【上海】20米深基坑承压水降水施工方案(降水井设计详细)

0xxxx大厦基坑降水方案xxxx建筑设计集团xxxx工程有限公司2009年7月29日1目录第一部分工程概况___________________________________________0一、场地周边环境0二、基坑围护与支撑情况0三、场地地质与水文情况1四、抽水试验成果介绍2第二部分降水设计分析_________________________________________4一、目的4二、降水施工难点分析5三、降水施工对策5第三部分降水设计_____________________________________________6一、疏干管井分析计算6二、微承压管井分析计算9三、承压管井分析计算12四、井点布置14五、降水井工作量15第四部分地下水渗流数值模拟及地面沉降预测与控制_______________16一、渗流计算基本理论16二、承压水位降深计算17三、由降水引起的地面沉降预测21四、降水对保护建筑影响的数值模拟22五、沉降控制措施26第五部分应急预案___________________________________________28一、目的28二、电源保证282三、井管保护28四、排水保证措施29五、降水过程中遇到异常现象的处理29第六部分降水施工与管理_____________________________________31一、施工准备31二、项目管理体系31三、施工机械配备34四、降水井构造与设计要求35五、成井施工工艺与技术要求36第七部分降水保障措施_______________________________________40一、技术保证措施40二、质量保证措施42三、工期保证措施43四、安全文明施工及环保措施44第八部分封井_______________________________________________48第九部分专家会审补充意见___________________________________51附图：________________________________________________________520第一部分工程概况xxxxxx大厦工程位于xx长宁区，北临虹桥路、东临玛瑙路、南靠红宝石路、西侧毗临申康宾馆。图1.1xxxxxx大厦工程位置示意图本工程包括办公楼、公寓式酒店及商业中心，并设有4层地下室，基坑开挖深度为18.83m～20.38m。工程总用地面积21563㎡，总建筑面积约204675.59㎡。一、场地周边环境xxxx大厦工程位于长宁区红宝石路300号，北临虹桥路、东临玛瑙路、南靠红宝石路、西侧毗邻申康宾馆。西侧和北侧有众多保护性建筑和保留建筑：南侧和东侧有距离较近的道路和地下管线；北侧有规划的地铁10号线隧道经过。二、基坑围护与支撑情况1本基坑采用地下连续墙围护结构，地墙深度36.1m～39.1m。支撑采用四道混凝土支撑。三、场地地质与水文情况1、地质概况根据勘察报告，本场地勘察深度范围内所揭露的土层均为第四纪松散沉积物，根据地层成因、土性不同和物理学差异，总共分为11层。其中②、⑤、⑧、⑨层按其土性及土色差异又可分为若干亚层。本场地缺失xx地区正常沉积的⑥层暗绿色粘性土层，而第⑤层沉积较深厚，第⑦层层顶埋深大，厚度偏薄。各土层的土性特征详见《地层特征表》表1.1。表1.1各土层特征表土层序号土层名称层厚（m）γ含水量室内渗透系数(cm/s)(KN/m3)W%KVKH①填土1.2②1褐黄色粘土0.9918.928.17.59E-071.60E-06②2灰黄色粘土0.9517.737.43.72E-079.97E-07③灰色淤泥质粉质粘土3.991743.49.01E-072.41E-06④灰色淤泥质粘土9.2616.549.71.38E-072.68E-07⑤1-1灰色粘土3.0217.339.61.03E-071.93E-07⑤1-2灰色粉质粘土7.3817.734.81.93E-064.09E-062⑤3-1粉质粘土夹粘质粉土9.8117.734.33.65E-067.20E-06⑤3-2灰色粉质粘土夹砂质粉土10.3617.833.72.47E-065.61E-06⑤4灰色~灰绿色粉质粘土1.2419.523.5⑦灰绿~灰色砂质粉土5.7018.527⑧1灰色粘土3.0817.935⑧2灰色粉质粘土夹粉砂12.2318.727.8⑨1灰色粉砂16.2218.625.7⑨2灰色粉砂10.0218.924.82、水文地质概况（1）潜水层场地浅部土层中的地下水属于潜水类型，其动水位变化主要受控于大气降水和地面蒸发，地下水位丰水期较高，枯水期较低。水位埋深一般为0.5～1.2m。设计计算按xx市常年平均地下水位0.5m考虑。（2）承压水拟建场内第⑦层为xx地区常规的第一承压含水层，埋深在47.0m～49.0m之间，勘察期间承压水水位埋深在7.84m～8.32m，根据xx地区承压水水头长期观测资料和工程经验，其承压水水头埋深一般在3m～11m之间，呈周期性变化。四、抽水试验成果介绍本工程于2008年10月～12月进行了现场抽水试验，现将部分成果介绍如下：a)承压水头高度：3根据抽水试验水位监测结果，第⑦承压含水层和第⑤3含水层水头埋深如下：表1.2含水层初始水位b)主要结论根据抽水试验求参结果：第⑦层平均渗透系数为0.834m/d，贮水率1.16E-3(1/m)；第⑤3层第渗透系数为5.80E-2m/d，贮水率9.48E-3(1/m)。根据抽水试验结果计算得到了第⑦层抽水试验井的影响范围为55m，可作为基坑工程降水设计的依据。根据试验成果降压井深度在54m能够满足本基坑工程降水的要求。根据抽水试验结果，第⑤3层粉质粘土夹砂质粉土层与第⑦层承压含水层有水力联系。含水层第⑦承压含水层第⑤3含水层井号C1C2G1G2G3G4G5初始水位深度（m）6.76.46.856.76.55.135.5绝对标高（m）-7.05-6.75-7.2-7.05-6.85-5.48-5.854第二部分降水设计分析一、目的1、加固基坑坑底的土体，提高坑底土体强度，从而减少坑底隆起和围护结构的变形量，防止坑外地表过量沉降。2、有利于边坡稳定，防止滑坡。3、疏干坑内地下水，方便挖掘机和工人在坑内施工作业。4、及时降低下部承压含水层的承压水水头高度，将其降至安全的水头高度，以防止基坑底部突涌的发生，确保施工时基坑底板的稳定性。本方案设计与施工的依据（1）、本工程岩土工程详细勘察报告；（2）、本工程设计施工图纸和设计要求；（3）、本工程基坑周边环境、地下管线等分布情况；（4）、本工程的水文地质、抽水试验报告；相关施工规范及标准：①《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）②《地基处理技术规范》（DBJ08-40-94）③《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJ/T111-98）④《供水管井技术规范》（GB50296－99）⑤《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）⑥《地基基础设计规范》（DGJ08-11-1999）5⑦《施工现场安全生产保证体系》⑧《基坑工程设计规程》（DGJ08-61-97）二、降水施工难点分析本基坑开挖面积大，深度深，时间长，地质条件复杂。基坑开挖层以下有高承压水头的承压含水层，基坑周边分布有众多保护建筑物和保留建筑。说明本基坑风险性大，周边环境保护要求高。对降承压水和减小由于降承压水对周边环境的影响提出很高的要求。三、降水施工对策针对降水工程难点的施工对策，充分利用我司在地质情况类似工程的施工经验采用以下措施解决降水工程中的难点：1、对于不同的土层降水要求，本工程中采用不同降水方法来解决。根据不同土层的渗透性合理布置疏干井滤水管，降低基坑潜层土层水位。2、对于承压水，我司布置降压井和观测备用井进行降低承压水的工作，防止基坑突涌的发生。3、利用基坑内未抽水的观测备用井和基坑外观测井作为临时观测井，加强水位观测，根据监测结果来指导抽水或采取回灌措施。4、确保承压水井的不间断工作，根据试抽水出水量及观测井水位决定抽水速率，控制承压水头与上覆土压力足以满足开挖基坑稳定性要求，这将使降水对环境的影响进一步降低。为确保承压水降压井的供电不间断，施工现场配置备用双电源。6第三部分降水设计一、疏干管井分析计算1、坑内疏干井的布置（1）布置原则一般根据基坑面积按单井有效抽水面积A（经验值为180㎡～220㎡）来确定，而经验值是根据场地潜水含水层的特性及基坑的平面形状来确定。根据本公司以往的布井工程经验，该区域地层单井有效抽水面积约为200㎡，采用多级滤水管，疏干井加真空的措施，以确保每口井的出水量。（2）坑内管井数量的估算估算公式:n=A/a井式中：n—井数(口)；A—基坑降水面积（(m2)；a井—单井有效抽水面积(m2)；（3）管井的数量布置（计算用的基坑面积从CAD平面图上测量计算所得）基坑开挖深度为18.83m～20.38m区域，其面积约为16647m2。去掉基坑群边加固区域2310.1m2,则需疏干面积14336.85m2。n=A/a井=14336.85/200=71.6则拟定72口。考虑后面第⑤3层微承压井设计成降压混合井，则本基坑共布置42口疏干真空深井。本基坑共布设42口疏干井，其中开挖18.83m~19.83m区域布设33口疏干井（含71口观测井），其编号SA、SGA；开挖20.38m区域布设9口疏干井（含1口观测井），其编号SB、SGB（4）涌水量计算1）地下水容积储存量的估算W=μ·V或W=μ·A·h式中：W——容积储存量（m3）V——含水层体积（m3）V=基坑面积A×降水深度h（即潜水静止水位至基坑底板以下1.00m）μ——含水层的给水度（粉砂与粘土给水度经验值为0.10～0.15）（供水水文地质手册\第二册），本次根据上部土层的性质取：μ=0.10。本基坑需疏干面积为14336.85㎡（上述基坑面积从平面图上测量计算所得，与基坑的实际面积有误差），开挖深度18.83m～20.38m，计算静水位埋深取0.5m。基坑降水深度ｈ＝基坑开挖平均深度19.61m+1.00m－静止水位0.5m=20.15m由上述参数计算地下水容积储存量如下：W=μ·（A·h）=0.10×（14336.85×20.15）=28888.75m32）基坑抽水量的确定原则本基坑的出水量主要包括地下水的储存量、与降雨量，由于对降雨量目前无资料估测，且根据上部潜水含水层的透水性较弱的特性，在短时期内因降雨渗入地层内的渗入量不会很多，因此，本次对基坑的抽水量确定、井数设计与抽水泵的选择只考虑地下水的储存量，对于降雨量的排出，采用明排水的施工措施来解决。8坑内降水井单井出水量计算单井出水量Q=π×Dk×L×VJ式中：Q——单井出水量（m3/d）；Dk——井径，取0.65m；L——井壁实际进水面的长度；水位降到基坑开挖面以下1m时井壁实际进水高度标准段为2.81m；VJ——允许井壁流速，VJ=k0.5/15(m/s)；K——渗透系数，4.09×10-8m/s；则：Q=π×Dk×L×VJ=6.69m3/d3）运行天数估算T=W/（QxN）=28888.75/(6.69x70)≈62（天）2、疏干井结构的设计本工程基坑共布置42口疏干井，采用多级滤管加真空。疏干井过滤器为圆孔过滤器，外包40目滤网，管外回填滤料，钻孔孔径为650mm。详见图3.1。9SA～SB?650基坑开挖深度18.83~21.38m真空降水示意图、SGA、SGB图3.1二、微承压管井分析计算1、对第⑤3含水层稳定性计算（1）对第⑤3层粉质粘土夹砂质粉土层分析本场地第⑤3层粉质粘土夹砂质粉土层最浅层面埋深约26.1m，通过我公司在本场地的试验结果：第⑤3层粉质粘土夹砂质粉土层与第⑦层承压含水层有水力联系，且该层的出水量较大且水位恢复较快，说明第⑤3层含水层具有一定的水头压力。再结合我司在xx地区轨道交通工程及类似深基坑工程的工程经验，该层可视为微承压含水层，在基坑开挖过程中应考虑其水