高层住宅楼深基坑井点降水设计与施工

浅谈基坑井点降水施工【摘要】主要对深基坑井点降水方法、涌水量计算、井点降水施工步骤阐述【关键词】：深井井点降水计算分析环状施工一、工程概况本工程为主要由A座、B座、C座、D座商业楼和1#、2#、3#、4#、5#高层住宅楼等组成；总建筑面积89200m2。其中A座、B座为半公寓式办公楼，B座一二层为商业用房，C座为商场，各建筑物工程规模及结构特点详见下表所示。本工程位于xx大学西路与人民路交汇处西南角原大唐药业有限公司院内，地处xx黄金地段，地理位置优越，交通便利；该工程由xx仁和房地产开发有限责任公司开发兴建、由xx新雅建筑设计有限责任公司设计，由xx建总集团股份有限公司总承包承建。各建筑物工程规模及结构特点一览表：拟建工程占地面积(m2)地上层数(层)地下层数(层)结构类型基础埋深(m)A座902.3017、191框—剪9.36B座902.3017、191框—剪9.36C座1140.031框—架6.36D座1485.031框—架6.361#、2#住宅楼436.50、320..9019、191框—剪6.23#、4#住宅楼324.3017、171框—剪6.25#住宅楼866.013、14、161框—剪6.2拟建学府康都小区地下室设计分两部分进行开挖，其中D座商业楼和1#--5#住宅楼地下部分拟整体开挖为一个大的地下室，基底深约-6.36m，而A座、B座、地下基底深-9.36m；C座地下部分基底深-6.36m。基坑挖深较大，而场地内地下水稳定水位在地表下4.2—5.1m左右，水位统一按4.2m考虑故地下水必会对基坑开挖和基础施工产生影响，因此在基坑开挖前必须采取降水措施。二、地质水文状况本工程由xx地矿地质工程勘察有限责任公司提供资料。根据场地内各土层成因类型及岩性的不同，将钻探范围内地层自上而下划分为：土类底层标高1、杂填土层0.4~3.880m，平均1.5mm2、粉质粘土层0~2.20mm，平均1.3mm3、中砂、粉砂互互层0.3~9.44m，平均4.2mm4、中粗砂层0~6.9m，平均均2.5mm5、细砂、砾砂层层3.2~9.99m，平均6.7mm6、粉质粘土等50m未穿透该该层据初步设计意向，本工程自然地面比C座楼±0.00标高高约0.8米(暂定)，建筑物中心降水深度按6.36m+0.5m=6.86考虑。A、B座降水9.36m+0.5m=9.86m。三、工程降水方案施工降水是目前国内热门课题，也是不易解决好的难题，合理选择降水方案，确保是下水位能够降低到地坑底面以下，从而不影响基坑开挖和基础施工，显得尤为重要。场内地下水位埋深约为4.2m，而主要含水层为中粗砂和砾砂层，渗透系数大，水量较丰富，考虑到基础开挖较深、开挖面积较大、渗透系数K=90m/d(地质报告提供)；本工程将采用深井井点降水，降水时同标高处，中心降水位与A、B座降水曲线比为10:1，因此中心降水位为8.9m；且因施工季节在雨季必要时在基坑底面设置明沟排水系统。1、基坑降水计算根据裘布依群井理论，我们按基坑概化为一等代大井，据此理论来指导我们进行设计计算，根据场地水文地质条件及降深要求，我们采用潜水完整井稳定流模型进行设计计算，环状布井，计算如下：1)、已知数据：建筑物开挖平面为多边形：A≈24100m2、该地基土层为细砂层，渗透系数K=90m/d(=0.00104m/s)、含水层厚度H=16.2-4.2=12.0m，取深井井点半径r=0.15m，井深18m，滤管长度为6m。①、中心降水深度S=8.9-4.2=4.7m②、开挖面积A=24100m22410024100Aπ3.14③、假想半径X0==≈87.61mAπ3.14④、采用潜水完整井R用引用半径抽水影响半径：R0=R+X0R0=[1.95S×(H×K)1/2]+87.61=[1.95×4.7×(12.0×90)1/2]+87.61=388.80m⑤、（2H-S（2H-S）SLgRLgR0-LgX0(2(2×12.0-4.7)×4.7Lg388.8-LLg388.8-Lg87.61=17236.3m3/d=0.199m3/s⑥、单井最大出水量：(L为滤管长度6m)q1=65πdL(K)1/3=65×3.14×0.3×6×(90)1/3=1645.8(m3/d)=0.019m3/s⑦、每个井点采用一台深井潜水泵抽水，其流量为25m3/h，所以取q=24×25=600m3/d=0.0069m3/s⑧、降水井的数量：n=1.1(Q/q)=1.1×(0.199/0.0069)≈33增设2口备用观察井，故需35口井即能满足降水要求。⑨、井距：a=L/n计算井距，L为基坑周长a=586÷35=16.74m⑩、深井过滤器进水部分每米井的单位进水量：KK1/215q=2πrl————15=2×3.14×0.15×1×(0.0322/15)=0.002m3/deq\o\ac(○,11)、群井管井过滤器进水部分需要的总长度为：0.199Q0.199Q0.002q——=————=99.50m0.002qeq\o\ac(○,12)、代入管井数进行验算，井数为35个时，计算h0；群井单个管井过滤器浸水部分长度：X0QX0QnrπKnh0=H2-———×ln———=3.59m；nrπKnQQqn×h0=125.65m＞——=99.50mq经检验群井单个管井滤管长度(6m)符合管涌降水要求。井点的布置考虑工程的平面尺寸，及xx地区地下水补给方向实际情况；在地下水补给方向上(东北方向)井距较小15m~15.5m，在地下水排泄方向上(西南方向)井距较大18.2m~18.8m；经多次试排后，确定井点距建筑物中心的距离如下：见附图lgx1=1.99；lgx2=1.98；lgx3=1.99；~lgx30=1.80；lgx31=1.88；lgx32=1.86；因此：lgx1、lgx2~lgx34=1.99+1.98+1.99+~+1.80+1.88+1.86=68.56(2H-S)S(2H-S)SLgR-1/n(lgx1·LgR-1/n(lgx1·lgx1~lgx32)(2(2×12.0-4.7)×4.7Lg388.8-1/35×(68.56)=1.366×Lg388.8-1/35×(68.56)=17678.96m3/d=0.205m3/S＞0.199m3/S按附图布置计算的涌水量与前式计算的总涌水量相符，故涌水量、深水井井点数和布置、距离满足本工程降水要求。2）、管井内用QW-25型水泵扬程25m、出水量25m3/h；即600m3/d。一周后按85%出水量考虑，按30个管井降水能满足群井井点总涌水量要求。管井抽出地下水经过沉淀池，最后排放至城市排水管网。3）、井点布置示意见附图：4）、结合近年来xx地区气象情况，及在xx的多年施工经验；考虑到本工程基础施工时为四、五、六月份的雨季，为此在基础基坑周边设400*400的明排水沟。每80米设-800×800×800的集水坑计4只。2、基坑降水施工方案井点由沉砂管、无砂砼过滤管、出水管和潜水电泵等组成，井点设置在深基坑的周围并深于基底的井管，通过设置在井管内的潜水电泵将地下水抽出，使地下水位低于坑底。1）井点的埋设与使用深井井点一般施工工艺程序：井点测量定位→挖井口、安护筒→钻机就位→钻孔→回填井底砂垫层→吊放井管→回填井管与孔壁间的砂砾过滤层→洗井→井管内下设水泵→、安装抽水控制电路→试抽水→降水井正常工作→降水完毕拔井管→封井。成孔采用冲击钻孔（CZ22或CZ20型）用泥浆护壁，孔口设置护筒，以防孔口坍方，并在一侧设排泥沟、泥浆坑。成孔时应考虑到抽水期内沉淀物可能沉淀的厚度而适当加大井深。滤管外径为400mm，内径300mm，孔径应较井管直径每过大150~250mm。深水井井管沉放前应采用压缩空气或吊筒反复下取出泥渣洗井。井管下放时，将预先制作好的井管用吊车或三木搭借卷扬机分段逐节沉入无砂砼管。滤管下放时应力求垂直，两滤管接缝处用编织袋缠两层，避免淤砂埋泵，坚向用30mm宽竹条通长压住导向，使接头对正，井管过滤部分应放置在含水层适当的范围内，井管下入后，及时在井管与土壁间填充砂砾滤料。粒径应大于滤网孔径，一般为3~8mm的细砾石。砂砾滤料必须符合级配要求，将设计砂砾规格下、下限以外的颗粒筛除，合格率应大于90%，杂质含量不大于3%；保证滤料的不均匀系数小于2，下料时应防止分层不均匀，和冲击井管，填滤料要一次连续完成，从底填到井口1m左右，上部采用不含砂石的粘土封口。安周围填砂滤料后安设水泵前应按规定清先滤井，冲除沉渣。一般采用压缩空气洗井法。洗井应在下完井管、填好滤料、封口后8h内完成，以免时间过长，护壁泥皮逐渐老化，难以破坏，影响渗水效果。井管安放应力求垂直并位于井孔中间；管顶部比自然地面高500mm左右。潜水泵在安装前，应对水泵作全面细致的检查。深水井内安设潜水电泵，安装完毕后应进行试抽水，满足要求后始转入正常工作。2）铺设地面排水管道成井过程中，可沿基坑外围铺设排水管道，根据排水量大小来选择排水管直径，环绕基坑的支排水管用φ114钢管，总排水管分四路采用φ219铁管分别排入沉淀池内。排水管的布置根据建筑施工场地条件和施工通道的要求进行适当调整，为施工创造便利条件。3）供电系统安装为保证降水工作顺利进行，工地内配设供电线路降水专线，从施工现场指定的位置接出电源，接到降水施工现场，抽降水过程中，应准备双电源，且二者能互相切换。降水系统内设置四个二级配电柜，每9个泵设一个支配电箱，共需支配电箱4个，配电箱、柜内设置保护开关和报警装置。电缆线沿基坑过的支排水管相伴布设。4)抽降水安设完毕后，应进行试抽，满足要求后转入正常工作。抽水过程中，应经常对电动机等设备进行检查，并观测水位，进行记录。降水过程中，应定期取样测试含砂量，保证含砂量不大