降水护壁方案

一、工程概况华澳松榆里公寓1#楼工程由北京京奥房地产开发有限公司负责兴建，建筑设计和结构设计工作由北京市建筑设计研究院负责，北京市勘察设计研究院承担该工程的岩土工程勘察工作。拟建工程场地位于北京市朝阳区松榆里。场区地形高差较大，东南高，西北低，地面标高在36.76～40.55m左右。地貌为全新世永定河中下游冲积台地，第四纪覆盖层厚度为120～130m。建筑物为地上33层剪力墙结构，地下为两层车库。设计±0.00标高为38.70m，场区现状地面平均标高为-0.90=37.80m，基底开挖深度-11.36=27.34m，相对开挖深度10.50m，基坑支护面积为2803m2,支护周长246.70m。基坑南侧36.50m范围内有建筑物，且为行车道，为保证管线少受基坑开挖的影响，拟采用桩锚支护结构，其余部分基坑采用土钉墙边坡支护方案。在此基础上，本次土方开挖理论方量约37100m3。二、场区工程地质条件2.1场区地层土质概况根据北京市勘察设计研究院提供的岩土工程勘察报告（98技086），在70.50m钻探深度范围内揭露的地层，按其沉积年代与成因类型分为人工堆积层和第四纪沉积层两大类型，本工程设计所涉及到的土层自上而下为：2.1.1人工堆积层该土层主要分布于场地地表，一般厚度为1.30～4.50m,平均厚度3.60m，岩性包括粘质粉土、粉质粘土填土①层，碎石填土①1层和房渣土①2层。土，干燥，松散。2.1.2第四纪沉积层⑴粉砂、砂质粉土②层：褐黄色，稍湿～湿，中密，中低压缩性土。顶部为粘质粉土、粉质粘土②2层及砂质粉土②1层。层底标高为31.74～32.99m。⑵粉质粘土、粘质粉土③层：黄灰～灰色，湿～饱和，可塑～硬塑，中～低压缩性；粉砂、细砂③1层：褐黄色～灰色，湿～饱和，可塑～硬塑，中～低压缩性；粉质粘土、重粉质粘土③2层：灰色，湿～饱和，可塑，中～中高压缩性；粉砂、细砂③3层：灰黄～灰色，中密～中上密，湿，中低压缩性。层底标高为27.48～29.72m。⑶粉质粘土、粘质粉土④层：褐黄色，湿～饱和，可塑，中低压缩性；砂质粉土、粘质粉土④1层：褐黄色，湿～饱和，可塑～硬塑，中～低压缩性；重粉质粘土、粉质粘土④2层：褐黄色，湿～饱和，可塑，中压缩性。层底标高为23.15～26.09m。以上几层在基底开挖面以上，施工时将被挖除。⑷细砂、粉砂⑤层：褐黄色，湿～饱和，中上密～密实，低压缩性；重粉质粘土、粉质粘土⑤1层：褐黄色，湿～饱和，可塑～硬塑，中～中低压缩性。层底标高为20.75～22.96m。⑸粘质粉土、粉质粘土⑥层：褐黄色，湿～饱和，可塑～硬塑，中低～低压缩性；粉质粘土、粘质粉土⑥1层：褐黄色，湿～饱和，可塑，中～中低压缩性。层底标高为16.87～18.93m。2.2水文地质条件根据岩土勘察报告，本场区与地基方案有密切关系的地下水有3层。第1层台地潜水，稳定水位埋深7.00～13.00m，标高在27.88～30.45m。主要以大气降水入渗和地表水入渗为补给来源，以蒸发及地下径流为主要排泄方式；第2层为层间潜水，静止水位埋深13.50～16.70m,标高在22.15～23.49间，该层水含水量年变幅为1.00m；第3层为承压水，主要以地下迳流及越流补给，以迳流为主要的排泄方式，静止水位埋深16.00～21.50m,标高在19.05～21.95m间。地下水对混凝土结构无腐蚀性，但在干湿交替条件下对钢筋混凝土结构中的钢筋具弱府蚀性。2.3设计依据2.3.1业主提供⑴岩土工程勘察报告(98技086)北京市勘察设计研究院1998.4.8⑵结构施工总平面图北京市建筑设计研究院1997.⑶地下一层平面图北京市建筑设计研究院1997.2.3.2规范规程类⑴《建筑基坑工程技术规范》《规范》编制组1996.6⑵《土层锚杆设计与施工规程》（CECS22-90）冶金部建筑研究总院1990.11⑶《土钉支护设计与施工技术条例》（讨论稿）“深基坑开挖土钉支护技术研讨会”1996.9于清华大学⑷《供水管井工程施工及验收规范》（GBJ13-66)1985⑸《水文地质计算》19572.3.3资料类⑴北京市颐和园文物库馆深基坑支护工程施工组织方案1998.⑵北京市万富大厦土钉支护施工方案1997.1⑶北京市车公庄桩锚及土钉支护工程设计、施工方案1998.6⑷北京市电镀中心业务楼深基坑土钉墙支护工程竣工报告1997.2⑸北京长青大厦基坑护坡及降水工程设计1999.1三、基坑降水设计方案与施工3.1场区水文地质条件综述根据岩土勘察报告，场区地层具有从上到下依次为粘性土、粉土、砂卵石层结构的多次旋迴沉积的显著特征。因此，垂向深度上构成了多层含水层的场区水文地质特点，且上部含水层水位埋藏较浅，含水性透水性相对较弱，下部含水层水位埋藏较深，含水性透水性较强的特点。对于基坑开挖由于深度所限，应充分利用地下水多层性特征，对上部“台地潜水”及中部“层间潜水”应以抽降及引渗的方法解决基坑降水的问题，对基坑深度开挖未达下部“承压水”含水层时，应充分利用承压含水层透水性富水性强、水位较低、颗粒粗、含水层厚度相对较大，能消纳大量上部及中部含水层水量的特点，作为引渗降水井的消纳水层加以充分利用。因此，根据本场区的综合水文地质条件因素，应以“自渗为主、抽渗结合的降水方案”最为优化，技术先进，施工方法可行，经济合理。3.2水文地质条件特征3.2.1拟建场区勘察深度范围内存在三层含水层及三层地下水位，各层水位埋深、标高及变幅状态如下表：说明基坑开挖坑底深度均在第一与第二层水位线以下，必须进行基坑降水预先疏干排渗，才能安全地达到基坑干槽作业。3.2.2据北京市勘察设计研究院地下水观测资料阐述，1959年场区地下水位最高标高为35m左右，即水位埋深距地面2m左右，近3～5年最高地下水位埋深距地表3m左右。因此，对于场区地下建筑防水设施应有充分考虑，同时也说明历年来地下水位仍然高于勘察期间的地下水位。3.2.3在基坑开挖深度范围内涉及的第四系松散沉积含水层特征评述如下：3.3基坑降水设计方案根据建筑场区水文地质工程地质条件和周边环境因素及建筑设计对基坑开挖的要求，拟建场地基坑设计深度为标高27.34m，积水坑最大开挖深度为14.26m，地面±0.00标高为38.70m，即开挖深度标高达23.54m，基坑轴线内包面积为3392.82m2,按基坑中心点水位降低达坑底以下0.50～1.50m规范规定，则基坑开挖具有较大的水位降低值，为达到“设计上优化、技术上先进、施工上可行，经济上合理”，在充分研究场区水文地质条件的基础上，应利用信息动态施工管理，强化质量管理体系，加强降水期间对周围环境的监控。设计中有关基坑涌水量概算中的渗透系数（k）值，只能利用经验理论值，结合采用岩土勘察期间有关水文地质参数进行涌水量概算，然后根据概算的基坑涌水量及计算的单井比排渗水能力，计算管井数目，在基坑轴线以外4m周边面设管井，达到总的抽降排渗水量大于概算的基坑涌水量，达到基坑干槽作业的目的。基坑涌水量概算公式，依据场区水文地质条件，“台地潜水”及“层间潜水”的水量计算，拟选用地下水动力学等代大井无压水完整井群计算公式。其计算公式如下：Q=1.366kr0=ηR=2SR0=R+r0有关单井比排水能力，拟采用下式计算：q=2πrl/15则降水管井数目可用下式计算：n=有关下部第三层承压水消纳水量抬高水位值（△h)利用下式计算：△h=其中：Q--基坑涌水量q--单井比排水能力k--渗透系数H--含水层厚度M3--承压含水层厚度S--水位降低l--过滤器长度R--影响半径R0--等代大井引用半径r0--基坑引用半径r--降水井半径a--基坑外扩布井线短边长度b--基坑外扩布井线长边长度η--几何图形系数n--管井数目（有关计算过程及计算结果从略）根据场区内赋存有上下多层含水层，其含水发表主透水性上弱下强，各层水位深浅不一，结合基坑开挖深度以下具有水位较深，透水性较好，承压水含于砂卵石层的特点，场区基坑降水方案拟设计的第一方案“以自渗为主，抽渗结合的管井降水”，即设计深管井与浅管井结合的抽渗降水方案，当地下水位高于基坑底板时，利用潜水电泵抽排降低地下水位，达到抽降排水应用管井的目的，一般条件下利用深浅水位差，将上部“台地潜水”及“层间潜水”消纳入渗到下部砂卵石承压含水层中达到渗漏降低地下水位的目的。按渗抽结合实际的基坑管井降水方案，拟设计深降水井与浅降水井间隔布井方法，深管井设计井深28m，浅管井设计井深为22m，基坑内疏干井设计井深为22m，共设计管井39个，其中深管井20个，计560m，浅管井19个，计418m，管井间距为6～7m，基坑内疏干井8个，计176m，间距18*15.5m，总计降水管井及疏干井数为47个，总的进尺米数为1154m。（见护坡桩与降水管井平面位置图）场区设计第二种方案为“渗抽并举的管井降水方案”，即设计22m的浅降水管井，将上部第一层地下水引渗到第二层地下不层中，一起抽降排出区外，设计管井数量与第一方案相同，仅取消渗漏水井段管井长度，全区降水管井均为22m，即计总数为1034m,管井施工技术要求与第一方案相同。场区设计第三种方案为“完全自渗井的降水方案”，即利用第三含水层水位埋深在基坑以下的特点，利用管井或砂渗井引渗上部含水层中的地下水达到第三层含水层中消纳，达到基坑干槽作业的目的。拟设计施工127～146mm砂渗井与管井，即三个砂渗井间隔一个管井，间距为4m，井深均设计28m，砂渗井成井后应下38mm下部带孔眼包网的塑料管，以便洗井渗漏，管井施工要求同第一、二方案。可作降水监控井。全区周边长度约为284m，须施工53个砂渗井和18个管井，基坑内尚须施工8个疏干井，井深设计为22m，则该方案合计施工砂渗井1484m，管井504m，疏干井8个176m。本方案主要依据勘测期间的水位资料值，但若动态变化和丰水期水位抬升过大，本方案就可能达不到预期目的，应该说有一定风险性。因此，基坑降水应选用第一方案为好。（附图为第一方案降水井平面位置图）3.4基坑降水施工组织与进度计划3.4.1施工组织按项目管理要求组织施工，实行项目经理负责制，配备有经验的施工技术管理人员组成项目管理班子，指挥协调工程施工，并按基坑降水质量达标要求，由主任工程师或专业工程师进行技术监督与管理把关，管理班子下设技术组、钻井组、洗井安泵组、抽降水值班组、电工组、安全保卫行政管理组等组成基坑降水疏干组织。3.4.2施工进度及预期疏干进度实行项目经理负责制，上岗按目标管理达标要求施工，严格质量标准，做到依据设计要求和技术规程规范进行管理，层层把关，责任到人，严格监理，预计开动3台钻机每天24小时两班作业，每天完成6个井，预计8—9天完成降水管井施工任务，再加洗井、安装、降水疏干全面开泵以后10—14天，总计25天左右可以达到基坑干槽作业之要求，待施工单位基坑开挖及土建正常施工达到地面±0米标高时，即告全面完成基坑降水疏干任务。3.5管井降水施工的主要技术要求3.5.1施工技术要求3.5.1.1施工准备阶段:工作内容包括资料、场地、设备、人员、材料等五个方面。⑴资料:仔细研究分析同设计有关的图件及文字说明，编制基坑降水施工方案，准备有关记录表格、工具等，参加技术交底。⑵场地:组织现场踏勘，协助甲方做好“三通一平”工作，要求甲方提供地下障碍及管线的准确位置，以防意外事故发生，进行场区施工规划，布置施工井孔泥浆配置要求及循环途径。⑶设备:检查设备配套情况，对设备进场后开工前应进行试运转。⑷人员:开工前进行分岗、分班、进行施工工艺交底答疑；明确工作要求及标准，说明施工重点、难点及应急措施，并应对参与施工的管理人员进行安全及文明生产教育。⑸材料:订购材料，进场检查验收，不合格产品不许购用。3.5.1.2钻孔成井:⑴放线定点:根据甲方给定的基坑开挖边线，用仪器及钢尺进行放线定井孔点位置，定完后应会同甲方或监理代表签字认可后，方可进行埋设护筒，管井孔选用内径为800mm的钢护筒，底部和四周用粘土夯实，中心误差不得大于5cm，垂直偏斜应小于1％。⑵钻机就位:钻机安