1、联发广场基坑降水方案第一部分工程概况一、 工程概况（一） 主体结构概况拟建的联发广场位于XX台，该地块占地面积约为3万多平方米，建筑群包括：1、 超高层写字楼（高度为197.4m，设计地坪标高0.9m，建筑物等级为一级）；2、 酒店式公寓（高度为99.3m，设计地坪标高为0.9m，建筑物等级为二级）；3、 商场（高度为4层，设计地坪标高为0.5m，建筑物等级为三级）；4、 地下室（2层，设计地坪标高为-10.0m）基坑开挖深度详见下表：（地坪绝对标高+24.2000）基坑开挖面标高开挖深度（m）办公楼、艺术馆区域+12.60011.6酒店区域+14.00010.2（二） 基坑围护结构基坑围护采
2、用钻孔灌注桩，桩底标高为绝对标高-1.400+2.000。桩间采用旋喷桩止水。二、 场地地质情况1、土层条件根据XX有色冶金设计研究院提供的联发广场岩土工程勘察报告（详勘），该场地地质情况如下：根据地基土的特征、成因、年代及物理力学性质差异可划分为9个主要层次，见下表：序号及名称平均厚度（m）素填土6.0淤泥2.77粉质粘土4.35中砂2.59砾砂4.17圆砾3.74强风化砂砾岩8.39中风化砂砾岩8.41微风化砂砾岩5.772、水文地质条件根据上述地层情况，按其水文地质特性，本场地的地下水类型可分为两类， 即：孔隙潜水与承压水。拟建场地内赋存有上层滞水和潜水。上层滞水赋存于素填土及层粉质粘土
3、的上部，主要由大气降水、地表水补给，水量较小，无统一地下水位，勘察期间测得其初见水位埋深为3.107.10m。潜水则赋存于层粘质粉土底部及其下砂砾石地层中，主要由赣江水侧向补给，水量较大，径流条件好。勘察期间测得其稳定水位埋深为8.2010.20m，标高为13.3315.40m，平均标高14.16m，水量丰富，水位、水量随季节性变化，水位季节性变化幅度在0.82.0m左右。 第二部分 降水设计一、 降水目的与依据根据设计图纸和设计要求，基坑须通过井点降水来提高土体的强度、保证基坑开挖的安全。因此，本工程的基坑降水方案，也就是针对基坑内降上层滞水和潜水的合理布置、抽水量及潜水水位标高的控制方案。
4、合理的降水方案是确保本工程基坑开挖安全和周边建筑物不受损坏的关键。因而本工程基坑降水的目的： 加固基坑坑底的土体，提高坑底土体强度，从而减少坑底隆起和围护结构的变形量，防止坑外地表过量沉降。有利于边坡稳定，防止滑坡。疏干坑内地下水，方便挖掘机和工人在坑内施工作业。及时降低坑底的潜水水位高度，将其降至基坑开挖面以下，以防止基坑底部流砂、管涌现象的发生，确保施工时基坑底板的安全。本方案设计与施工的依据1、本工程岩土工程详细勘察报告2、本工程设计施工图纸和设计要求；3、本工程基坑周边环境、地下管线等分布情况；相关施工规范及标准：建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB50202-2002）地基处理技术
5、规范（DBJ08-40-94） JGJ/T111-98建筑与市政降水工程技术规范 GB5029699供水管井技术规范 GJ120-99建筑基坑支护技术规程地基基础设计规范（DGJ08-11-1999）施工现场安全生产保证体系基坑工程设计规程（DGJ08-61-97）二、 难点分析与对策根据本工程围护方案的特点和土层特性，本基坑工程的安全极大程度上依赖于基坑降水的成功与否，这使得降水设施的可靠性更加重要。本基坑开挖面积大，深度深，时间长，地质条件复杂，除第层外，其余土层渗透性强，结构松散，透水性好，水量较大，径流条件好，在动水条件下易产生流砂等不良地质现象。针对降水工程难点的施工对策根据经验采用
6、以下措施解决降水工程中的难点：(1) 将上层滞水的疏干与降低潜水水位结合起来，采用全段滤管设计的降水井结构，加快抽水频率，控制地下水位在开挖面以下0.51.0米。控制地下水位是解决管涌和流砂的最好办法。(2) 在基坑内部布置适量的观测井、备用井以及回灌井，加强水位观测，根据监测结果来指导抽水或采取回灌措施。(3) 确保降水井的不间断工作，根据试抽水出水量及观测井水位决定抽水速率，控制潜水水位位于开挖面以下。为确保承压水降压井的供电不间断，施工现场应配置备用发电机。三、 降水管井设计1、布置原则由于没有抽水试验资料，根据理论公式计算和经验修正确定单井出水量。建议进行抽水试验取得水文地质参数以后再
7、对本方案进行修正。根据三维地下水模型确定合理的布井方案，力求降水后的潜水面在基坑内的分布均匀，水力梯度平缓。2、基坑抽水量的确定原则本基坑的出水量主要包括开挖范围内抽水量、地下水的垂直补给量与降雨量，由于对降雨量目前无资料估测，在短时期内因降雨渗入地层内的渗入量不会很大。另外，本工程地质报告中提到潜水由赣江水补给，由于没有确切的地质资料，本次计算暂不考虑赣江对本工程场地潜水的影响。因此，本次对基坑的抽水量确定、井数设计与抽水泵的选择只考虑地下潜水的储存量与垂直补给量，对于降雨量的排出，采用明排水的施工措施来解决。3、单井出水量坑内降水井单井出水量按经验公式计算： 单井出水量q=120rL 式中
8、：q单井出水量（m3/d）； 修正系数，根据场地条件选取；r过滤器半径； L过滤器进水部分的长度（m）； K渗透系数；则q=120rL9601200m3/d4、井管长度和井数的确定本场地分为两个不同开挖深度的区域，坑底标高分别为+12.600和+14.000基坑内部：在坑底标高为+12.600区域，设置16口深度23.0m的深井；在坑底标高为+14.000区域，设置65口深度18.0m的深井。基坑外部：因为本基坑支护结构没有内支撑体系，通过降低坑外地下水位的方式可以减小支护体的变形，增大施工的安全可靠程度。因此，在基坑围护体周围设置了23口深度18.0m的深井。另外，为了保证信息化施工的要求，
9、对基坑按需抽水，在基坑的不同位置设置了7口观测备用井。深井共111口，钻孔直径650mm，井管内径250mm。深井的结构见附图。考虑到本场地地层渗透性较大，弱透水层层粘质粉土厚度不大，不用使用真空就可以有很大的水量，因此只在顶部留3m实管和底部留1m沉砂管，其余部分全部采用滤管。降水井的数目的确定方法请参考第五节。5、工艺流程井管定位 钻孔、清孔 吊放井管 回填粗砂、洗井 安装深井降水装置 调试 抽水试验 随挖土进程 分节拆除井管（按实际情况）降水至坑底以下0.51.0m 底板砼浇捣并达到设计强度后拆除多余井管、封井 退场四、 井点布置本工程采用大口径井点，在主体结构基坑内外共布置深井管井11
10、1口，其中7口备用井和观测井。 上述井的井位布置在具体施工时应避开工程桩和坑底的抽条加固区。具体的井的深度应根据相应的区域的基坑开挖深度来定。降水工作应与开挖施工密切配合，根据开挖的顺序、开挖的进度等情况及时调整疏干井的运行数量。降水井的布局位置确定方法请参考第五节。降水管井井点的平面布置见附图。五、 水位降深模拟计算1、地下水数学模型的原理1.1 地下水数学模型地下水流和土体是由固体、液体、气体三相体组成的空间三维系统，土体可以模型化为多孔介质。因此求解地下水问题就可以简化为求解地下水在多孔介质中流动的问题，可以用如下的地下水流连续性方程及其定解条件式来描述。式中：渗流区域；承压含水层承压水
11、头函数；h(x,y,z,t) 潜水含水层的水头函数；Kx、Ky、Kz分别为x、y、z方向的渗透系数（m/d）； Kn边界面法向方向的渗透系数（m/d）；边界面的法线方向；s承压含水层的释水系数（1/m）；潜水含水层的重力给水度；W大气降水入渗补给或由潜水蒸发构成的垂向水量交换；h0潜水含水层的初始水位分布（m），h0= h0(x,y,z)；H0承压含水层的初始水位分布（m），H0= H0(x,y,z)；单位宽度的侧向补给量。0渗流区域的上边界，即地下水的自由表面，1第一类边界定水头边界，2第二类边界，3第三类边界；S单位面积的补给量。S1第一类边界，S2第二类边界，S3第三类边界；1.2 降水
12、疏干的数学模型饱和非饱和流的基本方程是由质量、线性动量和能量的宏观状态有关的对流原理推导而得的。设t 和（0，r）分别为空间和时间域，这里的d为空间维数（二维或三维），并且设t表示t的边界，下标t的意思是空间域的时间函数关系（若域变得时间恒定；则t和t）。空间和时间坐标和t（0，r）表示，最后将产生以下非线性系统，它必须采用二维和三维形式求解： 有定义和基本关系式为 为了求解饱和非饱和条件下的h、q、C和T的非线性方程（1）和（2），饱和度相关的持水量C（）和水力传导系数Kr(sf) 的基本关系式必须采用毛管压力水头饱和度（sf）的倒数sf（）和水力传导系数Kr(sf)的经验关系式来表示。将首
13、选以下参数模型：Haverkamp模型：以上高非线性的参数特性曲线描述了作为唯一形式的压力水头函数的流体饱和度sf（）和相对水力传导系数Kr(sf（）)。它在对实现数值求解过程有用的要素之一的全部范围内是连续的。在饱和条件sf1下，参数关系式的非线性会消失。“排水”梯度类型的边界条件处理用于非饱和问题，下面形式的Neumann（a0）通量边界条件有时不合适， 例如，如果模拟具有底部出流边界条件的渗流带的排水边界，在水面远远低于所研究区域的情况下，梯度类型边界往往是首选的：在这样的边界上，可假设压力梯度变小0并且因为h=+z,上面方程可以采用以下形式：一旦zn0，由于重力的影响，边界可自由地排出
14、水流定义域内的水。2、本工程基坑降水数值模拟模型建立根据已有的岩土工程勘察报告、水文地质条件、钻孔资料可知：模拟区平面范围，以基坑为中心，边界布置在降水井影响半径以外。考虑到第层弱风化砂砾岩透水性较弱，作为隔水边界。2.1 本工程基坑的降水面积约22500m2。降水深井设置在基坑内，为了加强计算的精度，对模型区网格的剖分进行加密处理。2.2 含水层的结构特征本次模拟区域按照勘察报告选取土层厚度，每层作为一个模拟地层。止水结构分为两部分，底部标高为-1.4000和+2.000。2.3水力特征地下水系统符合质量守恒定律和能量守恒定律；含水层分布广、厚度大，在常温常压下地下水运动符合达西定律；考虑浅
15、、深层之间的流量交换以及软件的特点，地下水运动可概化成空间三维流；地下水系统的垂向运动主要是层间的越流，三维立体结构模型可以很好的解决越流问题；地下水系统的输入、输出随时间、空间变化，参数随空间变化，体现了系统的非均质性，但没有明显的方向性，所以参数概化成水平方向各向同性。综上所述，基坑降水区可概化成非均质水平各向同性、空间三维结构、非稳定地下水流系统，即地下水系统的概念模型。3、模拟期及应力期确定本次数值模拟模型的模拟期90天，将整个模拟期划分为4个应力期，每个应力期计算的时间步长为一天。在每个应力期中，所有外部源汇项的强度保持不变。4、模型网格剖分根据研究区的含水层结构、边界条件和地下水流
16、场特征，将模拟区每层剖分为360行、480列间距发散分布的网格，其中活动网格共172800个，在基坑内各层均采用1m1m的剖分格式，在基坑外各层采用2m2m和5m5m格式。基坑网格剖分见图4-1。图5-1 模型网格局部剖分图图5-2基坑降水模型三维立体图5、源汇项处理方式5.1 降水深井处理 在Visual modflow中，降水深井可以设置埋深过滤器长度、出水量等参数，与实际数据具有很强对比性。根据已有降水观测成果，基坑外降压井出水量不变。具体处理方式见图5-3、5-4。图5-3 在Visual Modflow中降水深井设计（坑底标高14.000区域）图5-4 在Visual Modflow
17、中降水深井设计（坑底标高12.600区域）5.2 围护结构处理 在基坑降水中，围护结构作为止水结构定义为不透水单元，底部标高为绝对标高-1.400+2.000。5.3 边界条件处理 在本次基坑降水模拟中，模型边界为降水井影响边界以外。故边界定义为定水头边界，水位不变。6、基坑降水数值模拟预测 根据降水要求：坑底标高14.000处需要将潜水面降至13.013.5m；坑底标高12.600处需要将潜水面降至11.612.1m；因此，通过初步模拟估算，在基坑坑底标高14.000处区域布置12口井。在基坑坑底标高12.600处区域布置43口井（其中8口备用井）。初步设计降水周期为60天。通过数值模拟预测
18、，降水30天后水位已经稳定，基坑各部承压水水头下降到安全水位高度，完全实现预期降水目标，保证工期的顺利进行。降水后潜水面等值线图如下。图5-5 降水7天后潜水面等值线图图5-6 降水30天后潜水面等值线图六、 由降水引起的沉降控制 1、沉降控制措施：(1)、临近建筑物和地下管线的减压井的抽水时间尽量缩短。(2)、在降水运行过程中随开挖深度逐步降低潜水水位，根据抽水试验得到的参数，计算不同井组合下坑内地下水的深度，随基坑开挖深度确定井群的运行。没有抽水的井可作为观测井，这将使降水对环境的影响进一步降低。 (3)、及时监测地下水水位及抽水流量，发现问题及时处理，调整抽水井及抽水流量，必要时采取回灌
19、措施，指导降水运行和开挖施工。(4)、加强基坑开挖和降水时的环境监测，建设单位所有的监测资料应及时抄送我现场项目部，绘制相关的图表，以调控降水运行。2、环境保护主要技术措施(1)、良好的地面排水系统认真做好地面排水系统，在沿地墙外边(围墙内侧)布置一条沟底抗渗性能好的排水沟，防水地表水渗入土体和基坑内。(2)、信息化施工实行信息化施工，建立有效的监测网络体系。挖土施工前，对基坑内地下水进行预降水，以使土体固结密实，是基坑开挖时确保基坑稳定性的关键因素之一，因此合理布置深井井点，组织合适的降水工艺特别重要。在降水影响范围内设置一定数量的观测井兼作备用井，一旦监测数据表明水位有明显下降，将影响周边
20、建筑物或管线，即启动回灌井进行水位恢复。(3)、 基坑开挖过程中，遇围护结构渗水等情况，应及时组织人员堵漏，必要时在基坑外侧跟踪注浆，应派专人24小时跟踪监测。(4)、地下管线和建筑物保护措施 文明施工负责人与总包分管管线人员建立联络，摸清管线深度和走向，没有开挖出来的管线上部应有明显标识，开挖裸露的管线应该采用有效的保护措施并在上部注明管线种类，两头设置明显警示标志。对于管线的保护也可采取跟踪注浆等方式，以动态的控制来确保管线的安全，目的是将管线底下沉陷的地基控制在要求范围内。 对施工场地周围的已有建筑物，施工前先踏勘一次，掌握建筑物裂缝分布情况，安全员应经常了解已有建筑物内外裂缝发展情况，
21、如有异常，立即放慢抽水速度，及时向上汇报，等待处理意见。第三部分 降水施工与管理一、 施工准备施工前，组织项目部管理人员学习、熟悉地质资料和图纸、施工规范及技术文件，并组织由降水施工人员参加的技术质量、安全交底会议，明确技术要求和质量标准。针对工程特点编制详细的施工组织设计，合理安排施工顺序，优化施工方案，并采取有效的保证质量、安全文明的措施。施工前应按施工平面图布置井点和材料堆放场地，并预先探明影响施工的地下障碍物。施工前应做好设备安装、调试检查工作；做好供水供电、夜间照明、原材料的检验与试验等工作。开工前办理有关施工手续及申报工作。二、 项目管理体系1、项目部施工组织管理网络图2、按项目法
22、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。3、主要岗位人员的职责岗 位定 员主 要 职 责 范 围项目经理1人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人 本工
23、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，配合工程竣工验收等工作，对项目经理负责。技术负责1人 对本项目技术质量工作负直接责任，核对业主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、保存等），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
24、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人 工序质量监督检查与验收，填写开孔令，对降水井成孔成井验收，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1人 总施工员负责生产调度，作业计划调整，保证均衡生产，总施工员填写施工日记，负责工序调度，组织，相关纠正、预防措施督促执行，事故预防与处理、器具搬运。安全员1人 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。材料员1人 确保材料，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。测量员1人 严格按施工图纸
25、进行测量放样，记录测量成果，控制井位放样偏差，同时对以后的井位进行复测。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1人服从项目统一安排，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。三、 施工机械配备根据公司多年来的施工经验，本工程成孔施工机械设备选用M200 -型工程钻机及其配套设备，采用正循环自然泥浆造浆，泥浆护壁回转钻进成孔，钻头选用带保径圈的三翼钻头。使用此钻头施工稳定性好，能确保成孔质量，能有效控制成孔中的缩径现象，为确保工程质量奠定基
26、础。根据施工顺序、设计工程量及现场用水、用电量等因素综合考虑本工程计划进2套钻机，本工程的主要机械设备配备见下表：序号设备名称规格型号数 量电功（KW）1工程钻机M200-I型3套182泥浆泵3PNL3台223泥浆泵86型3台7.54空压机W-1-71台5.55电焊机BX1-3003台106潜水深井泵200QJ 32-13494台7.57潜水深井泵200QJ 50-13417台118测绳100m3根9自动水位监测仪DT5151套四、 降水井构造与设计要求井口：井口应高于地面以上0.50m，以防止地表污水渗入井内，一般采用优质粘土或水泥浆封闭，其深度不小于2.00m。井壁管：各类管井的井壁管均采
27、用焊接钢管，井壁厚5.0mm，井壁管直径250mm（内径）。过滤器：各类管井均采用圆孔滤水管，孔隙率根据规范不小于15%，滤水管外均包两层40目60目的钢丝或尼龙网，滤水管的直径与井壁管的直径相同。 沉淀管：沉淀管主要起到过滤器不致因井内沉砂堵塞而影响进水的作用，沉淀管接在滤水管底部，直径与滤水管相同，长度为1.00m，沉淀管底口用铁板封死。填滤料：各井从井底向上至地表以下2.00m均围填滤料。滤料尺寸按照GB5029699供水管井技术规范执行。填粘性土封孔：在滤料的围填面以上采用优质粘土围填至地表并夯实，并做好井口管外的封闭工作，对于减压管井尤其要在过滤器的上部用粘土球封填密实，以确保下部承
28、压含水层与上部潜水不连通。各井的结构及过滤器的安装部位见附图。注意管井施工时，井点深度全部以井底标高来控制，若场地标高有起伏应在管井的最上部一节相应的增加或者减少井壁管。五、 成孔（井）施工工艺与技术要求成孔施工机械设备选用M200 -型工程钻机及其配套设备。采用正循环回转钻进泥浆护壁的成孔工艺及下井壁管、滤水管，围填填砾、粘性土、止水等成井工艺，成井工艺流程如下：测放井位：根据降水井井位平面布置图测放井位，当布设的井点受地面障碍物或施工条件的影响时，现场可作适当调整。 埋设护口管：护口管底口应插入原状土层中，管外应用粘性土或草辫子封严，防止施工时管外返浆，护口管上部应高出地面0.10m0.3
29、0m。 安装钻机：机台应安装稳固水平，大钩对准孔中心，大钩、转盘与孔的中心三点成一线。钻进成孔：深井的开孔孔径为650mm，均一径到底。钻进开孔时应吊紧大钩钢丝绳，轻压慢转，以保证开孔钻进的垂直度，钻孔孔斜不超过1%，要求整个钻孔孔壁圆整光滑，成孔施工采用孔内自然造浆，钻进过程中泥浆密度控制在1.101.15，当提升钻具或停工时，孔内必须压满泥浆，以防止孔壁坍塌。清孔换浆：下井管前的清孔换浆工作是保证成井质量的关键工序，为了保证成孔在进入含水层部位不形成过厚的泥皮，当钻孔钻至含水层顶板位置时即开始加清水调浆。钻进至设计标高后，在提钻前将钻杆提至离孔底0.50m，进行冲孔，清除孔内杂物，同时将孔
30、内的泥浆密度逐步调至1.05，孔底沉淤小于30cm，返出的泥浆内不含泥砂为止。第一次清孔换浆是成井质量得以保证的关键，它将直接影响成井质量，因此施工时清孔换浆工作没有达到规定的要求绝不允许进入下一道工序的施工；下井管：管子进场后，应检查过滤器的缝隙是否符合设计要求。下管前必须测量孔深，孔深符合设计要求后，开始下井管。井管应平稳入孔，每节井管的两端口要找平，焊接时二节井管应用经纬仪从成90端二个方向找直，并有二人对称焊接，确保焊接垂直，完整无隙，保证焊接强度，以免脱落。下管时在滤水管上下两端各设一套直径小于孔径5cm的扶正器（找正器），以保证滤水管能居中，下到设计深度后，井口固定居中，下井管过程应连续进行，不得中途停止，如因机械故障等原因造成孔内坍塌或沉淀过厚，应将井管重新拔出，扫孔、清孔后重新下入，严禁将井管强行插入坍塌孔底；填滤料：填滤料前在井管内下入钻杆至离孔底0.30m0.50m，井管上口应加闷
