基坑降水井施工方案(最终)

广州市轨道交通二、八号线延长线工程盾构1标段【江泰路站—南洲站盾构区间】土建工程降水井施工方案时间：时间：时间：中铁一局集团广州市轨道交通二、八号线延长线工程盾构1标段【江泰路站—南洲站盾构区间】工程经理部2005年11月广州轨道交通二、八号线延长线盾构1标段降水井施工方案一、编制依据1、广州市轨道交通二、八号线延长线工程盾构1标段【江泰路站～南洲站盾构区间】土建工程相关设计资料、合同文件、招标文件及投标文件；2、本标段工程地质勘测资料、现场调查资料及我公司在深基坑施工方面的丰富经验；3、国家现行有关施工及验收标准、规那么、质量技术标准，以及广州地区在平安文明施工、环境保护、交通组织等方面的规定；二、工程概况1、工程概述本工程盾构始发井〔兼做轨排井〕及明洞段位于江泰路站南边渡线交叉处，其里程位置为YCK12+362.199～YCK12+462.399，包括围护结构其外包长度为100.2m，该局部采用明挖法施工。盾构井外包长18.1米，宽27.7米，深21.23米，结构为双层双跨框架结构；轨排井及普通段外包总长为82.1米，宽23.2米，深2该段基坑开挖深度约为22m，开挖总方量约5.2、工程地质及水文地质2.1工程地质根据业主所提供的工程勘测资料〔广东有色工程勘察设计院〕，本场区结合原位测试及室内试验资料，按成因、岩性、状态划分，将场地岩土分层简略描述如下表。地质纵剖面图详见地质详勘报告。表1岩土分层及其特征表地层名称地层编号岩土名称地层描述人工填土层〈1〉人工填土主要为杂填土和素填土，而且各孔分布连续，颜色较杂，主要呈土灰色、土红色、褐红色、灰黄色等碎石，砼块、砖块、人工堆填的细砂、中粗砂、粘性土及风化岩碎屑组成，硬质物含量较高，结构松散或稍压实。粉质粘土层Q4mc<2-4>层厚1.58m，灰黄色、灰白色，软塑～可塑，以粘粒为主，局部含粉、细砂粒，土质粘韧，切面较光滑，局部有明显砂感。粉细砂层〔Q3al+pl〕〈3-1〉粉砂细砂本层平均层厚2.66m，灰白、灰黄色、浅黄白色等，饱和，松散～稍密，级配不良，以石英质粉细砂为主，不均匀含粘、粉粒。中粗砂层〔Q3al+pl〕〈3-2〉中砂粗砂本层层厚2.11m，灰白、灰黄、褐灰色等，饱和，稍密～中密，局部松散状，级配良好为主，局部级配不良，以石英质粗砂为主，含少量粘粒。粉质粘土〔Q3al+pl〕〈4-1〉粉质粘土浅灰、浅灰黄、灰～灰白、深灰色等，可塑状，局部为软塑状或硬塑状，土质粘韧，局部含少量砂。淤泥质土Q3al+pl〕〈4-2〉冲积～洪积淤泥质土层本层层厚层厚1.64m，深灰～灰黑色，软塑，土质较为粘滑，含少量砂。粉质粘土〔Q3dl〈4-3〉粉质粘土本层层厚3.53m，土性：黄褐色，硬塑为主，局部可塑，含少量砂粒，砂粒磨圆度差。白垩系红层残积可塑状粉质粘土、稍密状粉土〔Qel〕〈5-1〉粉质粘土本层层厚4.72m，褐红色、暗褐红色等，可塑，为泥质粉砂岩、含砾砂岩风化残积土。浅成-超浅成流纹质英安斑岩、英安斑岩残积可塑状粉质粘土、稍密状粉土〔Qel〕〈5λπ-1〉粉质粘土本层层厚5.00m，灰绿、灰褐、紫红及灰白色等，可塑，为流纹质英安斑岩或英安斑岩风化残积土；灰绿、灰褐、紫红及灰白色等，湿，稍密，为流纹质英安斑岩或英安斑岩风化残积土。白垩系红层〔Qel〕〈5-2〉残积硬塑状粉质粘土、中密状粉土本层层厚3.98m，褐红色、暗褐红色等，硬塑，为泥质粉砂岩、含砾砂岩风化残积土。浅成-超浅成流纹质英安斑岩、英安斑岩残积硬塑状粉质粘土、中密状粉土〔Qel〕<5λπ-2>英安斑岩残积硬塑状粘性土、中密状粉土本层层厚6.81m，粉质粘土土性：紫红夹灰白色等，硬塑，为流纹质英安斑岩或英安斑岩风化残积土；粉土土性：紫红夹灰白色等，稍湿，中密，为流纹质英安斑岩或英安斑岩风化残积土。岩石全风化带(K2d2)〈6〉全风化泥质粉砂岩本层平均层厚3.52m，沉积岩主要为白垩系上统三水组〔K2s〕、白垩系下统白鹤洞组〔K1b〕，岩石种类为泥质粉砂岩、粉砂岩、细砂岩及含砾砂岩等。岩性：暗红色、棕红色、紫灰褐色，岩石风化剧烈，组织结构已根本风化，但尚可识别，呈坚硬土状，局部硬塑。浅成–超浅成流纹质英安斑岩、英安斑岩全风化带〔λπ〕<6λπ>全风化英安斑岩本层平均层厚4.88m，暗紫红色，深灰色，岩石风化剧烈，母岩组织结构已根本风化破坏，但尚可识别，岩芯呈坚硬土状或密实粉土状。岩石强风化带〔K2Sl〕〈7〉强风化岩本层平均层厚5.70m，沉积岩主要为白垩系上统三水组〔K2s〕、白垩系下统白鹤洞组〔K1b〕，岩石种类为泥质粉砂岩、粉砂岩、细砂岩及含砾砂岩等。岩性：暗红色、棕红色、紫灰褐色，岩石风化强烈，岩石组织结构已大局部破坏，但尚可清晰识别，矿物成分已显著变化，结构强度显著降低，风化裂隙较发育，岩体较破碎，岩芯呈半岩半土状或岩块状，岩质极软，手可拆断，失水易裂。浅成–超浅成流纹质英安斑岩、英安斑岩强风化带〔λπ〕<7λπ>强风化岩本层揭露厚度较厚，平均层厚15.59m，暗紫红色，深灰色，岩石组织结构已大局部破坏，但尚可清晰识别，矿物成分已显著变化，风化裂隙发育，岩体破碎，岩芯呈半岩半土状，岩质极软。岩石中风化带〔k2d2〕〈8〉中风化泥质粉砂岩本层平均层厚2.66m，沉积岩主要为白垩系上统三水组〔K2s〕、白垩系下统白鹤洞组〔K1b〕，岩石种类为泥质粉砂岩、粉砂岩、细砂岩及含砾砂岩等。岩性：暗红色、棕红色、紫灰褐色，陆源碎屑结构，厚层状构造，泥质及钙质胶结，岩体稍破碎，岩芯短柱状，少量呈碎块状，岩质稍硬，失水易裂。浅成超浅成流纹质英安斑岩、英安斑岩中风化带〔λπ〕<8λπ>中风化英安斑岩本层层厚6.81m，暗紫红色，深灰色，隐晶质结构，斑状构造，基质为隐晶质，成分主要为石英，次为斜长石，钙质胶结，裂隙较发育，岩芯呈短柱、碎块状，岩质稍硬。岩石微风化带〔k2d〈9〉微风化泥质粉砂岩岩沉积岩主要为白垩系上统三水组〔K2s〕、白垩系下统白鹤洞组〔K1b〕，岩石种类为泥质粉砂岩、粉砂岩、细砂岩及含砾砂岩等。岩性：暗红色、棕红色、紫灰褐色，陆源碎屑结构，厚层状构造，泥质、铁质及钙质胶结，岩体较完整，岩芯多呈长柱状，少量呈碎块状，岩质较硬，失水易裂。浅成–超浅成流纹质英安斑岩、英安斑岩微风化带〔λπ〕<9λπ>微风化英安斑岩、流纹斑岩本层层厚3.24m，暗紫红色，深灰色，隐晶质结构，斑状构造，基质为隐晶质，成分主要为石英，次为斜长石，钙质胶结，裂隙稍发育，岩体较完整，岩芯多呈长短柱，少量呈碎块状，岩质坚硬。2.2水文地质地下水类型主要有两种：一种为赋存于第四系松散土层中的孔隙水；另一种是赋存于基岩风化带中裂隙水。第四系孔隙水主要赋存在海陆交互相粉细砂层<2-2>、冲洪积粉细砂层<3-1>、中粗砂层<3-2>中，第四系孔隙水具有一定的承压性，为承压水。基岩风化裂隙水含水层主要赋存于中、微风化岩中的风化裂隙之中、含水层无明确界限，埋深和厚度很不稳定，其透水性主要取决于裂隙的发育程度和性质〔包括裂隙闭合或形式、规模、充填物质，以及裂隙的组合形式、密度等〕、岩石风化程度。风化程度越高、裂隙充填程度越大，渗透系数那么越小。三、基坑降水设计及井点布置1、基坑降水目的基坑工程降水主要是为了使基坑内地面至基坑底以下一定深度内的土层疏干并排水加固，便于土方开挖，更有助于提高围护结构被动区及基坑内土体的强度和刚度，以确保基坑的顺利开挖和地下结构的施工，其中包括降低浅层潜水的地下水位，降低土体的含水率，提高土体的抗剪强度稳定性，防止发生流砂、管涌和基坑回弹隆起等。2、基坑降水设计根据工程与水文地质特点、围护结构类型、基坑开挖方法及施工顺序等，进行基坑降水作业。拟在基坑地下连续墙做完后并到达设计强度要求后，进行基坑内降水；由于基坑开挖深度在22m左右，基底地层地质变化不大，均为<9>微风化地层。根据地层情况及基坑深度，基坑降水降至基底以下1m即可，因此降水井施工深度按22m考虑。井孔开挖直径为800㎜，井管选择直径为500㎜的钢筋笼外裹2层透水纱布及钢筋网。基坑降水管井数量设计根据施工具体情况进行设计。〔1〕降水计算设计井深22m，井孔直径800mm，井管选择500mm砼管，单节长度2m，便于开挖时随挖随拆卸，滤水管长度4m，设计基坑水位降至基底以下1〕影响半径式中：R—影响半径〔m〕S—15.5m为水位降低值〔m〕，H—含水层厚度，取H＝15.5mk—土层渗透系数，取k＝3.5m/d2〕引用半径本段总长98.9米，那么：因为A/B＝60/23.6＝3.2<5式中：A-基坑长度A＝60mB-基坑宽度B＝23.6m所以r0＝＝＝21.3m式中：r0---引用半径〔m〕3〕单段基坑总涌水量式中：Q—基坑总涌水量S—基坑底水位降深，S＝15.5mR’—引用影响半径，R’＝R+r0＝249.6m＝1027.4m3/d4〕单井出水量(d—井管直径，d＝0.35m，l—滤管长度，l＝4m)＝432m3/d5〕井数、间距因为3q>1.1Q>q，所以60米一段做3口井。6〕本段明挖段要设5口井，井间距D＝98.9/5＝19〔2〕管井布置沿基坑中线以19m左右间距并避开支撑设备布置四、降水井施工降水采用重力降水方法用深井泵抽水，局部辅以真空泵抽水。深井降水在土方开挖前20天进行，每口深井配深井泵一台，每4口深井配真空泵一台。深井真空抽气要连续不断，深井泵抽水那么不连续进行，有水那么抽，断水那么停。按时抽水，最初水位高，水量多，每次抽水出水时间长，间隔时间短，以后随水位下降，每次抽水出水时间短，抽水的时间逐渐放长。1、降水井管构造及降水设施〔1〕井孔开挖直径为800㎜，井管选择直径为500㎜的钢筋笼外裹2层透水纱布及铁丝网，井内设通长砼滤管。管外回填瓜米石至地面以下1～1.5米，上侧孔口局部用粘土填实。回填时利用井管上设的对中线确保井壁四周填层厚度均匀。井管构造见图2。钢筋笼构造设计见图3。〔2〕真空泵：采用双节真空泵，2S-185型。每4根井管合成一组共用一台真空泵。〔3〕深井泵：降水用QY-25型潜水电泵。每井一台，并带吸水铸铁管或胶管，并配上一个控制井内水位的自动开关，在井口安装阀门以便调节流量的大小，阀门用夹板固定。每个基坑有2台备用泵。〔4〕集水井与排水明沟：井管內抽出的地下水排水集水井，再通过排水明沟接通附近下水道。图2井管构造示意图图3钢筋笼结构图〔单位：mm〕2、降水施工〔1〕降井施工流程见图4。钻机就位钻机就位钻孔挖井口、按护筒放线定位回填井底砂垫层吊放井管井管制作井管与孔壁间填滤料井管与孔壁间填粘土密封洗井井管内设置水泵安装真空泵并与井管连通正常抽水测量观测井中地下水位变化使用结束拔除井管封堵井孔图4降水施工流程图〔2〕降水施工方法和技术措施1〕成孔可根据土质条件和孔深要求，采用冲击钻机成孔，钻孔直径800mm，用泥浆护壁，孔口设置护筒，以防孔口塌方，并在一侧设排泥沟、泥浆坑。施工中控制孔斜偏差<1%。A．钻孔桩成孔施工a．钻孔桩施工放线时，考虑各种施工误差等因素，在设计坐标外放0.12m(1/150H，H为基坑深)，且桩位偏差不大于50mm。b．钢护筒的埋设①钢护筒用4～8mm钢板制成，内径大于钻头直径200mm.护筒顶部开设1～2个出浆口，并高出地面0.15～0.3m②护筒有定位、保护孔口和维持液位高差等重要作用，采用挖埋设置方法。桩位经测设确定后，先在桩位处挖出比护筒直径大40cm的圆坑，然后在坑底填筑30cm～50cm左右厚的粘土，分层夯实后安设护筒，护筒外围用粘土填筑夯实，护筒中心与桩位中心应重合，偏差不大于50mm；③护筒底埋设深度：在粘性土层中不小于1.0m，在砂土中不小于1.5m，并保持孔内泥浆面高于地面水位1.0m以上；c．泥浆的制作及性能要求①搅拌泥浆选用膨润土；②泥浆的控制指标：粘度≤22s；含砂率不大于8％；胶体率不小于90％；③在粘性土中成孔时循环泥浆比重控制在1.1～1.3；在砂土和较厚底夹砂层中成孔时，泥浆比重控制在1.2～1.3；在容易塌孔的土层中成孔时，泥浆比重加大至1.3～1.5；④施工中将经常测定泥浆比重，并经常测定粘度、含砂率和胶体率。⑤泥浆制备、输送及回收利用连续墙施工的泥浆系统。d．冲击成孔①开孔时低锤密击。如果表土为淤泥、松散细砂等软弱土层，加粘土块夹小片石，反复冲击造壁，保证护筒底稳定；②必须保证泥浆供应，使孔内浆液面稳定；③在各种不同土层和岩层中钻进时，按下表施工要点进行。表2冲击成孔施工要点工程施工要点备注在护筒刃脚以下2m以内小冲程，泥浆比重1.2～1.5，软弱层投入粘土块夹小片石土层不好时宜提高泥浆比重或加粘土块粘土或粉质粘土层中小冲程，泵入清水或稀泥浆，经常去除钻头上的泥块。防粘钻，可投片石粉砂或中粗砂层中冲程，泥浆比重1.2～1.5，投入粘土块，勤冲勤掏渣。砂卵石层中、高冲程，泥浆比重1.3～1.5，投入粘土块，勤掏渣留意打斜孔或卡钻基岩高冲程，泥浆比重1.3左右，勤掏渣软弱土层或塌孔回填重钻小冲程反复冲击，加粘土块夹小片石，泥浆比重1.3～1.5④开始钻基岩时低锤密击或间断冲击，以免偏斜。如发现钻孔偏斜，要立刻回填片石至偏孔处上部0.3～0.5，重新钻进；⑤遇孤石时，用预爆或用上下冲程交替冲击，将大孤石击碎或挤入孔壁；⑥准确控制松绳长度，防止打空锤。一般不用高冲程，以免扰动孔壁，引起塌孔、扩孔或卡钻等事故；⑦经常检查钢丝绳的磨损情况、卡扣松紧程度、转向装置是否灵活，防止吊钻。e．垂直度控制①严格控制钻进速度；②钻头上方安装长度不小于三倍钻头直径的导向装置，以及相应的拉力自动装置；③当发生钻孔倾斜时，在孔内回填粘土或风化岩块至偏孔处上方0.5m，再重新钻进；④在钻进进程中，每进尺2米，将检查钻孔直径和竖直度；⑤桩的垂直度允许偏差不大于0.5％；f．桩孔排碴及检孔可以采用泥浆循环或抽碴筒等方法，视具体情况选定；如果采用抽碴筒排碴，在钻进4～5m深度以后，每钻进0.3～1m抽查一次，并及时补给泥浆。每钻进4～5m深度时检孔一次，在更换钻头或容易缩孔处，均应检孔。检孔器用钢筋焊接，直径与钻头直径相同，高度取直径的5倍。g.桩孔清孔①孔壁土质较好、不易塌孔者，用空气吸泥机清孔；②孔壁土质较差者，宜用泥浆循环或抽碴筒抽碴清孔。清孔后距孔底0.2～1m处的泥浆比重要控制在1.15～1.25，粘度≤22s，含砂率为≤8%；③清孔过程中，必须及时补给足够的泥浆以保持孔内浆液面的稳定；④本工程中钻孔桩清孔后的孔底沉渣厚度不得大于150mm；B．钻孔桩成效分析表3成孔机械成效表地层施工设备净挖孔工效综合工效粘土层、淤泥层及细砂、粗砂层冲击钻机1m/小时0.8m/小时强风化粉砂质泥岩层冲击钻机3m/孔·台班2.4m/孔·台班中风化粉砂质泥岩层冲击钻机2m/孔·台班1.6m/孔·台班微风化粉砂质泥岩层冲击钻机1m/孔·台班0.8m/孔·台班表4工效分析根本资料工效分析桩号第一层素填土、淤泥、淤泥质土、砂层、粘土，可塑、硬塑、坚硬状粉质粘土第二层岩石强风化带第三层岩石中风化带第四层岩石微风化带厚度(m)开挖方量〔m3〕厚度〔m〕方量(m3)厚度〔m〕方量(m3)厚度〔m〕方量〔m3〕第一口9.310.52.73.19.911.2第二口10.211.50.80.91.61.88.89.9第三口9.410.62.12.41.11.48.49.5第四口7.68.62.93.81.61.89.110.3第五口7.78.72.22.51.92.59.510.7第六口8.59.62.93.31.51.78.79.8表5成孔时间估算降水井成孔时间估算第一口井地层净挖孔时间第一层1.2〔9.3/8〕第二层第三层10.8〔2.7/2×8〕第四层79.2〔9.9/1×8〕总计91.2综合计时：91.2/〔0.9×0.9〕＝112.6h第二口井地层净挖孔时间第一层1.3〔10.2/8〕第二层2.1〔0.8/3×8〕第三层6.4〔1.6/2×8〕第四层70.4〔8.8/1×8〕总计80.2综合计时：80.2/0.9×0.9＝99h第三口井地层净挖孔时间第一层1.8〔9.4/8〕第二层5.6〔2.1/3×8〕第三层4.4〔1.1/2×8〕第四层67.2〔8.4/1×8〕总计79综合计时：79/0.9×0.9＝97.5h第四口井地层净挖孔时间第一层0.95〔7.6/8〕第二层7.73〔2.9/3×8〕第三层6.4〔1.6/2×8〕第四层72.8〔9.1/1×8〕总计87.88综合计时：87.88/0.9×0.9＝108.5h第五口井地层净挖孔时间第一层0.96〔7.7/8〕第二层5.9〔2.2/3×8〕第三层7.6〔1.9/2×8〕第四层76〔9.5/1×8〕总计90.46综合计时：90.46/0.9×0.9＝111.7h注：1、净计时不包括保养，维修，下大雨，换班等因素。2、效率系数中0.9是考虑“相关设备〞，它考虑到外部的影响，如保养，维修，另一个0.9是“相关操作〞的系数，它考虑到现场组织、排班的安排，大雨，开工滞后等因素。3、表中挖孔时间以h计。总结：根据以上工效分析，成孔平均需要102小时。每口降水井施工约需7天完成。2〕探测孔深足够后按顺序下钢筋笼井管。先仔细检查滤网〔30目的尼龙滤网〕包扎质量，然后轻提慢放并使井管居中，当上部孔壁缩径或孔底淤塞时，边向孔内注水边缓慢放入，禁止上下提拉或强行冲击。3〕在井壁间隙回填瓜米石至地面以下1米左右，孔口局部用粘土填实。回填时利用井管上设的对中线确保井壁四周填层厚度均匀。井管下入后，及时在井管与土壁间填充滤料。粒径应大于滤网的孔径。一般为3-8mm瓜米石。滤料必须符合级配要求，将设计规格上、下限以外的颗粒筛除，合格率要大于90%。杂质含量不大于3%；不得用装载机直接填料，用铁锹下料，以防填层不均匀和冲击井管，填滤料要一次连续完成，从底填到井口下1m左右，上部采用不含砂石的粘土封口。4〕下管填瓜米石后及时进行洗井，用真空泵抽水至井口返出清水为止。洗井控制标准如下：a、洗井前后两次抽水，涌水量相差<15%。b、洗井后，井内沉碴不上升。5〕洗井达要求后，进行单井试验性抽水，确定单井出水量和降深，以此对降水设计进行必要的调整，之后正式抽水。采用真空泵抽水，电缆统一铺设，在基坑边设排水沟排水，井口搭设检测及维修台。〔3〕降水运行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、抽水与排水系统是否满足降水要求。②降水井在成井施工阶段应边施工边抽水，即完成一口投入抽水运行一口，力争在基坑开挖前，将基坑内地下水降到基坑底开挖面以下1m深。水位降到设计深度后，即暂停抽水，观测井的出水量，观测井内的恢复水位。③试运行时，观测井的出水量，水位下降值，以验证抽水量与下降能否满足降水设计的要求。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内基坑中的地下水位；②降水井抽水时，潜水泵的抽水间隔时间自短止长，每次抽水井内水抽干后，应立即停泵，对于出水量较大的井每天开泵抽水的次数相应要增多；③降水运行过程中，对各停抽的井及时做好水位观测工作，及时掌握井、内水位的变化情况；④降水运行期间，现场实行24小时值班制，值班人员应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的记录，应及时分析整理，绘制各种必要图表，以合理指导降水工作，提高降水