.进入工地须戴好安全帽、穿劳保鞋,高空作业还须系好安全带.机器设备须有专人负责,非操作人员禁止上机操作.工地拆接电必须由电工操作.机械设备必须接地线避免发生漏电伤人现象.拆卸钻杆人员必须带手套工作,且绝对听从钻机操作工的指挥.注浆过程中,孔口操作人员必须带好防水镜,头部戴好防护罩、穿好工作衣,以免注浆管爆裂时浆体伤人.安检人员随时检查工地文明施工情况,并及时反馈到项目经理.施工人员都必须服从

21、命令听指挥,加强纪律,按操作规程作业.出现违章事故者,必须追查责任,赏罚严明.1.6.2 文明施工 工地材料堆放要明确标示,严禁不同材料混放.材料与半成品要严格区分.交叉作业时要协调好,严禁从高空乱扔乱掷.遵守机械设备的操作程序和安全操作规则,严禁野蛮操作.遵守业主单位的各项规章制度,服从甲方和监理单位的管理.第三部分 施工配合及进度 1.0 基坑降水、挖土、支护施工总体部署 本工程基坑降水、挖土、支护三者紧密相关,施工时要密切配合,根据基坑深度及支护和降水的施工工艺,先进行管井的施工,超前降水,待地下水位降至基底 0.5m 以下且水位稳定,土方固结后,再进行挖土、支护工作.2.0 工期进度 2.1 施工工期 降水净工期 90 天,不含其他不可抗拒因素,否则工期顺延.2.2 施工组织管理机构 投入本工程项目主要管理人员 序号 职务 人数 职称 专业 1 项目经理 1 工程师 工民建 2 技术总负责 1 工程师 工民建 3 质检员 1 助工 工民建 4 安全员 1 助工 工民建 5 材料员 1 工程师 工民建 6 施工队长 1 工程师 工民建 项目组织机构管理架构图 附 图 一中煤建筑安装工程*0.45Mt/a 选煤厂工程项目部 项 目 经 理 项目工程师 质 量 材 预 技 工.