01-管井降水计算(潜水非完整井)

1一、场地岩土工程情况本工程位于包头市友谊大街以南,劳动路以东,万青路以西，在地貌上属于大青山山前冲洪积地貌。本场地地层结构和岩性如下：第①层杂填土，以粉土为主，混少量建筑垃圾和生活垃圾，呈稍湿、松散状态。该层厚度在0.3～3.2m之间，层底标高在1052.62～1057.02m之间。第②层粉砂，黄褐色，颗粒矿物成分为长石、石英石，均粒结构，天然状态下呈稍湿，稍密状态。该层厚度在0.3～4.2m之间，层底标高在1052.02～1054.06m之间。第③层粗砂，黄褐色，颗粒矿物成分为长石、石英石，颗粒级配较好，混少量砾，局部分布有粉质粘士薄夹层。天然状态下呈稍湿～饱和，中密状态。该层厚度在3.4～6.6m之间，渗透系数为K=1.66×10-2cm/s。第③1层细砂，黄褐色，颗粒矿物成分为长石、石英质，均粒结构，天然状态下呈稍湿～饱和，中密状态。该层以夹层或透镜体形式存在于第3层粗砂层中，该层厚度在0.4～2.2m之间，层底标高在1047.91～1050.61m之间，渗透系数为K=5.64×10-3cm/s。第④层粉砂，黄绿色，颗粒矿物成分为长石、石英质，均粒结构，局部分布有粉土、粉质粘土薄夹层。天然状态下呈饱和，中密状态。该层厚度在4.3～9.4m之间，层底标高1039.21～1041.58m之间，渗透系数为K=2.24×10-3cm/s。第⑤层粉质粘土，灰黑色，含云母，有光泽，略带腥臭味，含有机质，有机质含量为1.3～6.1%,无摇振反应，切口光滑，干强度中等，韧性中等。天然状态下呈可塑～软塑状态。该层中分布有粉砂、细砂及粉土薄夹层，局部含有薄层钙质胶结层。该层厚度在31.2～33.4m之间，层底标高在1006.57～1009.65m之间，渗透系数为K=3.89×10-6cm/s。地下水埋藏于自然地表下5.2～6.5m，标高在1049.64～1050.73m之间，属潜水。由于临近场地正在进行降水施工，水位受其影响，现场水位偏低，根据该区域的水文地质资料，该地下水年幅度变化在1.0～1.5米之间。2二、降水方案的选择本工程地质条件主要为粉土、砂土。现场基坑深度为7.0m，根据该场地附近地区的已有降水经验，拟采用管井井点降水方案降低地下水位，即在基坑周围及坑内布设一定数量的管井，由管井统一将地下水抽出，达到阻截基坑外围地下水流入基坑的目的，从而满足基础施工对降水的要求。三、降水模型选择及设计计算1、降水模型的选择假定：由于第五层粉质粘土的渗透系数远小于其它土层的渗透系数，近似将第五层视为不透水层。（1）含水层厚度：H=第3层土层厚度+第四层土层厚度=16m，（2）管井深度：依据JGJ/T111-98《建筑与市政降水工程技术规范》，井点管深度为：HW=HW1+HW2+HW3+HW4+HW5+HW6式中：HW—降水井深度HW1—基坑深度，取7mHW2—降水水位距离基坑底要求的深度，取1mHW3—水力坡度作用基坑中心所需增加的深度。由于基坑等效半径r=65m，按照降水井分布周围的水力坡度i为1/10～1/15，如降水井需影响到基坑中心，所需的降水管井深度HW3=r*i=6.5～4.3，取HW3=5.0m，原理如下图：3r-基坑等效半径R-降水影响半径S-降水深度H-水层厚度HW4—降水期间地下水位幅度变化。根据地质资料，HW2取1.5mHW5—降水井过滤器的工作长度，取4.0mHW6—沉砂管长度，取1.5m代入上式：HW=20m＜H+地下水位标高=16+6.5=22.5m降水模型按照潜水非完整井进行设计计算2、降水设计计算降水管井采用直径400mm的无砂混凝土管，布置在基坑上口1.5m处。（1）基坑等效半径r02＝A/3.14，基坑底面积为A=13323㎡，r=57.7m，综合考虑r=65m（2）加权平均渗透系数k=∑kh/∑h=（6.6*16.6+2.24*(20-6.5-6.6)）/(20-6.5)10-3cm/s=9.2610-3cm/s=8m/d（3）降水影响半径=63.35m，取R=63m其中S=7+1-5.2=2.8m（4）总涌水量=5987.1m3/dH=16mh=2.5mr0=65mR=63ml=HW5=4mhm=9.25m（5）单井出水量①根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99），单井出水量为：=120*3.14*0.2*14.8*2=2230.656m3/d式中：q——单井出水量（m3/d）；rs——管井半径（m）；l`——淹没部分的滤水管长度（m）；K——含水层渗透系数（m/d）②按照按水泵抽水功率出水量计算)2.01lg()1lg(366.10022rhllhrRhHkQmmmkHSR2)2(hHhm4=65×3.14×0.04×13.5×2=220m3/d式中：q——单井出水量（m3/d）；d——拟采用水泵抽水管管径（m）；l`——淹没部分的滤水管长度（m）；K——含水层渗透系数（m/d）；参照两种计算结果，取较小者，单井出水量为220m3/d考虑群井中每个井的出水量相互影响，根据以往施工经验，实际的单井出水量只有设计计算的50%，故最终单井出水量为q=110m3/d（6）管井数量管井数量为：n=Q/q=5987/110=55口考虑常规水泵的损坏时维修问题，取1.2的富余系数，管井数量为1.2*55=66口。（7）管井间距基坑的周长为619m，管井间距为：619m/66口=9.38m/口该数值在管井间距8m～15m的区间范围，符合要求。综上所述，本工程降水管井为直径400mm的无砂混凝土管，管井深度为20米，井间距为9.38米，抽水水泵采用功率1.8kw，扬程为26米，抽水管径为40mm，排水主管径采用200mm钢管。四、管井降水方案实施1、施工工艺流程测放井位钻机就位钻进成孔泥浆制备清孔下井管填滤料洗井排浆降水52、关键工序说明（1）钻机就位①吊移设备，必须由持有专业执照的起重人员作业，严禁无证操作，吊移钻机时由专人指挥。②桩机安装时要做到三点一线，即钻杆中心、转盘中心、桩孔中心在同一铅垂线上，以保证钻孔垂直度，转盘中心同桩孔中心位置偏差≤10mm。钻机安装必须平稳、牢固，钻进中不得有位移，底座应垫实，在钻进中经常检查。③设备安装就位之后，应精心调平，安装牢固，作业之前应先试运转，以防止成孔或灌注中途发生机械故障。④所有的机电设备接线要安全可靠，位于运输道路上的电缆应埋设管道保护。⑤各项设备的安装、使用、搬迁、拆卸和维护保养应按其使用说明书正确操作使用。（2）泥浆制备①泥浆制备选用高塑性膨润土，膨润土泥浆按下表所列的性能指标进行制备。制备泥浆的性能指标项次项目性能指标检验方法1比重1.1～1.15泥浆比重计2黏度20～25s漏斗法3含砂率＜6%——4pH值7～9pH试纸②泥浆护壁应符合下列规定:施工期间护筒内的泥浆面应高出地下水位，在受水位涨落影响时，泥浆面应高出最高水位。（3）钻进成孔①循环系统设置:根据场地的实际情况，对循环系统的设置进行合理布局，并要求冲洗液循环畅通，易于清除钻渣。循环池容量不宜小于12m3，沉淀池容量不宜小于8m3，以确保冲洗液正常循环，循环槽的坡度以1:100为宜。开孔钻进时应先轻压、慢钻并控制泵量，进入正常工作状态后，逐渐加大转速和钻压。6在正式施工前，先进行试成孔。②钻孔作业要连续进行，因故停钻时，必须将钻头提离孔底5m以上以防止坍孔埋钻。③在钻进过程中，要注意地层变化，对不同的土层，采用不同的钻进方法。在硬粘土中钻进时，用一档转速，放松起吊钢丝绳，自由进尺；在普通粘土、砂粘土中钻进时，可用二档、三档转速，自由进尺；遇地下水丰富容易坍孔的粉砂土，宜用低档慢速钻进，减少钻头对粉砂土的搅动，同时要加大泥浆比重和提高水头，以加强护壁防止塌孔。④钻孔时，必须采取减压钻进，即使孔底承受的钻压不超出钻锥重力和压重块重力之和扣除浮力后的80%，这样可使钻杆维持竖直状态，使钻头竖直平稳旋转，避免或减少斜孔、弯孔和扩孔现象。⑤达到设计孔深后及时清孔提钻，清孔时先将钻头提离孔底15-20cm，输入泥浆循环清孔，并应控制泥浆比重，调节泥浆性能。以所换新鲜泥浆达到孔内泥浆含砂量逐渐减少至稳定不沉淀为度。（4）下管：下管采用悬吊式托盘下管法，管筒在砂层段必须用纱网包封严密，以防涌砂。在下滤水管先下长1.0m沉淀管（砼实壁管），然后再下砼滤水管，上下管之间用竹皮（细竹子）铁丝绑扎连接。下管时，必须把管中心对准钻孔中心，严禁管壁与孔壁靠在一起。下泵宜用麻（或棕）绳吊装在井内，下到设计深度，并在井口绑牢。（5）填滤料：下管结束后，应立即在管壁与孔壁之间进行填滤料，围填时应慢慢用铁铣从四周填入，并用钢筋捣实，防止中间出现漏空现象。（6）洗井：采用排污泵或清水泵洗井，洗井标准以井内抽出的水清沏为准，并洗井时间不得小于4小时。（7）基坑周边铺设主干集水管（Φ＝200mm），将各井抽出的水汇入排水指定地点。主干集水管的坡度（坡向指定地点）为5‰左右，管道连结牢固、严密，防止漏水，以免影响边坡稳定性。3、监测、维护（1）利用降水井进行地下水位观测，降水初期每天观测1～2次，。7（2）降水期间必须保证降水井点的完好，对降水井进行定期检查和维护，发现问题及时处理，确保基坑施工安全。（3）降水期间，禁止向管井内投放异物，避免影响抽水效果，并将管井口进行绑扎封闭，保证地面人员安全。（4）降水工作结束后，对全部降水井采用碎石进行回填。4、质量保证措施（1）基坑降水各工序设专职负责人，工程施工前进行技术交底（2）严格控制井管、滤料质量，不合格的一律不许使用（3）在各井点应设置单独用开关箱，做到一机一闸一保护，以期达到安全用电和停泵与开泵的用电的要求，并在主干集水管与降水井硬塑管连接处设置球型阀或将硬塑管上弯止点高于主干集水管50cm。，以防某井需要停泵时，主干集水管内的水倒流到该井内。（4）电源：为确保降水井作业的连续性，还需准备一台60KW的发电机，以备停电时使用。5、安全保证措施（1）健全组织，项目经理是安全生产第一责任人，施工现场要设立专职安全员负责工地安全工作，各班组、工种设兼职安全员。形成以项目经理为主的施工现场安全管理体系，做到“安全第一、预防为主”,形成横向到边、纵向到底安全管理框架。（2）建立安全管理制度，根据灌注桩工程的项目特点，建立健全行之有效的安全生产管理制度。如安全生产岗位职责，安全生产检查制度，安全生产教育制度，安全奖励制度等，并在施工中认真执行。（3）安全教育和培训，对新上岗人员，上岗前进行“三级”安全教育和培训，未经培训或考核不合格者不得上岗作业。特殊工种必须持证上岗。（4）执行规程,施工中要严格执行各种安全操作规程，作业人员有权拒绝执行违章指令，杜绝声音指挥和声音作业。（5）安全防护措施:8①现场人员必须做好劳动保护工作，进入现场必须穿工作服、劳保鞋、戴安全帽。②机械设备要有安全防护措施。③高空作业要系安全带，雨、大风天气禁止高空作业。④夜间施工要有充足的照明设施，做到整个工地照明无死角。⑤做好“夏季五防”工作。（6）安全用电，灌注桩工程施工中严格执行《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46-2005，做好供电管理，安全用电，配备专业电工；施工现场的一切电源、电路的安装和拆除必须由持证电工操作；电器必须接地、接零和使用漏电保护器。用电必须分闸，严禁一闸多用。6、环保措施（1）现场要设场地管理员负责现场的环境保护和清洁卫生。（2）施工场地要保持清洁，材料、物品摆放整齐、美观，物流有序。严禁随地乱扔乱放杂物。（3）制笼场地、灌注导管工具、电焊机要及时清理保养。（4）设备进出场和车辆进出工地时，场地管理员要负责监督检查，保持路面清洁，严禁污泥抛洒污染环境。（5）施工中废浆及碴土要及时外运和有序堆放。严禁废浆排入地下管道、河流、农田。（6）施工时要严格控制现场各种粉尘、废气、废水及噪音，振动对环境的污染和危害，特别是夜间施工要采取措施，以防对外界的干扰和影响。（7）施工场地办公室、宿舍、食堂符合卫生条件，并定期进行卫生大检查。（8）施工现场周围要设置隔离带，封闭