降水施工方案2.docx
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降水施工方案2.docx
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降水施工方案2
和源福邸工程项目降水
施
工
方
方
案
上海舜元建设(集团)有限公司
二OO八年十一月
目录
1.工程概况
1.1降水方案编制依据
1.2工程概况
1.3水文地质概况及基本评价
1.4降水目的
2.降水方案
2.1工程特点及其分析
2.2降、排水方案
3.施工方法和操作管理
3.1施工进度计划
3.2主要机械设备
4.质量保证措施
5.安全生产技术措施
5.1安全生产目标
5.2安全责任制
5.3安全教育
5.4安全技术交底
5.5安全生产管理
5.6施工安全用电
6.文明施工保障措施
7.附图
1.工程概况
1.1降水方案编制依据:
中华人民共和国行业标准《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99;
中华人民共和国国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002;
《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002);
《上海基坑工程施工规程》(SZ-08-2000);
甲方提供的施工平面图和剖面图;
甲方提供的地质勘察报告;
基坑车库部分开挖深度约-7.15m;中间主楼开挖-7.70m;电梯井、集水井开挖深度约11.40m.
基坑距周边建筑及道路、地下管线距离较近。
1.3水文地质概况及基本评价
根据勘察报告,场地土层特征自上至下分述如下:
地层特性表
工程编号:
2005-220
土层
层号
土层名称
层厚
m
层底标
高m
颜色
湿度
状态
密实度
压缩性
土层描述
①
填土
0.90
~1.20
2.30
2.63
~2.00
0.86
杂
上部0.5m左右为水泥地坪、碎石、砖块等,下部为灰色粘性土夹碎石、砖块。
②3-1
灰黄色砂质粉土夹粉质粘土
0.70
~1.80
2.10
0.74
~0.20
-0.40
灰黄
饱和
松散
中
夹薄层粉质粘土,土质不均。
②3-2
灰色砂质粉土
2.10
~3.56
4.20
-2.37
~-3.34
-4.02
灰
饱和
松散
中
夹薄层粘性土,土质不均。
②3-3
灰色砂质粉土
4.50
~8.73
12.10
-8.36
~-12.08
-15.41
灰
饱和
稍密~中密
中
夹薄层粘性土,土性良好。
④1
灰色淤泥质粘土
1.60
~4.42
6.30
-13.36
~-14.27
-15.20
灰
饱和
流塑
高
夹少量团块状粉砂。
④2
灰色砂质粉土
3.60
~6.73
9.30
-18.31
~-21.19
-23.14
灰
饱和
稍密~中密
中
夹薄层粘性土。
⑤1
灰色砂质粉土
1.70
~5.53
8.50
-21.32
~-21.93
-23.66
灰
湿
软塑
高
夹泥质结核和腐植物。
⑤2
灰色砂质粉土
5.20
~16.06
23.00
-28.34
~-37.58
-43.06
灰
饱和
中密
中
夹薄层粘性土,土性良好。
⑥
暗绿色粉质粘土
3.70
~4.23
4.40
-25.52
~-26.05
-26.66
暗绿
稍湿
硬塑~可塑
中
含铁锰质结核和氧化铁斑点,土性良好。
⑦1
草黄色砂质粉土
3.00
~5.40
6.40
-31.46
~-31.97
-32.23
草黄
饱和
中密~密实
中偏低
⑦2
草黄~灰色粉砂
3.30
~7.52
9.40
-38.62
~-40.10
-41.73
草黄~灰
饱和
密实
低
夹少量薄层粘性土,土性好。
⑧1
灰色粘土
9.10
~11.50
12.70
-50.06
~-52.03
-53.86
灰
湿
可塑~软塑
中
土质均匀致密。
⑧2
灰色粉质粘土
18.90
~22.65
27.20
-69.76
~-74.91
-79.59
灰
湿
可塑
中
夹薄层粉性土。
⑨
灰色中粗砂
11.50
~11.50
11.50
-85.59
~-85.59
-85.59
灰
饱和
密实
低
夹薄层硕砂、粘性土,土质好。
⑩
灰色粉质粘土
未钻穿
未钻穿
灰
稍湿
可塑
中
夹薄层粉性土,土性良好。
本工程各建筑物均设地下二层,均属一级基坑;在此基坑深度范围内涉及的地基土层为①、②3-1、②3-2、②3-3层。
基坑围护降水设计计算参数详见表11-1、11-2。
基坑围护、降水设计所需相关参数表表11-1
层号
土层名称
直剪固块(峰值)
渗透系数
粘聚力
C
(Kpa)
内摩擦角Φ
(。
)
室内试验值
注水试验值
K
(cm/s)
建议值
K
(cm/s)
KV
(cm/s)
KH
(cm/s)
②3-1
灰黄色粘质粉土夹粉质粘土
8
28.5
4.36E-06
6.38E-06
1.0E-04
②3-2
灰色砂质粉土
3
32.0
4.85E-05
3.71E-04
1.19E-05
6.0E-04
②3-3
灰色砂质粉土
3
32.0
4.96E-05
2.76E-064
1.19E-05
6.0E-04
④1
灰色淤泥质粘土
14
9.5
1.06E-07
2.82E-07
1.66E-06
4.0E-07
④2
灰色砂质粉土
3
30.5
4.85E-05
2.77E-04
1.80E-05
6.0E-04
⑤1
灰色粉质粘土
16
17.5
9.88E-07
2.42E-06
9.12E-06
5.0E-06
⑤2
灰色砂质粉土
3
31.5
1.8E-05
6.0E-04
⑥
暗绿色粉质粘土
48
21.5
2.27E-07
3.83E-07
7.90E-06
4.0E-06
⑦1
草黄色砂质粉土
4
32.0
7.40E-05
3.83E-04
6.0E-04
上表11-1中渗透系数K值以室内试验值为准,注水试验值仅作参考。
基坑围护、降水设计所需相关参数表表11-2
层号
土层名称
静止侧压力系数K
三轴固结不排水
粘聚力
Ccu(Kpa)
内摩擦角ΦCcu(。
)
粘聚力
C′(Kpa)
内摩擦角Φ′C(。
)
②3-1
灰黄色粘质粉土夹粉质粘土
0.41
②3-2
灰色砂质粉土
0.34
②3-3
灰色砂质粉土
0.32
④1
灰色淤泥质粘土
0.57
16
12.0
11
29.3
④2
灰色砂质粉土
0.32
⑤1
灰色粉质粉土
0.44
22
17.0
147
29.7
⑤2
灰色砂质粉土
0.31
⑥
暗绿色粉质粘土
0.51
32
20.7
20
30.0
⑦1
草黄色砂质粉土
0.38
本工程基坑体量大,开挖深度大,对周围环境要求高,因此,基坑围护与施工是本工程重点,按设计方案,基坑开挖深度为7.7~11m,坑底位于②3-3层下部,局部地段在④1层之中,勘察揭示,场地内45m以浅粉性土、砂性土相当发育,在C3、G2、G4、C5、C6、C17沿线以南地区,⑦~②3-1层是连续沉积的,其内地下水是沟通的,以北仍是连通的,因此此地层组合对基坑围护、开挖不利。
基坑围护结构:
围护桩入土深度进入⑧1层一定深度,可采用:
①、地下连续墙,兼作永久结构,此方法造价大;②、钻孔灌注桩,桩间搭接,兼作止水结构,并在被动区上部开挖深度范围加深层搅拌桩,以加强防渗功能;③、上部采用钻孔灌注桩,桩间搭接,兼作止水结构,入土深度应满足抗倾覆、抗滑移要求,保证坑基稳定性,下部采用旋喷桩止水,造价相比①、②经济。
上述几种方法均应在基坑内降水,并用水泥浆封底。
基坑围护的挡土稳定性和止水性能及降水效果及土方开挖顺序等是土方开挖和地下结构顺利施工的关键。
1.4降水目的
本工程降水的目的是通过合理的降水井布置和采取有效措施,降低浅层潜水的地下水位,降低土体的含水率,使基坑内软弱土体加快固结,提高和改善土体的物理力学性能,提高土体的抗剪强度和稳定性,防止发生流砂、管涌、塌方和坑底回弹隆起,从而保证挖土及地下结构的顺利施工,以确保基坑整体稳定性和解决蠕变对工程桩的影响。
2.降水方案
2.1工程特点及其分析
2.1.1本工程所在场地周边环境较为复杂,周边道路、管线、建筑密布。
降水既要确保基坑的安全稳定,又要尽量减少对周边环境的影响,有关信息的沟通和指导非常重要,坑内水位的下降深受有关信息的控制。
2.1.2地质条件是淤泥土为主,土体自身强度差,土体渗透性差。
2.1.3为确保深层基坑底部的稳定,必须要防止坑底出现管涌、流砂等不良现象,地下水位必须至少降至开挖面或基底以下1m范围。
2.1.4降水范围的水源首先为基坑内的地下水,其次是雨水、地表水和施工用水,暂不考虑渗流条件和因素。
2.1.5基坑围护结构采用钻孔灌注桩,形成一道水帷幕,能有效地截断内外潜水的渗流,所以坑内降水井只抽取基坑内的地下水,因此在降水期间对基坑外水位下降影响较小,对场地外的管线、路面和建筑影响不会太大。
但在降水过程中需与监测单位加强联系,为保证场外管线、路面和建筑的安全,需备有应急预案。
应急预案包括在坑外建筑设施附近增设回灌井,采取回灌措施,并立即停止降水,查明原因并处理后再继续降水。
2.1.6基坑底板的稳定性验算
基坑底板的稳定性条件:
H土×γ土Fs×γ水W×h水≥0
即:
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。
式中:
H土基坑底至承压含水层顶板间距离(m);
γ土基坑底至承压含水层顶板间的平均重度(KN/m3);
取17.60KN/m3;
h水承压水头高度至承压含水层顶板的距离(m);
γ水W水的重度(KN/m3),取10KN/m3;
Fs安全系数,一般为1.0~1.2,取1.1;
稳定性验算:
第
层承压水头埋深为地表以下5.0m,层顶埋深27.26m。
电梯井、集水井基坑开挖深度为11.4m;
Fs×γ水W×h水=1.1×10×(27.26-5.0)=244.86≈245kPa;
H土×γ土=(27.26-12.7)×17.60=256.256≈256kPa;
则:
H土×γ土Fs×γ水W×h=256-245=11kPa;
说明:
上覆土压力大于承压水的顶托力11kPa,电梯井、集水井基坑是安全的,不需要减压;
2.2降、排水方案
2.2.1根据上述分析和甲方提供分层开挖土方的设计方案,本次降水工程拟采取真空疏水井及轻型井点,以真空疏水井降压井为主,轻型井点为辅,长期降水(真空疏水井)与短期降水(轻型井点)相结合的降水方案。
2.2.2轻型井点降水
为尽快疏干-7.0m以上
夹夹粘质粉土内的地下水,拟在面层设置轻型井点降水,挖土前15天开始降水。
真空压力不小于60kPa。
计安排暂定每层12套次轻型井点。
主管:
主管直径50㎜。
支管:
直径32㎜,长度7m,间距1.5m,其中滤管长度不小于100㎝,滤管外包60~80目尼龙滤布,用14#铅丝密密缠绕牢固。
真空泵:
电动机功率7.5KW,JS60改进型真空泵,绝对负压:
≥98kPa。
真空泵出水量由大到小,由混浊到干净。
具体降水井点布置见附图。
2.2.3真空疏水井降水
真空疏水井降水方案适用于地下水位较高、降水深、基坑面积大,施工周期长的情况,与本工程条件基本符合,并具有井点布置间距大、对平面布置干扰小、不受土层限制,降水设备及操作工艺、维护均较简单,施工速度快等优点;但一次性投资大,成孔质量要求严格。
2.2.3.1真空降水疏水井布置降水原理:
真空疏水井降水是采用真空负压,深井泵抽水复合降水的方法,即在深井井点系统上增设真空泵抽气集水系统,井管除滤管外均严密封闭以保持真空度,并与真空泵吸气管相连,吸气管和各个管路接头均应不漏气,将井管埋置于深于基底处,通过真空泵不断抽气,使井孔周围的土体形成一定的真空度,土内孔隙水在大气压及土体重力作用下由高压向低压流动,流入井管内,然后由设置在井管内的深井泵或潜水泵将地下水抽出,使地下水位降低,并满足工程所需的排水量和降水深度。
深井泵的配备:
降水井每口配备一台QY8-60型,扬程60m,排量3m3/h的深井泵,电动机功率为1.5KW。
疏水井点布置:
降水井布置时应综合考虑避开桩位及轴线、吊塔位置、运输坡道及通道、支撑和基坑底加固区域等,这样有利于井管保护和挖土、结构等施工。
根据基坑施工工艺、地质条件和类似工程经验,再结合本基坑开挖面附近以粉土为主的特点,基坑内每只井有效降水面积取≤200㎡,基坑内共布置11口真空降水疏水井,来降低地下水,确保各次开挖时地下水面低于开挖面1m以下,以满足基坑干施工要求。
基坑真空降水疏水井距控制在15m左右。
为了充分疏干粘性土里的自由水,使降水效果达到工程要求,需要采用真空强制抽水方法,即将真空泵(水环式真空泵)与疏水井管相连,在疏水井管内形成真空,压力在负60kPa左右,加快土体中的自由水流向井管,同时增加了土体固结压力,提高土体强度。
每套真空泵能带几套疏水井是由真空度现场控制,一般情况下为3~5只疏水井。
真空泵工作(间隔)时间也由疏水井实际出水效果控制。
由人工和继电器控制抽水间隔时间,时间间隔控制到“秒”级。
出水管和水泵电线根据现场实际情况排定。
具体布置详见降水井点平面布置图。
2.2.3.2井点构造
根据土方含水层厚度、透水层渗透速度和降水的快慢,挖土深度、水力坡度曲线及降水到挖土面以下1.0m的技术要求,基坑内降水深井井管埋深设定为10m电梯井、集水井附近深井埋深12m。
在降水疏水井管下段设一段滤管,滤管长4~8m。
具体见附图,井管运至现场后包滤布和拼装。
2.2.3.3降水井成孔直径为Φ650㎜,井管采用内径为Φ250钢管制作,井管、滤水管为同一管径的钢管。
降水过程中,含水层中的水通过滤网将土、砂过滤在网外,使地下清水流入井管内。
2.2.3.4滤水管采用桥式滤管,开孔处的钢板被分离后仍与钢管主体连接并位于管壁内,因此增加了滤管的刚度,能够抵御降水时负压;在开孔后的管壁上外包60~80目尼龙滤布,用16#铅丝密密缠绕牢固。
2.2.3.5孔口在地面以下或相对地面以下3.5m的深度内用粘土填充并夯实;由于挖土后井点管的悬空较长,故在实际布置井点时应尽量使井点管靠近钢立柱,以便加固;也可将超长部分井管截掉。
在进行土方开挖时,要采取措施保护井点管,避免损坏。
2.2.4排水方案
2.2.4.1为防止坑外的水涌入基坑,在基坑外围并紧靠围护墙设置一圈排水沟,防止坑外水流入坑内;
2.2.4.2深井泵抽出的水,距离基坑边较近的可由深井泵直接排至坑外的排水沟;距离基坑边较远的深井排水,可先在坑内双向每隔40米左右设置一个2m3容积的水箱(如果利用旧柴油桶则应加密设置),内配水泵,每个水箱负责10~12口深井排水;深井抽出的地下水先集中到水箱或柴油桶内,然后由水箱或柴油桶内,水泵接力排出坑外,如果二级不够可采用三级接力。
采用水箱或柴油桶作为集水箱的优点是:
第一不会造成抽出的地下水回渗到坑内,影响降水效果;第二水箱或柴油桶移动比较方便,不影响土方开挖。
土方开挖后,深井泵抽出的地下水通过水箱或柴油桶排入集水井后,经沉淀池二级沉淀后再排入市政的雨水或污水井中。
2.2.5备用预案
每层土挖土前,地下水位应降至挖土底面以下1米才能挖土,如果不能满足要求(即地下水降不下去)时,将启动备用预案,即在开挖面周围采用轻型井点降水,井点间距1.5m,滤头顶部埋深为挖土底面以下1.5m。
土方开挖后浇筑垫层混凝土前,征得甲方同意后停泵,或根据地下水渗透具体情况设置盲沟排水,或保留部分降水井点继续降水。
3.施工方法和操作管理要点
深井的成井施工质量是做好深井降水工作的前提;成井的施工质量取决于一支素质过硬的专业队伍。
3.1施工进度计划
以满足甲方总体节点工期要求为前提,合理安排施工人员和机械,保证按期完成降水工作。
疏水井施工可跟在灌注桩和搅拌桩后面,搭接穿插进行,并在围护墙形成封闭时完成,以便为局部区域提前进行预降水创造条件。
拟投入2台钻机同时施工,15天完成真空深井和轻型井点的布置;经过15~20天预降水后,即可进行基坑开挖。
土方开挖前,应对深井井点降水的效果进行检测,达到要求后方可开挖。
随着抽水时间的延长,坑内地下水位将不断下降,值至降到土方开挖面以下1米以上,从而保证土方的顺利开挖和地下结构的顺利施工。
3.2主要机械设备
3.2.1井孔施工机械设备
钻机(GXY-1包括全部附属工具)
泥浆泵(3PN)
排污泵(WQ7-20)
电焊机(315F-3)
3.2.2降水机械设备
深井水泵(QY8-60)
真空泵(BV-3)
排水泵
备用发电机
3.2.3主要配套材料
Φ250深井钢管
Φ50主管
Φ32支管
排水管(2“软管)
柴油桶和水箱
移动电箱
滤料(中粗砂)
封口钢板等零配件配套。
3.3疏水施工工艺
井点测量定位→挖井口、安装护筒→钻机就位→钻孔→清孔→吊放井管→孔孔壁间回填滤料(中粗砂)→洗井→安装深井泵→孔口封堵→深井泵接电源→检查调试→试抽水、抽气→降水井正常运转、日常记录、维护、保养→降水完毕、去除井管→回填封堵井口。
3.3.1疏水施工方法
3.3.1.1定位放线、确定井位
根据总包方提供的施工图及测量坐标、放出有关轴线、定出井位。
根据平面布置图做好各项施工准备工作,如开挖泥浆池、引入水、电源、机械设备组装调试及相关设备的进场。
3.3.1.2成孔
采用GXY-1型钻机钻孔,自然造浆护壁,泥浆循环排渣的施工工艺,成孔井径为Φ650㎜,成孔深度为16~19m,钻井时要求钻机保持垂直,便于井管安装及深井泵的正常使用。
成孔时应控制泥浆的比重在1.15~1.25之间,对易塌、易缩径地层,应灵活掌握泥浆比重,以防塌孔、缩径现象发生。
3.3.1.3清孔
钻孔深度达到要求后,立即将钻头提离孔底约200㎜,调整泥浆性能,并用低速回转进行正循环清孔,直到泥浆比重达到1.15以下时结束。
3.3.1.4安装井管
清孔后立即安装井管,以防坍孔;将预先制作好的井管用吊机下放,分段拼接,接头处扎固、密闭,保持垂直并位于井孔中间,井管顶部比自然地面高400㎜左右。
3.3.1.5填滤料
井管沉放完后,及时在井管与土壁间填充中粗砂滤料,滤料必须符合级配要求,杂质含量不大于3%;填砂时不得用装载机直接填料,应由工人用铁锹向孔内四周分层均匀下料,以防冲击井管,同时不能过快,防止局部脱空,填充滤料要一次连续完成。
3.3.1.6洗孔
井管周围填滤料后,上部采用粘土封口。
安设水泵前应在封口后8h内按规定先反复清洗滤井,冲除沉渣,以其将井内滤料中的泥土洗净并形成良好的滤水层,并将孔壁上的泥皮结构破坏,以增大出水量。
洗井直至管内排出的水出浑变清,达到正常出水量为止。
3.3.1.7安装降水设备
潜水泵在安装前,应对水泵本身和控制系统作一次全面细致的检查,方可放入井中使用。
可用绳索将深井泵吊入滤水层部位,并在井口固定。
水泵电动机应安设平稳,与井口连接要垫好橡皮,做到密封、不漏气;严禁逆转,防止转动解体。
潜水泵电动机、电缆及接头应有可靠的绝缘,每台泵应配置一控制开关。
深井泵吸水头应放在滤水管下口处,以便有效地抽取地下水。
真空泵采用硬管或橡胶波纹管将每4~5口深井连接为一组,接头要密封、牢固、不能随便移动,防止松动。
3.3.1.8试抽水
安装完毕应进行试抽水,满足要求后开始转入正常降水工作。
成孔、下管、回填、洗井应连续进行,不可中断。
成井和下管应保证深度到位。
3.3.1.9在正常情况下,降水工作必须在土方开挖前20天开始,挖土速度不得超过所在部位深井井点的降水速度,必须紧密配合土方开挖方案,挖到那里,提前降水到那里。
基坑降水可能引起较大范围内的地下水位下降,需加强对观测井的监测。
降水过程中如发现不上水或水质一直较浑或出现清水后又转为浑水时,将立即停止降水,进行检查处理;如井管淤塞过多,将影响降水效果,需逐个用高压水反复冲洗井点管或拔出重新埋设。
3.3.1.10井管拆除
土方开挖完一个施工段,该区或井管降水工作即告结束。
垫层紧随土方开挖之后浇筑,垫层混凝土浇筑前,须逐步撤除井管,如果仍有地下水渗流,则可根据甲方的需要,保留一部分井点,井管口高出结构底板面200㎜,继续降水并不再回收,停止降水后用填充料填至垫层下口浇筑混凝土,最后用12㎜厚钢板封焊。
3.4轻型井点施工工艺
3.4.18~12人分组在井点位置用水冲法成孔,冲孔深度大于7.5m,孔径约30㎝.孔内回填中粗砂,孔口以下1.0m采用优质粘土封堵。
3.4.2联接支管到总管,与真空泵接通,试抽,检查是否漏气,管路接头必须密封良好。
真空泵和主管尽量放低,真空泵及真空高度不得高于7.0m.
3.4.3正式抽水,记录出水和基地内外的水位情况。
水位降到设计要求后,轻型井点在第二层土方开挖前先后拔去井点。
3.5井点降水运转过程中工作要点
3.5.1降水系统各部件连接严密,不得漏水、漏电、漏气,并仔细检查泵组工作状态,防止反转。
3.5.2降水系统安装完毕,及时组织抽水,全面检查机组的工作压力、电流、电压,井点的出水量,发现问题及时排除。
3.5.3降水开始前对即坑内水位进行全面测量,以确定降水效果,降水期间每天进行水位观测,早晚测量二次。
3.5.4在试抽水过程中,定时观察抽水流量,工作水压力以及观测井孔的水位;降水系统开始运转后,安排人员日夜值班,定期检查坑内水位,详细记录排水量;根据水位下降趋势,分析其降水效果,如出现与设计有较大出入时,将及时调整降水方案。
3.5.5保证抽水设备的正常运行,每天检查水泵运转情况,发现故障及时抢修,降水期间不得随意停泵;潜水泵在运行时应经常观测水位情况,检查电缆线是否磨损,以免使水沿电缆芯渗入到电动机内,同时定期检查密封的可靠性,以保证正常运转。
3.5.6基坑内井点应对称、同时抽水,使水位差控制在要求限度内。
3.5.7注意将抽出的水排至降水区外,以防止产生回渗;
3.5.8坑外管线及建筑物附近的水位应保持平衡,不应出现落差,以免造成管线和建筑物的不均匀沉降而出现裂缝。
为此,需加强坑外水位观测,当水位差过大时,立即停止降水,并采取回灌措施,查出原因并采取注浆等补救措施。
3.5.9整个降水过程中预备75KW发电机一台,设双电源,以防突然停电时保持1/3降水井处于正常运转,不致影响降水效果,确保降水工作始终处于正常状态。
3.5.10降水设备启用,需在围护墙封闭后并达到一定强度后方可进行;如果坑内水位未达到开挖要求,不得进行土方开挖;开挖过程中每天测量水位高度,保证水位低于开挖面以下1m
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