浅层滞水砂岩地质条件下深基坑井点降水方案设计及实施,王艳宏

浅层滞水砂岩地质条件下深基坑井点降水方案设计及实施中铁十四局集团建安分公司王艳红内容摘要为满足鄂尔多斯地区浅层滞水砂岩地质条件下深基坑降水的需要，选取了真空井点降水方案，对方案进行了设计并予以实施，获得成功，对同类型的建筑工程降水方案比选及施工具有借鉴意义。关键词浅层滞水砂岩地质深基坑降水真空井点降水1工程概况本工程拟建场地位于鄂尔多斯市（康巴什新区），市府北街与民富路交叉口的西北角。建设单位是鄂尔多斯市铭鑫房地产开发有限责任公司，设计单位是北京建工设计院。太原长平岩土工程有限公司及建材太原地质工程勘察院联合对本工程进行现场工程地质进行勘察。依据本场地岩土勘察报告，本场地土类型为中硬土，建筑场地类别为Ⅱ类。但根据周围施工现场的经验并结合本地的实际气候条件，本地主要接受大气降水垂直渗补给，水位及水量受季节影响变化较大，根据探测-7.5m以下即有地下水。所以本工程育英一品小区基础-11.5米采用基坑管井降水。2井点降水方案设计2.1基坑降水计算1）计算概化模型及计算依据本基坑所涉及的共有二层含水层，即上层滞水含水层。本工程降水具有以下特点:①、由于本基坑特点，属不规则形态，基坑降水平面面积较大。②、本工程降水涉及含水层分布不均一，且具有随机性。③、由于含水层均位于基坑底面以上，因此降水采用疏干性降水。依据各含水层所处的层位及其降水特点，建立如下图所示的计算概化模型：本基坑降水设计计算依据《建筑基坑支护技术规定》（JGJ120—99）中提供的有关计算方法，结合当地类似工程所积累的经验，同时考虑到规范中提供的公式为一理想状态下的含水层等方面的因素，计算中采用修正系数进行了修正。2）水文地质参数（地质勘查报告提供数据）h1=3.72ms=12.35mK1=1.0m/dF=9600m23）基坑引用半径r=√(F/3.14)=56.4m4）降水影响半径潜水含水层：5）涌水量计算6）降水井数量计算①、单井涌水量②、降水井数量n=1.2Q/qn=35口井（暂按30口井取值）7）降水井深度考虑本基坑深度和基坑底潜水含水层层位标高、施工进度要求等因素，降水井深度设定为21米,降水井进入基坑底面潜水含水层中，以充分利用含水层水位较低特点，引流下渗。8）降水井井距在降水井布置中，由于内部补给条件较差，放宽降水井间距至12米；而由于外侧补给条件相对较好，为确保降水效果，采用加密布井，布井间距加密至10米。2.2降水井井身结构选择降水井深度：21m；降水井井径：Ф600mm；滤水管管径：Ф400mm（无砂管）滤料：Ф2—4mm（细砾石）；降水井间距：10m。2.3降水井布置设计降水井30口，降水井距基坑周边距离1.0-2.0m程“环状”布置，井距10～12m，井mR34.1472.3172..321dmq/65.32.0lg)2.021lg(4.05.120.1366.13dmQ/14934.14lg4.56lg35.12366.13深21m。3降水井施工3.1工艺流程场地平整——测量施放井点——钻机对位——成孔——下放井管——充填滤料——洗井——下放水泵——抽水。3.2主要施工方法及技术要求1、成孔：采用直径600mm反循环钻机成孔，泥浆比重〈1.05。下管前保证井底沉渣厚度不大于20cm，方可下放滤管。2、井管安装：井管安放严格按现场技术交底进行，用4根竹片，10号双铁丝捆绑；管口内壁不错位，选择透水性良好的滤管安装于含水层对应部位。3、填砾：填砾前井管必须居中，使填砾厚度均匀，滤料应从井管两侧慢慢对称填入，以防滤料中途卡塞及井管错位，填至井口1—2m米时用粘土填实。4、洗井：洗井为关键性工艺，在滤料充填完之后，要立即进行洗井，洗井采用井管外注清水循环法工艺，抽、停交替，直至水清砂净为止。洗井结束前测量井深，清理井底，使井底沉淀小于0.3-0.5m。5、下泵：下泵深度距井底1.0-2.0m左右。6、井点保护：降水井施工完成后，降水井井管应高于自然地坪20—50cm，并加井盖予以保护，避免杂物落入井内，以免破坏。7、井位观测：应及时、准确地记录观测井水位，以此检验施工方案的正确性。3.3降水井监测为了掌握场地含水层水文地质条件变化，做到降水井点布置合理，达到较好的基坑降水效果，在降水进行施工及降水过程中对降水井进行监测，监测内容包括如下几个方面：1、在降水井施工过程中，及时采取含水层岩样，分析含水介质变化，及其水文地质条件变化，为合理布井提供依据。2、在洗井过程中监测井深、地下水位变化，并实时进行试验抽水，确定各单井涌水量，为选择降水泵型据供参数。3、降水工作开始后每天早、中、晚对降水井水各测一次，以便及时掌握降水效果。4、地下水位达到稳定后确保每天观测一次水位，依据地下水位变化历时曲线，调整水泵投入量，达到降低能耗、保护地下水资源目的。4降水运行操作4.1试运行1)试运行之前，准确测定各井口和地面标高、静止水位，然后开始试运行，以检查抽水设备、抽水与排水系统能否满足降水要求。2)降水的设备（主要是潜水泵与真空泵）在施工前及时做好调试工作，确保降水设备在降水运行阶段运转正常。3)在降水井的成井施工阶段应边施工边抽水，即完成一口投入降水运行一口，力争在基坑开挖前，及时降低围护结构内基坑中的地下水位，保证基坑的干开挖施工的顺利进行。4.2降水运行1)基坑内的降水井应在基坑开挖前20天进行，做到能及时降低围护结构内基坑中的地下水位至基坑坑底以下1.00m。2)降水管井抽水时，真空泵和井内潜水泵同时开启，真空泵保持全天候不停的运转（一台真空泵可带3～4口井，真空度不小于-0.04MPa），待开挖第一层土后，真空泵停止运转，井内潜水泵间隙抽水。3)对于降水井管的保护，应在井管口设置醒目标志，做好标识工作。4)降水运行期间，现场24小时值班，并认真做好各项质量记录，做到准确齐全。5)降水运行过程中对降水井出水量、运行时间作好记录，并及时分析整理，绘制各种必要图表，以合理指导降水工作，提高降水运行的效果。降水运行记录每天提交一份，对停抽的井应及时测量水位，每天1～2次。4.3降水运行注意事项1)做好基坑内明排水准备工作，以防基坑开挖遇降雨能及时将基坑内积水抽干。2)降水运行阶段应经常检查泵的工作状态，一旦发现不正常应及时调泵并修复。3)降水运行阶段应保证电源供给，如遇电网停电，有关单位须提前2h通知降水施工人员，以便及时采取措施，保证降水效果，必要时设置双电源，以保证降压井的正常运营。4)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降水井的运行数量。4.4降水运行技术措施1)降水运行开始阶段是降水工程的关键阶段，为保证在开挖时及时将地下水降至开挖面以下，因此在洗井过程中，洗完一口井即投入一口，尽可能提前抽水。2)降水设备（主要是潜水泵与真空泵）在施工前做好调试工作，安装前应对泵本身和控制系统作一次全面检查。检验潜水泵的旋转方向，各部螺栓是否拧紧，润滑油是否充足，电缆接头的封口有无松动，电缆线有无破损等情况，然后在地面上转1分钟左右，如无问题，方可投入使用。潜水电动机、电缆及接头应有可靠绝缘，每台泵应配置一个控制开关。安装完毕应进行试抽水，确保降水设备在降水运行阶段运转正常。3)工地现场要备足潜水泵，数量多于降水管井数3～5台。使用的潜水泵要做好日常保养工作，发现坏泵应立即修复，无法修复的应及时更换。5应急预案5.1坑底流砂降水是防治流砂的最有效的办法，当出现流砂现象，在基坑内增加降水井点（如轻型井点），或加大抽水速度，将坑内地下水位降至开挖面以下1m。5.2管涌(1)采取增加降水井点，加大抽水速度的方式，降低承压水压力。(2)管涌严重时可先向坑内灌水压重，减小坑内外水头差，稳定管涌情况，再采用双液注浆或浇灌快干砼封堵涌口，也可采用钻孔减压措施等。5.3降水井水位降不下去(1)检查深井设备，排除机械故障。(2)测量井底沉淀物的深度，如沉淀物过厚，应重新洗井，排除沉渣。5.4排水保证措施排水是否正常将直接影响降水运行，因此现场必须在施工区域内合理布置排水沟。根据降水最高峰值估算、同时考虑水量大，排水沟截面尺寸≮600mmx600mm，且应与排水指定市政管沟（管道）入口，能够迅速将大量地下水排入市政管（沟）道内。6监测与报警6.1监测项目1）周边地面沉降2）坑外浅层地下水位监测3）监测资料现场整理与分析：现场应将每天监测资料汇总。6.2报警值1）报警值取值应根据基坑各侧边环境、开挖深度及围护体系类型等综合确定；2）特级监测工程报警值除按一级监测工程确定外，尚应根据委托方及相关单位的特殊要求确定。3）周边环境监测项目的报警值应根据监测对象的主管部门的要求确定，当无具体报警值时，见下表。基坑周边环境监控报警值项目监测对象变化速率（mm/d）累计值（mm）备注地下水水位变化30010007降水效果及评价本工程基坑现已成功完成开挖施工，通过对真空井点降水止水前后地下水位的变化和靠近基坑房屋墙体安全稳定状况进行分析，发现周边房屋均无较大变形，稳定状况良好。同时，通过对基坑周边地表的观察，其微小裂痕属正常变化，可知基坑是稳定安全的。经实践证明，该设计方案、施工工艺用于该地区浅层滞水砂岩地质条件下的基坑降水是可行的。参考文献：1、深基坑工程施工中的降水技术应用长春工程学院学报2、管井降水在水中深基坑施工中的应用科学之友3、大型深基坑管井降水施工技术措施-建筑施工4、太原长平岩土工程有限公司及建材太原地质工程勘察院《岩土工程勘察报告》。5、《建筑基坑支护技术规定》6、施工图纸