第二章降水工程施工方案

技术标1-降水工程施工方案第1页共11页国家大剧院建筑安装工程投标文件第二章降水工程施工方案第一节降水工程概况：一、本工程在施工深度范围内有四层地下水：第一层上层滞水，埋深-3.24~-4.46m,水位标高41.27~42.48m；第二层层间潜水,埋深-15.50~-15.80m水位标高30.18—30.48m,含水层厚度约2.0m；第三层承压水,埋深-17.15~-17.59m,水位标高28.61~28.85m,含水层厚度约17.0m,承压水头约2~6.70m；第四层也为承压水,分布于-45.0m以下的细砂及卵石层中,含水层厚度约为4.00m,承压水头标高-20.00m。地层组成及地下水动态详见本工程勘察报告、地质水文报告及地铁复八线天安门西站工程地质及水文地质资料。二、基坑开挖标高及受地下水位影响情况大致如下:1.中心建筑椭圆形基坑,主要开挖标高:-27.00m、-33.60m和-43.00m,受第二层潜水、第三层承压水的影响,台仓基坑开挖-43.00m,受第四层承压水水头压力的影响。2.南侧建筑主要开挖标高-8.00m、–10.00m及-18.00m,其中-18.00m标高基坑受潜水影响，其他部位受上层滞水影响。3.北侧建筑主要开挖标高－12.0ｍ，仅受局部上层滞水影响。三、本工程基坑开挖及降水具有以下特点：1.超常深基坑开挖降水;中心建筑-27.00m、－33.60ｍ和－43.00ｍ，降水深（幅）度14.00ｍ、19.00m和23.00ｍ。是目前国内最深、最大的城市建筑基坑开挖与降水工程。2.基坑进入承压水层，计算基坑出水量最大。技术标1-降水工程施工方案第2页共11页国家大剧院建筑安装工程投标文件本工程中心建筑进入承压水层7-14m，最深23.00m，由于开挖范围大，水位降深大，渗透系数大（200~300m/d），如全部采用常规降水，总出水量高达20万m3/d.如-43.00m基坑采用帷幕降水，其他部分采用常规降水，出水量也达10万m3/d，是单体建筑基坑降水计算出水最大的工程。四、特殊的工程地理环境及降水方案的选择与评估1.本工程位于天安门广场西侧，是全国政治文化中心，中心建筑基坑开挖边线东距人民大会堂90余米，场区北临长安街及地铁复八线，西面和南面都为密集居民区和商业区，特殊的地理位置，使超常深基坑降水，对周围环境产生的影响十分重要，必须作到万无一失。2.根据降水工程的特点和难点，经过精心设计，反复论证，提出了多种降水方案，进行优化选择。其中对如下两个降水方案进行了重点讨论。第一种方案：-43.00m台仓基础采用地下连续墙帷幕降水，其他部位采用桩、锚支护常规降水。此方案具有工期短、造价低，且可以采用分步、分期降水、地下水回灌等新技术，减少出水量及对周围环境的影响，是一个挑战性的降水方案，但需经过大量降水设计参数的采集试验；对周围环境的影响也需经过权威专家评估，这在短短的投标期间是不可能完成的。第二种方案：选择了中心建筑基坑采用地下连续墙帷幕降水，其他部位采用常规降水的安全、稳妥的降水方案。经专家评估确认，选用第二种降水方案。第二节.主要降水方法：一、基坑降水方案：以基坑部位、降水方法、地下水类型划分，分别采用中心建筑地下连续墙帷幕降水，南侧建筑-18.00m基坑管井井点降水和上层滞水渗井井点降水和台仓减压井及回灌井（见附基坑降水方案一览表）。1.中心建筑地下连续墙帷幕降水：1)基坑周围采用落地式地下连续墙，在进行边坡支护的同时形成降水帷幕，阻止地下水渗入基坑，防止降水漏斗对周围环境的影响。2)降（抽）水井布置在基坑内，井孔直径φ600mm，井管为φ325mm钢实管和桥式滤管，井孔与井管间填4~8mm滤料。由地下连续墙顶标高开始打井，井深约25.00m。技术标1-降水工程施工方案第3页共11页国家大剧院建筑安装工程投标文件3)降（抽）水井布置在地下连续墙帷幕周边肥槽内，井中距连续墙外皮1.50m，井距25.00~30.00m，预计在基坑内布置降水井22口，井内安装扬程大于30m，出水量20m3/d的潜水电泵．台仓内也布置降(抽)水井2口。4)坑内降（抽）水井要随挖土的深（高）度，逐节拆除直至坑底标高以上1.0m。肥槽回填土时,如需保留部分降（抽）水井,再进行接井。5)坑内排降水井的排水管道为φ150mm钢管，设在地下连续墙顶部，有必要时设置集水箱进行二次提水至地面。2.南侧建筑-18.00m管井井点降水：1)中心建筑南侧东西长约80m，南北宽约40m，基坑底标高-19.00m，采用桩锚支护，因此，须采用管井井点降水。本基坑要求将潜水全部疏干,因此,降水井进入承压井,采用抽渗结合,抽吸少量承压水,利用水头高差，加速潜水渗入承压水层.经计算出水量约2000m3/d，因承压水位随季节年变幅约3.0m，除冬季外可自渗至下层。2)管井降水井，井孔直径600mm井管300mm水泥砾石管，为增加孔隙率，潜水层底标高下，安装2m长的钢板网过滤器。3)管井降水井有由-8.00m开始打井，井深20.00m，井距7.50m，布置在东、西、南护坡桩外侧，井中距桩外皮1.30m,共布置降水井20口，注意降水井要布置在护坡桩后面，防止被锚杆击穿。4)降水井井内安装扬程大于30m，出水量5m3/d的潜水电泵，要用调整出水量及降深,防止过多抽吸承压水。5)地面排水管为φ150mm钢管2-3排，抽出的地下水经沉淀箱后部分排入临近的市政管道内。3.台仓减压井及回灌井:因本工程勘察报告未提供第四层承压水以下的地层组成及其他参数,参考地铁复八线有关资料提出以下减压井方案。1)台仓坑底标高-43.00m,已进入粉质粘土⑥层,经验算,坑底有被承压水冲溃的可能,因此须采用减压井,降低承压水头约16.0m,方可保证基底安全。技术标1-降水工程施工方案第4页共11页国家大剧院建筑安装工程投标文件2)经计算,承压水头降低16.0m,总出水量约20000m3/d,据此,在台仓周围布置13口减压井(详见基坑降水井点平面布置图)。3)减压井井孔直径600mm，井管为325mm钢管，其中井底8.0米为桥式滤管，其余为钢壁管。井孔与井管之间、滤管部分填4~8mm滤料，粉质粘土⑥层范围内用粘土球止水，其他部位填混合料。4)减压井内安装扬程大于150m，出水量80m3/h的潜水泵。5)受承压水压力的影响，减压井打井起始标高为-18.00m（井深36.00m），要随着挖土深度逐节拆至坑底标高+50cm。也可采取由标高-18.00m打部分减压井抽水（不少于5口），降低水头标高至-25.00m后，挖至-27.00m,再打另外一部分减压井。6)抽出的地下水经二次扬水装置排入地面回灌井，及市政雨水或污水管道。7)减压井封井采用填碎石,压灌水泥浆法。8)回灌井采用“深抽浅灌”，即减压井抽第四层承压水，回灌至第三层和第四层承压水层内。9)回灌井:井孔直径700mm，井管为325mm钢管和桥式滤管，井深85m，其中-35.00~-85.00m为桥式滤管，周围填4~8mm滤料，0~35.0m为钢实管，井孔与井管间填红粘土止水。回灌井管边侧绑一根50mm,长60m测水管,观测回灌水位.经计算，每口回灌井可回灌水量7000m3，按50%的效率，单井回灌量可达3500m3/d复八线天东站构造相同回灌井,实际平均回灌量约4000m3/d。为保持单井回灌量,回灌井每7天回扬一次。共布置回灌井6口，南侧建筑降水基坑的东侧和西侧各布置3口，要布置在远离基坑锚杆区的地段，防止被锚杆击穿。应当指出的是,根据业主提供的地质水文资料,台仓基底采用冷冻法较为安全,因此也提出了冷冻方案。而减压井法比较经济,开工前应进行详勘,根据详勘资料进行选择。4.上层滞水渗井井点：1)上层滞水存在于-3.24m~-4.46m的杂填土内，水量因补给源而异，可利用地层的组成特点，利用渗井将杂填土、粉质粘土夹层穿透，使上层滞水导入下层细纱和卵石层消散。技术标1-降水工程施工方案第5页共11页国家大剧院建筑安装工程投标文件2)渗井井孔直径300mm，井深不小于11.00mm，井孔内填2~4mm滤料或水洗粗砂。3)渗井井距1.5~3.0m，根据滞水量确定，出水量较多时1.50m，反之3.0m，如水量极少可不布置渗井井点，计划布置渗井约300个。4)当出水量大，自渗效果不明显时，可在渗井内安装50mm井点管，配备射流泵箱及排水总管进行强制抽水，每20个井点配备一台射流泵箱。5)滞水量很大，分布集中时，要挖探坑，寻找补给源，如为管道漏水要堵漏治理，切断补给源是治理滞水最好的办法。5.在基坑坑边，布置127mm水位观测孔7个，其中观测承压水位4个(30m深)，用减压井观测第四层承压水位,观测潜水位3个(22m深)。6.坑内钢管井、水泥砾石管井、减压井、回灌井及水位观测孔，构造及止水位置，详见附图各类管井构造简图。7.沉降观测点布置见第八章工程测量方案。二、降水施工：1.管井施工：管井包括-18.00m内管井井点,坑内抽水井、减压井、回灌井。1)管井降水施工工艺流程：放线定井位→挖泥浆沟（坑）→埋设钢护桶→井机就位→成孔→下井管→填滤料→封井→洗井→安装排水管→装泵→抽水2)打井采用泵吸反循环钻机，自造浆护壁，地下有旧房基或卵石粒径过大时可采用CZ-22冲击钻。3)成孔后立即下井管，钢管井接头要焊牢，并包塑料布，水泥砾石管要用竹片夹牢、绑紧，防止弯曲或脱落。4)填砾料要从井孔四周均匀回填，防止将井孔挤偏。水泥砾石管要加井盖。技术标1-降水工程施工方案第6页共11页国家大剧院建筑安装工程投标文件5)洗井采用空压机气举法，要从井底逐节，逐层吹洗，将井底泥砂吹净，洗出清水为止。6)潜水泵用钢丝绳吊在井内，置泵标高为坑底设计标高下45.00m，根据出水量及降深调整置泵位置，直至达到降水要求。2.渗井井点施工：1)渗井钻孔（井）采用长螺旋钻机，滞水量大，塌孔严重时采用门式正循环钻机。2)成孔（井）后立即填滤料，防止塌孔，缩径，影响渗水效果。3)大型机械难以就位的地段，可采用套管法成孔。4)渗井内安装井点管，按照轻型井点工艺要求和规程施工。3.水位观测孔采用SH30地质钻套管法成孔。第三节基坑降水对周围环境的影响：基坑降水对周围环境产生的影响，主要是地下水下降引起的地层压缩固结，产生地面沉降和大量抽取地下水造成资源超长开采以及打井及回灌井造成的水质污染。一、本工程地面沉降的预测：1.潜水分布于标高28.16~30.17m的细砂和卵石层中，含水层约2.0m，由于砂卵石层压缩模量很大（60120Mpa），降水引起的沉降量极小，其降水影响半径R=2SHK=2x1.8x（2x250）1/2=80.00m，对重要建筑物不会构成影响。2.承压水由于含水层厚度大，影响范围也较大，人民大会堂及地铁复八线天安门西站均在影响范围之内，其中地铁复八线及天安门西站持力层就在位于容易因降水引起固结沉降的粉质粘土④层，为此我们将挖深及降深都较大的中心建筑采用地下连续墙帷幕降水，就防止了基坑降水对其产生的影响。而基坑南侧建筑-18.0m基坑采用管井井点降水，由于降深小，其北侧有帷幕墙，东西侧设回灌井,并且减压井抽降的是-50m以下的第四层承压水头,且采取回灌措施。因此,降水都不会引起地面有较大沉降。技术标1-降水工程施工方案第7页共11页国家大剧院建筑安装工程投标文件二、防止因基坑降水引起周围地面沉降的措施：采用帷幕止水及回灌，本工程计划实施:1.保证降水井、回灌井成井质量，井管接头要接牢，接缝缠塑料布，滤料符合设计要求，使管井降水含砂量控制在1/100000。2.采用分次降水，即边打井边洗井边抽水，用调整泵深来调整控制降水深度，以使水位缓缓平稳下降，减少沉降量。3.保持连续抽水，防止水位忽起忽落，因水位反复起落每次都会产生固结沉降，次数愈多，沉降愈大。4.在现场周边及主要建筑物设置沉降观测点，定期对其进行沉降观测，发现异常立即采取措施处理。5.水位观测孔观测频率为：基坑开挖阶段,水位每天一次；进入土建施工阶段,水位每周三次。地面沉降观测点观测频率见测量方案