基坑降排水

太浦闸除险加固工程降排水施工方案一、工程概况太浦闸除险加固工程采用改建方案，即在原址拆除重建，主要建筑物为1级。新建工程由闸室、上游护坦、下游消力池、海漫、上下游抛石防冲槽、上下游翼墙、交通桥、启闭机房和桥头堡等建筑物组成。闸室采用开敞式，共10孔，单孔净宽12m，总净宽120m，底板高程-1.5m，近期设闸槛堰顶高程0.0m，新建太浦闸设计流量784m3/s（远期985m3/s）。本工程的降排水主要包括以下内容：1、围堰内所包围水域内的河水排除；2、施工区汇水区的渗水及雨水排除；3、施工区的地下水降低。本工程上下游围堰距离248m，河面平均宽度在193m，围堰所包围的水域面积约4.8万m2，按照河水深度为4m计算，积水排除量约为19.2万m3；施工区总汇水面积约为5.4万m2；故及时排除积水、渗水及雨水，对本工程的顺利实施尤为重要，因此，统筹规划、合理配置排水设施及布置排水系统，是确保工程顺利施工的有力保障。二、生活区、生产区明排水项目部办公区、生活区利用闸管所现有设施，无须另外考虑排水措施，可通过城市管网排放；生产区布置在闸南岸中心岛，生产区的场地四周设置临时排水沟，生产区的雨水和废水汇集至泵站侧的截水沟内和基坑侧的截水沟，分别排放至泵站侧河道内和太浦闸上下游河道内，原则上采取自排方式。在暴雨天气降雨量较大时可采用水泵进行抢排水，以防止生产受到影响。三、基坑排水1、围堰内河水排除围堰内河道面积约4.8万m2，平均水深按4m估算：积水总量约为4.8万m2×4=19.2万m3拟采用2台350HWA混流泵，单机抽水流量最大约为1000m3/h，考虑排水速度对围堰安全运行的影响，取用小油门排水约500m3/h，大约9天排完。则所需混流泵台数：1.1×192000÷10÷24÷1000≈2台。混流泵放置在下游消力池处，排水时严格控制水位下降速率，降水速率为0.5~0.7m/d，排水管通往下游河道浆砌块石护坡上，为防止对护坡的冲刷，在排水口处架设跳板，跳板上布设土工布。同时派专人对围堰进行24小时值班，发现问题及时采取相应措施，以保证施工围堰的安全。2、基坑明水、渗水排除本工程上游施工区汇水面积大约2.3万m2，下游施工区汇水面积大约3.1万m2，排水设施的能力配置按暴雨等级设计，以日降雨量120mm考虑，则日最大汇水量上游为23000*0.12=2760m3，排水强度约为115m3/h；下游为31000*0.12=3720m3，排水强度约为155m3/h；配备4台15kw水泵抽排可满足要求。为此，施工中分别在上下游围堰内，近围堰坡脚处开挖机塘，各配备2台15KW泥浆泵将明水和围堰内渗水直接排至围堰外。为了防止基坑周边的雨水进入基坑，对基坑边坡产生冲刷破坏，增加雨天排水强度，在基坑四周坡肩外侧1m处挖设截水沟，截留的积水通过自排的方式排入上下游河道内。坡脚位置挖设排水龙沟，沟宽80cm、深50cm，在基坑四角设排水机塘，施工中采取高水高排低水低排的原则，分别布泵抽排基坑积水。每隔30-40m设一个集水井，集水井低于排水沟1m左右。如下图所示。坡顶高程基坑底高程坑底龙沟汇至集水坑后集中抽排坡顶截水沟自排入上下游河道基坑明沟排水示意图现场布置的排水系统根据工程进度进行布置，工程施工的原则：先高后低，先主后次，先重后轻，先深后浅。本着先深后浅的原则，闸室周围布置集水坑，将污水养护用水，雨水等用1.2寸泵汇集到小集水坑排至靠近围堰处的大的集水坑集中排至上下游河道，底板施工完毕后，再在护坦海曼齿坎处设置集水坑，依次类推直至工程结束。在围堰距离坡脚5米处设置一个4*4米的集水坑各放入2台15KW的泥浆泵集中排除基坑内的汇水，管井内抽水排至坡脚处的坑底龙沟，集中流至集水坑中，从集水坑中集中排除。（详见排水管网布置图）2、闸室深井基坑地下水根据本区地层分布和底层结构，地下水类型主要为松散岩类孔隙潜水和孔隙承压水。场地30m深度范围内可分为7个土层，其中④层分为④1、④2、④3三个土层，⑥层分为⑥1、⑥2两个土层和⑥1夹层、⑥2夹层，主要为淤泥质粉质粘土、粉质粘土、砂质粉土等。水闸主要建筑物建于④1层或④2层暗绿、草黄色粉质粘土上。④1层暗绿色粉质粘土，饱和，硬塑~可塑，中压缩性，含铁锰质结核及灰色条带，土质均匀。标贯试验实测锤击数8~12击，平均10.2击，该土层厚0.85m~3.5m，该层大多区域有分布，地基土承载力允许值140kPa，是良好的天然地基持力层。土层具微透水性，室内试验垂直渗透系数1.01×10-6cm/s，水平渗透系数1.53×10-6cm/s，构成稳定的相对隔水层，为潜水含水层的隔水底板。④2层草黄色粉质粘土，饱和，可塑，中压缩性，含铁锰质结核及灰色条带，土质均匀，标贯试验实测锤击数5~8击，平均6.3击，静探Ps平均值为1.97MPa，该土层厚1.3m~5.1m，该层遍布，地基土承载力允许值120kPa，也可以作为水闸的天然地基持力层。土层具微透水性，室内试验垂直渗透系数2.47×10-6cm/s，水平渗透系数3.20×10-6cm/s，为潜水含水层的隔水底板。考虑到④3层承压水影响，为了防止基坑开挖时基坑隆起，造成建筑物地基渗透破坏以及对临近太浦河泵站的影响，保证闸主体和翼墙的干地施工条件，因此在施工前(围堰内积水排除后)，应在基坑外围采取降水措施，以阻断地下水补给来源、降低地下水位，以确保工程干地施工条件及边坡的稳定。（1）降水设计本工程水闸底板底高程最低处为-4.0m，④3-1、④3-2层的承压水位约3.5m，承压水头约8.5米，隔水层较薄，基坑有可能发生突涌。根据本工程地质资料以及工程的具体情况，采用管井方式降低地下水位，在闸室主体和翼墙基坑四周布设管井共14口，井底标高-13.0m。降水井位置布置示意图附后。（2）降水井验算①基本参数:基坑长度a=150m，基坑宽度b=60m，基坑深度Sd=10m地下水深w=2.5m，不透水层深度Ha=12m，含水层厚度为M=7m，土的渗透系数取K=1.5m/d井点布置方式：环状，井点管埋置深度hj=19m，井点类型为承压完整井。滤管的长度l=6m，滤管的半径rs=0.13m②基坑涌水量计算a、基坑要求水位降深经计算得到：SW=8(m)b、降水影响半径计算其中：S地下水位降深S=8mK土的渗透系数K=1.5m/d经过计算:R=97.98mC、基坑涌水量计算基坑涌水量按承压完整井计算85.05.210adWhwSSKSR10其中:k渗透系数，k=1.5m/d；M含水层厚度M=7m；S基坑水位降深，S=8(m)；R降水影响半径，R=97.98(m)；r0基坑引用半径，r0=0.29*（a+b）=60.9(m)；R0引用影响半径，R0=R+r0=158.88(m)；经计算得到：Q=550.65m3/d。③井点管计算a、单井出水量计算其中：K渗透系数K=1.5m/dSW水位降深SW=8mR降水影响半径，R=97.98m；rs滤管的半径，rs=0.13m；经计算得到q＝56.1m3/db、点管数量计算经过计算n=1.1×550.65/56.1=11(根)④水位降低值校核对于承压完整井群其中：Q基坑总涌水量Q=550.65m3/dR0引用影响半径，R0=158.88mr0基坑等效半径，r0=60.9mqQn1.1)1lg(73.20rRMSkQ)1lg(366.00rRKMQS3120KlrqsK渗透系数，K=1.5m/dM含水层厚度M=7m经过计算S=8m水位降低值校核满足要求。验算结果表明，降水井设计满足工程施工降水要求。根据本工程降水的目的，管井在太浦闸主基坑布置范围内均匀布置，考虑主要降水在闸室基坑，故把降水间距缩小，井点布置见附图，共计14口管井。在试抽过程中观察流量和降水效果，如果效果不好结合实际情况对管井进行加密。(3)深井施工和运行我项目部计划采用桥式滤水管（钢管）深井降水，可以有效降低地下水位，防止管涌、流土等土体渗透变形的发生。这种降水井近年来我们多次采用，较之我们水利上以前常用的砼花管井，具有强度高、不怕变形等很多优势。由于有8.5米水头，在已好的浆砌块石护坦上打设，水会涌出，故施打顺序为，先在6.0平台上施打岸边降水井，对该管井进行抽水，离岸边最近的1口井距离6.0平台处管井为30米，此时该处水位已降至-5.0，再在该处进行管井施打，逆时针施打直至14口井全部打好。①降水井结构井口：井口应高于地面以上0.30m，以防止地表污水渗入井内。井壁管：降水井井壁管采用焊接钢管，井壁管直径为φ273mm，壁厚4mm。过滤器：降水井过滤器即滤水管，采用桥式滤水管。滤水管的直径、壁厚与井壁管的完全相同。井壁管与滤水管的连接采用电焊焊接，滤水管周围缠绕两层滤网，采用80目滤网，孔眼孔隙率为30%。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，沉淀管在滤水管底部，直径与滤水管相同，长度为1.00m，沉淀管底口封死。填砾料：在井管与孔壁的环状间隙中回填中粗砂作为人工过滤层封孔：为防止地面污水进入井内，造成井管堵塞，上部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。②深井施工工艺根据本工程的施工工况及工期要求，结合我公司多年的成井施工经验，降水井成孔施工机械计划采用工程钻机及其配套设备。成孔均采用正循环回转钻进，清水钻进自然造浆的成孔工艺，及下井壁管、滤水管、填砾、粘性土封孔等成井工艺。a、降水井施工工艺流程图：b、成井施工工艺测放井位：根据井位平面布置示意图测放井位，如果现场施工过程中遇到障碍（如桩位等）或受到施工条件的影响现场可做适当调整。埋设护口管：护口管底口应插入原状土层中，管外应用粘性土填实封严，防止施工时管外返浆，护口管上部应高出地面0.10m～0.30m。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垂线。测量、放样孔位、验收钻机就位对中整平钻进、成孔终孔清孔调浆孔深验收下井管井管进场质量验收围填砂砾填泥封孔洗井成井结束放泵抽水填砾深度验收钻进成孔：降水井开孔孔径为φ500mm，一径到底，钻孔施工达到设计深度时，宜多钻0.3～0.5m。做好钻探施工描述记录，在钻进过程中，如发现实际地质情况与勘察时提供的资料不一致时需及时通知设计人员，并对井的结构进行及时调整，确保滤水管的安放位置能够有效的进水。钻进开孔时应吊紧大钩钢丝绳，轻压慢转，钻进过程中要确保钻机的水平，以保证钻孔的垂直度（小于1%），成孔施工采用孔内自然造浆，钻进过程中泥浆密度控制在1.15～1.20，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，为了保证成孔中在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，同时将孔内的泥浆密度逐步调至接近1.05，孔底沉淤小于30cm，返出的泥浆内不含泥块为止。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：井管进场后，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，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，井管焊接要牢固、垂直、不透水，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。填砾：填砾前应用测绳测量井管内外的深度，两者的深度值均不能浅于沉淀管的深度以上50cm。填砾过程中应随填随测砾料的高度。填砾工序也应连续进行，不得中途终止，直至砾料下入预定位置为止。最终投入滤料量不应少于计算量的95％。井口封闭：在采用粘性土封孔时，为防止围填时产生“架桥”现象，围填前需将粘土捣碎（粒径小于3cm为宜）后填入。围填