基坑降水施工方案_2.pdf
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1、 基坑降水施工方案 二零零九年一月八日 目 录 一、编制依据.2 二、基坑降水工程概况.2 2.1 基本概况.2 2.2 周围环境概况.4 三、场区工程地质与水文地质条件.4 3.1 工程地质条件.4 3.1 水文地质条件.4 四、施工部署.5 4.1 施工组织机构安排.5 4.2 基坑底板稳定性分析.7 4.3 疏干深井基坑降水设计.8 4.4 减压深井基坑降水设计.9 4.5 总工作量.13 4.6 减压深井抽水试验具体措施.14 五、基坑降水运行.16 5.1 疏干深井基坑降水运行.16 5.2 减压深井基坑降水运行及预测.17 六、施工工艺及技术要求.18 6.1 工艺流程.18 6.
2、2 设备选型.19 6.3 施工技术要求.19 七、基坑降水保证措施.20 7.1 技术保证措施.20 7.2 质量保证措施.23 7.3 工期保证措施.24 7.4 安全保证措施.25 八、安全运行应急预案.27 8.1 电源保证.27 8.2 排水保证.27 8.3 井管保护.27 8.4 监测措施.27 九、减压基坑降水引起的地面沉降预测分析.28 9.1减压基坑降水引起的地面沉降初评.28 9.2减压基坑降水引起的地面沉降控制.28 9.3减压基坑降水引起的地面沉降预测分析.29 9.4 回灌措施.30 十、附图.错误!未定义书签。一、编制依据 1.1 基坑围护设计的有关资料和要求;1
3、.2“本协和城二期北地块岩土工程详勘报告”;1.3 供水水文地质勘察规范;(GB50027-2001);1.4 供水管井技术规范;(GB 50296-99);1.5 建筑与市政基坑降水工程技术规范;(JGJ/T111-98);1.6 地基基础设计规范;(DGJ08-11-1999)1.7 施工现场临时用电安全技术规范;(JGJ 46-2005)二、基坑降水工程概况 2.1 基本概况 拟建“本协和城二期”工程位于本市本西路2066号,南临延安西路,北临愚园路,东侧为乌鲁木齐路,西侧为镇宁路。场地中部以永源路为界将拟建场地分为南北2个地块(北、北区),如图13所示。其中北区占地面积为7460m2,
4、北区占地面积为3160m2。图2 北区平面分布图 图3 北区平面分布图 本工程基坑挖深如下表所示:基坑开挖深度表 表 1 开挖区域 开挖深度(m)北I区 北I-1 区 17.00 北I-2 区 13.70 北I-3 区 北I-4 区 北I-5 区 北II区 北II-1 区 17.00 北II-2 区 13.70 北II-3 区 备注:电梯井深度及位置未知,暂定局部深坑开挖深度为18.00m。围护结构采用地下连续墙,基坑开挖深度17.00m,地下连续墙深为42.00m,开挖深度13.70m,地下连续墙深31.00m(除去与开挖17.00m区域共用墙)2.2 周围环境概况 场地的东、西、北三面部分
5、为上世纪2040年代的23层砖木结构房屋(优秀历史保护建筑),大部分为大放脚基础,部分为上世纪80、90年代的56层砖混结构房屋。靠近本路站与静安寺站之间为已建成运行的地铁2号线,基坑最近处离地铁约6米。具体周边环境见图1。三、场区工程地质与水文地质条件 3.1 工程地质条件 典型地质剖面图如图4所示。图 4 典型地质剖面图 3.1 水文地质条件 本地下水类型主要为松散岩类孔隙水。孔隙水按形成时代、成因和水理特征可划分为潜水含水层、承压含水层,对本工程有影响的地下水类型可分为潜水和承压水。1)潜水 潜水一般分布于浅部土层中,补给来源主要有大气基坑降水入渗及地表水迳流侧向补给,其排泄方式以蒸发消
6、耗为主。浅部土层中的潜水位埋深,一般离地表面 0.31.5m,年平均地下水水位埋深离地表面0.50.7m。由于潜水与大气基坑降水和地表水的关系十分密切,故水位呈季节性波动。勘察期间测得的地下水静止水位埋深一般为 1.101.90m(相应标高为 2.331.46m)。地下水的水温:埋深在 4m 范围内受气温变化影响,4m 以下水温较稳定,一般为 1618C。2)承压水 本工程承压水主要分布于第及第层,对本工程有影响的承压含水层主要为第层中承压水。根据本地区的区域资料,承压水埋深一般在3.011.0m,均低于潜水水位,并呈年周期性变化。承压含水层顶板埋深大约为32.50m,含水层厚大约为 18.0
7、m,据我公司在邻近工程-大本会德丰广场实测资料(2016 年 3 月),层承压水位埋深约为 5.00m。四、施工部署 4.1 施工组织机构安排 4.1.1 按项目法施工管理原则,并结合本工程的特点,为实现优质、高效、安全、低耗地完成本工程施工任务,建立强有力的现场施工管理项目部,项目经理作为管理核心,全权负责工程质量、进度、安全文明施工,成本控制及外部环境的协调等工作。组成人员职责分明,相互协作。4.1.2 总承包项目部施工组织体系 根据实际情况填写 4.1.3 分包项目部施工组织管理网 根据实际情况填写 4.1.4 分包主要岗位人员的职责 主要岗位人员职责 岗位 定员 主 要 职 责 项目经
8、理 1 本工程施工的组织者,是工程质量直接负责人,对履行合同负全责,杜绝质量安全事故,本工程一次交验合格,人员、材料、设备、工艺方法和施工等几个方面因素控制好,确保生产工序质量的稳定。对工程的质量、安全、工期、文明生产领导责任,严格按质量计划作业指导书组织施工。组织工程竣工验收等工作。现场负责 1 本工程施工的组织者和管理者,是工程质量主要负责人,对履行合同负主要责任,杜绝质量安全事故,本工程一次交验合格。对人员、材料、设备、工艺方法和施工等几个方面因素控制好,确保生产工序质量的稳定。对工程质量、安全、工期、文明生产负领导责任,严格按质量计划及作业指导书组织施工,项目经理不在时行使项目经理职责
9、,配合工程竣工验收等工作,对项目经理负责。技术负责 1 对本项目技术质量工作负直接责任,核对总包提供的技术资料图纸,施工组织设计与成井报告的编写与送审,施工工序质量控制、签证、质量记录控制(原始资料收集整理、保存),统计技术应用,负责现场检验、测量、试验设备的控制以及纠正和预防措施制定,审查采购物资的技术要求,竣工报告编写送审和工程质量验收、资料提交。质量员 1 工序质量检查与验收,填写开孔令,隐蔽工程验收,施工中一般合格项目评审与处置,材料检验、半成品状态标识及质量记录资料。施工员 兼 施工员负责生产调度,作业计划调整,保证均衡生产,施工员填写施工日记,负责工序调度,组织,相关纠正、预防措施
10、督促执行,事故预防与处理、器具搬运。材料员 兼 确保材料供应到位,对材料质量进行初验、进场材料物资的签收、发放、登记和保管。安全员 1 检查督促安全与文明生产措施落实,纠正不安全行为,生产设备检验、安全装置的检查。现场员工安全教育培训,上岗证书检查,安全日记填写。测量员 兼 严格按施工图纸进行测量放样,记录测量成果,控制桩位放样偏差,同时对以后的井位进行复测。合计 5 人 劳动组织计划表 岗 位 定 员 主 要 职 责 范 围 机修班 焊工 1 人 负责维修、保养和修理各种机具,协助设备安装。电工 1 人 负责维护、保养和修理各种电器设备,负责各种电器线路。钻井队 机长 2 人 服从项目统一安
11、排,认真组织本机施工,对本机的安全、质量和效率负责。班长 2 人 及时完成机长安排的工作,对本班的安全、质量和效率负责。钻工 8 人 服从班长的安排,负责钻机移位、成孔、下井管、填砾和洗井工作。基坑降水班 班长 2 人 全面负责基坑降水运行的现场工作。普工 8 人 基坑降水。合计 24 人 4.2 基坑底板稳定性分析 本基坑开挖较深,根据本工程的围护结构设计,需考虑对下部层承压水含水层的顶托力对基坑稳定性进行验算时,防止产生高水头承压水从最不利点突涌的不良现象。基坑底板的稳定条件:基坑底板至承压含水层顶板间的土压力应大于承压水的顶托力。公式为:hss Fwhw 式中:hs 基坑底至承压含水层顶
12、板间距离(m),计算时按承压含水层顶板的最浅埋深。s 基坑底至承压含水层顶板间的土的平均重度;hw 承压水头高度至承压含水层顶板的距离(m);w 水的重度(kN/m3),取 10kN/m3;F 安全系数,一般为 1.01.2,取 1.1;基坑底板稳定性验算 场区层承压水含水层最浅顶板埋深为 32.50m 北-2、北-3、北-4、北-5、北-2、北-3 区基坑开挖深度 13.70m 承压水上覆土压力:hss=1.716.6+6.917.7+6.718.2+3.519.7=342.24kN 承压水的顶压力(安全细砂为 1.1):Fwhw=(32.50-5.00)10=302.5kN 则 hss F
13、whw 故北-2、北-3、北-4、北-5、北-2、北-3 区不需要降低承压水水位。北-1、北-1 区基坑开挖深度 17.00m 承压水上覆土压力:hss=5.317.7+6.718.2+3.519.7=284.7kN 承压水的顶压力(安全系数为 1.1):Fwhw=(32.50-5.00)10=302.5kN 则 hss Fwhw 故北-1、北-1 区基坑底板抗承压水稳定性不满足要求,需要降低承压水头 1.62m,即安全的承压水位埋深约 6.62m。北-1、北-1 区内局部深坑开挖深度暂定为 18.00m 承压水上覆土压力:hss=4.317.7+6.718.2+3.519.7=267kN 承
14、压水的顶压力(安全系数为 1.1):Fwhw=(32.50-5.00)10=302.5kN 则 hss Fwhw 故当北-1、北-1 区局部深坑开挖深度为 18.00m 时,基坑底板抗承压水稳定性不满足要求,需要降低承压水头 3.29m,即安全的承压水位埋深约 8.29m。4.3 疏干深井基坑降水设计 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包括、和1-1 层上部潜水。坑内疏干井数量按下式确定:n=A/a井 式中:n 井数(口);A 疏干基坑降水面积(m2);a井 单井有效疏干面积(m2);根据整个基坑围护形式以及周圈搅拌桩加固的形式和范围,在未进行加固区
15、域内的布置疏干深井,单口井的控制面积约为200m2。1)北-1 区,基坑开挖深度17.00m。本区基坑开挖面积约5974m2;疏干基坑降水井总数=5974/200=29.87;避开加固区,拟布置疏干井数量为22 口;根据基坑开挖深度及地层分布特征,确定疏干井深度为18.00m及 22.00m。2)北-2、北-3、北-4、北-5 区,基坑开挖深度13.70m。坑底以下 7.30m 满堂加固,坑底以上9.00m 抽条加固,故不考虑布置疏干井。3)北-1 区,基坑开挖深度17.00m。本区基坑开挖面积约2397m2;疏干基坑降水井总数=2397/200=11.98;避开加固区,拟布置疏干井数量为 9
16、 口;根据基坑开挖深度及地层分布特征,确定疏干井深度为 14.00m 及 22.00m。4)北-2、北-3 区,基坑开挖深度 13.70m。坑底以下 7.30m 满堂加固,坑底以上 9.00m 抽条加固,故不考虑布置疏干井。根据基坑开挖深度3.20m和15.5m之间为含水量高的淤泥土的特点,拟采用多滤头、真空负压深井进行坑内基坑降水。成井施工结束后,在疏干管井内及时下入潜水泵、铺设排水管道、电缆线,地面真空泵安装等,电缆与管道系统在设置时应注意避免在抽水过程中不被挖土机、吊车等碾压、碰撞损坏,因此,现场要在这些设备上进行标识。抽水与排水系统安装完毕,即可开始试抽水。先采用真空泵与潜水泵交替抽水
17、,真空抽水时管路系统内的真空度不宜小于0.06MPa,以确保真空抽水的效果,每台真空泵配置深井的数量可根据管路系统内的真空度调整。坑内的疏干深井在基坑开挖到设计标高,浇注垫层时可依次拔出或者直接浇筑封闭。所有疏干抽出的地下水均应排到坑外的地表水体内,地面的排水系统须畅通。4.4 减压深井基坑降水设计 4.1.1 渗流计算基本理论 为了有效降低和控制承压含水层水头,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,为减压基坑降水设计提供理论依据。(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:tHTEWzHkzyHkyxHkxz
18、zyyxx)()()(1)其中:E=ySS承压含水层潜水含水层;潜水含水层承压含水层BMT;MSSs 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:),(),(000tzyxHtzyxHt (2)边界条件:),(),(11tzyxHtzyxH (3)式中:H0(x,y,z,t)点(x,y,z)处的初始水位(m);1一类边界条件;H1(x,y,z,t)点(x,y,z)在 t 时刻的边界已知水位(m)
19、。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、预测基坑降水引起的地下水位的时空分布。4.1.2 渗流数值模型建立 根据研究区的几何形状以及实际地层结构条件,对研究区进行三维剖分。根据研究区水文地质特性、基坑围护连续墙埋藏深度,水平方向将水文地质概念模型剖分为132行、180列,垂向将其剖分为10层。网格立体剖分图见图5,网格立面剖分图见图6,网格平面剖分图见图7。图5 网格立体剖分图 图6 网格平面剖分图 图7 网格立面剖分图 4.1.3 基坑基坑降水预测 本次减压基坑降水设计计算以初始承压水水头埋深 5.00m 作为前提条件。由于地下连续墙埋深已
20、达 42.00(需要降低承压含水层的区域),而承压含水层的顶板埋深为 33.00m 左右,地下连续墙已进入承压含水层 9.00m 左右,同时该工程周边环境复杂,地铁及地下管线较多,因此宜采用坑内基坑降水。根据稳定性分析的要求以及分区分块施工,本工程降压井设计考虑如下:(1)施工北-1 区 根据计算需要在北-1 区内布置 3 口降压井,可以将水位降至安全承压水位以下,减压基坑降水后承压水位埋深等值线图如图 8 所示。图 8 北-1 区减压基坑降水 10 天后承压水位埋深等值线图(单位:m)(2)施工北-1 区 根据计算需要在北-1 区内布置 2 口降压井,可以将水位降至安全承压水位以下,减压基坑
21、降水后承压水位埋深等值线图如图 9 所示。图9 北-1区减压基坑降水10天后承压水位埋深等值线图(单位:m)基坑内共计布置 5 口减压井,此外,在北-1 区、北-1 各布置 1 口坑内观测井(兼作备用井),降压井总数量为 7 口。坑外如果条件允许,应在适应位置布置承压水位观测孔,暂定 2 口,同时专业监测单位应在坑外布置一定数量的浅层水位监测孔。由于本工程未做抽水试验,未测定承压含水层的水文地质参数,计算中采用岩土工程勘查报告提供的资料和经验数据,因此在钻机进场后应先施工数口井做抽水试验,以准确测定含水层参数及单井涌水量和静止水位,然后确定减压抽水井数,对井群设计作进一步优化。4.5 总工作量
22、 工作量详见下表 名称 数量 孔径 mm 井径 mm 滤管埋深 m 孔深 m 坑内减压井及观测井 7 650 273 33-40 41 坑外观测井 2 550 219 33-37 38 疏干井 5 600 273 4-13 14 3 600 273 4-10,12-17 18 23 600 273 4-10,12-16,18-21 22 基坑降水井平面布置图详见附图 01,井结构剖面示意图详见附图 02。4.6 减压深井抽水试验具体措施 4.5.1.试验目的、任务 1、直接测定井孔实际涌水量,测定涌水量与水位降深关系曲线。2、根据完整井非稳定流抽水试验测定含水层水文地质参数。3、根据测定的含水
23、层水文地质参数计算井群基坑降水时承压含水层的水力场变化情况。4.5.2.抽水孔和观测孔的选择 考虑完整井非稳定流抽水试验要求、水文地质条件和工程实际情况,选择4口基坑降水孔(初定井号为J1J4,实际可以根据现场条件进行调整),其中1口井作为主孔抽水,另三只孔作为观测孔进行水位观测。4.5.3.试验设备 抽水设备:深井水泵流量12.520m3/h,扬程超过55m,功率15KW。测水位计:2个。流量表:1个。4.5.4.人员组织 项目负责人:1人 项目工程师:1 人 抽水孔流量、水位观测,观测孔水位观测:4人(三班倒)4.5.5.抽水试验时间 成孔后水位观测约2天,抽水试验1次,4 天,整理资料4
24、天。4.5.6.试验前准备工作 安排好排水管道。准备好水位计,作好井口标高测量。稳定水位观测 洗井和试验设备安装完毕后,必须进行抽水前的稳定水位观测,当经过2小时的观测结果变化幅度不大于2cm,且无连续升降时可认为稳定。动态水位观测 抽水试验前和抽水试验时,必须同步测量抽水孔和观测孔,抽水试验结束后,应检查孔内沉淀情况。必要时,应进行处理。4.5.7.正式抽水 正式抽水之前,要检查电源,水泵完好,校正测线,统一时间起点,人员及设备到位,排水途径畅通。抽水试验的出水量应保持常量,如有变化,其允许波动率应小于5。4.5.8.抽水试验 模拟正式抽水运行包括二部分组成:即第一部分先开启一口降压井,并对
25、其它未抽的降压井和水位观测井进行水位的观测,完整的做一组非稳定流抽水试验,以得到整个场地实际的水文地质参数。具体操作过程如下:1.抽水试验的出水量Q,应保持常量,如有变化,其允许波动率应小于5。2.抽水试验抽水时间暂定三天,一般延续时间按观测孔水位下降与时间关系曲线,即lgslgt曲线确定,宜符合下列要求:A.若曲线出现拐点后平缓段,并能推出最大水位下降值时,即可结束。B.若曲线无拐点,直线延伸时,其直线段的水平投影在lgt轴的数值不少于两个对数周期。C.主孔抽水开始前1分钟统一时间测定各孔静水位,观测时间按抽水开始后的第1、2、3、4、6、8、9、10、15、20、25、30、40、50、6
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