深基坑水泥无砂管井井群降水施工工法

深基坑水泥无砂管井群降水施工工法一、前言高层建筑地下室因埋深较大，基础施工阶段大多都涉及到基坑降水。常用的轻型井点降水方案是在基坑周边外布置井点管、总管和抽水设备，需要一定的施工场地，当降水深度较深时，尚须布置二级甚至多级井点，在基坑范围内地表土中均匀布置水泥无砂管井的降水方法，可以克服受吸程限制及施工场地狭小等难题，施工方便，并能节约成本，特别适合于我国东部沿海、沿江等地下水丰富的地区。中铁xx集团xx有限公司在xx市xx区xx大街xx项目基坑降水施工中，开展设计研究和技术攻关，形成了在基坑范围内均匀布置水泥无砂管井群降水和分阶段封井的成套施工技术，取得了一定的社会效益和经济效益，该项技术通过了专家鉴定，经公司总结提高，形成了本工法。二、工法特点2.1、采用水泥无砂管井群降水，降水范围大、效果好。能迅速降低地下水位，加速土的固结，保证基坑土方开挖和地下室结构施工顺利进行。2.2、可根据设计降水深度确定井深及井管数量，在基坑范围内地表土中布置井群，平面布置较灵活。2.3、疏干井构造简单，降水设备及操作工艺简便，运行成本低。2.4、与轻型井点相比潜水泵沉入井管中下部抽水，不受吸程限制，且管路没有严格的密闭要求，安装维修较方便。2.5、可分阶段封井，预留部分井管作为降压井在主体施工阶段继续降水，有利于减小地下水对地下室的浮托力。三、适用范围本工法适用于基坑周围施工场地狭小或降水深度深、涌水量大的大型深基坑降水施工。四、工艺原理根据工程地质勘察报告及水文地质特征，确定地基土的含水层、不透水层及各层土的渗透系数，通过理论计算得出坑基降水深度和日涌水量，初步确定水泥无砂井管的直径、长度和布置间距，然后在基坑地下室底板范围内均匀布置水泥无砂管井群。井管选用φ300-500无砂砼管，通过钻孔、安放井管和抽水设备，建立起水泥无砂管井群降水系统进行基坑降水（参见图1、图2）。在地下室筏板钢筋绑扎安装前，封掉部分降水井，留置另一部分井管用预埋连接套管接出底板，继续降水，待降水任务全部完成后封井。图1水泥无砂管井降水原理示意图五、施工工艺流程及操作要点5.1、工艺流程施工工艺流程见下图井孔放线定位安装水泵及控制电器清洗井壁量测井深井孔放线定位安装水泵及控制电器清洗井壁量测井深底板钢筋施工前部分封井另一部分井口安装预埋连接套管底板钢筋施工前部分封井另一部分井口安装预埋连接套管井口安装护筒井口安装护筒钻机就位钻孔钻机就位钻孔检查观测试抽水检查观测试抽水回填井底粗砂层回填井底粗砂层运行控制及降水监测降水运行运行控制及降水监测降水运行井管安装井管安装回填周围粗砂滤层回填周围粗砂滤层填井管口周围止水粘土填井管口周围止水粘土降水完成、降压井封闭降水完成、降压井封闭图2无砂砼管井构造做法5.2操作要点5.2.1水泥无砂管井群的设计和平面布置根据工程水文地质情况，结合施工经验，计算总涌水量，确定疏干井直径、数量及井管长度，然后在基坑范围布内均匀布置井群位置，布置井位时，须避开地下室墙、梁柱位置，便于封井前布设预埋套管。水泥无砂管井群成井工艺1、井孔定位：根据井位设计进行放线定位。2、做井口：在井口安放护筒。3、钻机就位钻孔：采用旋转钻机钻孔至设计标高，使用泥浆护壁钻进，泥浆比重控制在1.1-1.2，终孔后彻底清孔，直到返回泥浆内不含泥块，泥浆含砂量小于8%后提钻，孔径不小于700mm，钻孔垂直度偏差不大于1%。4、填井底砂：用粗砂和砾石回填井底作滤层。5、井管安装井管选用φ400无砂砼管，井下部3m的滤水管外包尼龙滤网，先将无砂砼井管排列、组合，每节井管的两端口要找平，用竹片捆扎以免脱落。在井管上下部各加一组扶正器（4块），保证井管不靠在井壁上以及保证填砂厚度大于100mm，控制井管平稳入孔，井管到位后下钻杆稀释泥浆，此时井管壁应密封。6、填砂采用6-8mm粒径粗砂，回填井管周围，泥浆稀释后的比重小于1.05时关小泵量，将填砂缓缓填入，并随填随测填砂高度。7、回填土在井口侧壁四周回填1米高的止水粘土，井口外再用20cm粘土拍实。8、洗井采用空压机进行洗井，要求洗至出清水，确保水清砂净，同时量测井内深度符合设计要求。9、安装水泵及控制电路泵体安装要稳定，泵轴垂直，油浸泵安装在井管的中部偏下部位，接好电源和控制线路。10、试抽水，经检查合格后进行试抽水，测定抽水井的流量及观测井管内的水位变化，对照设计确定是否满足要求。5.2.3降水运行及技术要求1、降水试运行在开始降水运行之前，测定各口井和地面标高，测定静止水位，检查各抽水设备、电缆及排水管道，然后进行降水试运行。2、正式运行1）降水运行应与基坑开挖施工互相配合，随开挖深度增加逐步割除上部井管；2）基坑开挖后，根据开挖进度，控制井内水位在一定深度内，水位上升后应开泵抽水，对于出水量较大的井每天开泵抽水次数也应增多；3）在开挖前尽可能提前抽水，开挖前须保证有两周左右的预抽水时间；4）降水运行阶段对坏掉的泵应及时调泵并修整；5）降水阶段开始时加真空，即在降水开始阶段采用真空泵与潜水泵交替抽水；6）降水运行过程中切实做好降水观测记录；5.2.4降水运行控制及监测水泥无砂管井群施工完成后，应立即投入预抽水，预抽水应提前在基坑开挖前15天左右或更早进行。降水过程中可随井内水位及时开泵与关泵，根据开挖进度，控制井内水位在一定深度内。降水过程中须加强降水监测，及时将每个井的实际位置和实际出水量输入计算机，利用群井抽水试验资料修正参数，同时根据基坑开挖和支撑施工的工况对降水方案进一步细化，确定各工况下开井的数量，计算出该工况下承压水位的安全深度，以指导降水运行。减压降水运行中每天将抽水量、承压水位的动态情况及监测资料抄送项目部和监理，以便制作各种图表，控制降水运行的过程。5.2.5封井根据设计及现场实际情况，在筏板钢筋绑扎前，封掉部分降水井，另一部分做预埋套管继续降水，达到减小地下水浮力作用（见图3），封井直接用C40砼将井孔填实至筏板底，保留的部分降压井在井口预埋连接套管，套管上口高出地下室底板上表面200Cm，在结构封顶后用C40S8膨胀砼封井，将套管封堵，并在砼浇筑后两个月进行压密注浆，在地下室底板沉降后浇带浇筑完成之后，用6mm钢板将套管口焊牢封死，最后割除上部套管，用细石砼找平。（见图4）图3水泥无砂管井预留套管示意图图4预留降压井封井示意图5.2.6劳动力组织见表一：表一：人员数量工长、技术员各1人钻机手3人抽水工4人电工2人下滤管、填虑料5人六、材料与设备6.1主要材料见表二：表二：材料名称规格数量单位井管400688M过滤管400688M粗砂5-10㎜95M3粘土18.5M36.2主要设备见表三：表三：设备名称型号数量单位钻机GPS-104套泥浆泵3PN4台空压机0.9立方4台真空泵5台水泵QY-2545台吊车16T1台七、质量控制7.1质量控制标准：《建筑地基础工程施工质量验收规范》GB50202-20027.2质量控制措施：1降水施工方案经监理审批后实施，由专人负责抽水、观测，做好观测记录，及时反馈信息。2地面钻孔前，探明孔位处确无地下管道、管线后钻孔，否则调整井位。3井管施工过程中，控制井径、井深、井管配制、砂石料填筑、洗井、试抽五道工序的质量。井深必须保证设计深度，井位偏移不大于滤管直径，井孔保证垂直，滤管在井孔中位置偏移不得大于滤管壁厚。4按降水监测要求做好监测记录，根据水位、水量变化情况及时采取调整措施。5井点供电系统采用双线路，防止中途停电或发生故障，影响排水。6土方施工过程中，派专人监管，禁止泥土带入井内，井位四周一定范围内禁止车辆通行，以防碰破或软土挤破井管。八、安全措施8.1加强对周围地表建筑物和附近管线的沉降观测，及时取得数据，保证安全施工。8.2一旦发现水位观测孔中的水位、水量变化异常、局部区域出现超降现象，立即采取措施，停止降水，必要时进行地下水回灌。8.3发现周围地表、建筑物和管线监测记录有异常，立即进行分析，必要时停止降水，进行加固。8.4所有施工机械，必须设专人维修，验收合格，方准使用。8.5所有机械司机，必须持证上岗，严禁违章操作。8.6潜水泵电缆不得有接头、破损，以防漏电。8.7降水期间，必须24小时有专职电工值班，持证操作。九、环保措施9.1从疏干井中抽出的水，沿基坑四周排水沟汇集到沉淀池中，经沉淀后排入市政排水管网。9.2开挖到基坑底后，必要时基坑底四周设水沟和集水井，汇集坑内积水，用潜水泵抽到基坑四周的排水沟，经沉淀后排入市政排水管网。9.3泥浆必须排入泥浆池或用泥浆车及时运出，严禁随地排放。9.4降水期间采用信息化手段,对周围环境进行监测,绘制相关图表,及时调整抽水井和抽水量,指导降水运行和基坑开挖。十、效益分析10.1经济效益：水泥无砂管井群降水直接在深基坑范围内地表土中钻孔，安装井管，成井简便快捷，井管构造和抽水设备简单，维护成本低。10.1.2本施工工法与一般二级轻型井点降水方法相比，设备简单、降水效果好、对确保大型深基坑施工质量和工期，效果更好。可节约施工成本15％，与真空井点降水相比可节约运行成本20％。10.2社会效益：水泥无砂管井群降水深度深，降水效果好，对确保大型深基坑施工质量和工期，效果非常显著。水泥无砂管井群降水不占用基坑外围施工场地，节约用地，有利于基础施工阶段施工平面布置和文明施工。10.2.3主体施工期间部分井群继续降水，减少地下水对地下室的浮托力，有利于建筑物的安全。十一、应用实例1、xx市xx·xx一期（1C地块）三标段工程深基坑降水本工程为xx市xx·xx一期（1C地块）三标段工程，坐落在xx市xx区xx大街北侧与育红路交口处。本标段04#、08#楼地上32层、地下三层，5#楼地上22层、地下三层，6#、7#楼地上24层、地下三层，10#楼地上28层、地下三层，本标段共计6栋及地下两层车库（其中地下二层为人防区建筑面积11852m2），总建筑面积约为92601.17平米，其中地下部分29691.56m2。本工程基坑面积14412m2，其中人防部分基坑深12.9米，基坑周边采用深层双头搅拌桩止水兼部分挡土，直径700mm@1000双头水泥搅拌桩，有效桩长16.5米，水泥搅拌桩内外侧采用C35混凝土Φ900@1100灌注桩，桩头设置700mm高C30桩帽和连系梁支撑体系。内设一道钢筋砼支撑，钢格构柱作支撑梁的竖向支托。施工中使用无砂砼水泥无砂管井群降低地下水位，设计井深16米，管径400㎜，共使用43口无砂砼井，井管计688米，详见水泥无砂管井群平面布置图。回填中粗砂129m3，钻机两台，钻孔成井工期20天（2011年9月26日至2011年10月15日），土方开挖至筏板完成期间降水133天（2011年10月15日至2012年2月25日），使用油浸泵43台，部分封井后使用14台，单井出水量为5-7T/d·井。筏板完成后继续降水230天（2012年2月26日至2012年10月14日），出水量为3-4T/d·井，下雨天气最大达18-20T/d·井。钻井成本为12万元，土方开挖过程中降水费用为15万元，筏板施工至封井降水及维护费用共计12万元，降水施工总费用39万元。整个土方开挖过程中，始终保持基坑土体干燥，为基坑顺利施工创造了条件，预留井降水有效减少了地下水浮力，主楼和裙房沉降满足要求，封井做法可靠，无一渗水，效果良好。2、中铁xx集团机关大院26#～30#住宅楼工程深基坑降水中铁xx集团机关大院26#～