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文檔簡介
1、石佛康居新城項目部 高層建筑基坑管井降水設計與施工應用高層建筑基坑管井降水設計與施工應用(宋金波 葛洲壩集團第六工程有限公司 云南昆明 650000)內(nèi)容摘要:結合石佛康居新城高層建筑施工實例,針對粉土層地基及地下水位較高、地下水位位于地下室基礎底板以上的特點,介紹管井降水設計的方法與思路。實踐證明,本工程采用管井降水系統(tǒng)是合理的,即滿足了基坑邊坡的穩(wěn)定,又確保了基坑施工順利實施。通過有效采用坑外管井降水系統(tǒng),減輕地下水對坑壁的影響,基坑放坡坡度由地勘單位原定的1:0.75調(diào)整為1:0.4,同時取消了土釘墻支護措施,節(jié)約開挖費用5萬元。采用坑外管井降水,降水工期不占直線工期,直線工期縮短15天
2、。通過管井降水方案的有效實施,創(chuàng)造了全干坑施工條件,確保了地下室施工質(zhì)量。管井降水在高層基坑含水土層中應用廣泛,對提升基坑施工有一定借鑒意義。關鍵詞:高層建筑工程;基坑;管井;降水1. 工程概況A-1、A-12、A-27、B-5、B-18、B-30#樓6棟高層屬于框剪結構,地上11層、地下1層。建筑高度33m。標準層層高3m,總建筑面積50000m2,總工期360天?;A底部相對標高為-3.75m,電梯坑部位基礎底部相對標高為-5.33m?;A采用復合地基方案,復合地基承載力特征值不小于170Kpa,樁端持力層為第4層粉砂。樁基形式采用CFG水泥粉煤灰碎石樁,混凝土強度等級C20,樁徑400m
3、m,有效樁長9.5m。1.1地層結構地層為第四系全新統(tǒng)人工填土Q ml、沖積堆積物Q4al 和沖積湖積相堆積物Q4al+l,土層均為黃河游移滾動堆積的土層,整個勘區(qū)為同一地質(zhì)單元。根據(jù)土層的巖性不同,地基土自上而下分為如下10層(含透鏡體)。1層雜填土:厚度:0.300.60m,平均0.38m;層底標高:29.8630.85m,平均30.42m;2層粉土:厚度:1.604.50m,平均3.40m;層底標高:25.9528.61m,平均27.02m;3層粉質(zhì)黏土:厚度:0.301.70m,平均0.91m;層底標高:25.0528.01m,平均26.11m; 4層粉土:厚度:1.507.30m,平
4、均4.17m;層底標高:18.5724.96m,平均21.57m;4-1層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土:厚度:0.604.60m,平均1.90m;層底標高:20.0723.35m,平均22.17m; 5層粉砂:厚度:9.3014.30m,平均11.49m;層底標高:6.859.67m,平均8.79m; 5-1層粉質(zhì)黏土:厚度:0.702.90m,平均1.93m;層底標高:10.7614.75m,平均12.44m; 6層粉質(zhì)黏土:厚度:2.207.40m,平均4.56m;層底標高:2.196.41m,平均4.23m;7層粉土:厚度:0.803.50m,平均2.30m;層底標高:0.423.62m,平均1.99
5、m;8層粉質(zhì)黏土:該層未穿透。1.2.地下水影響分析場地地下水主要屬第四系孔隙潛水,主要含水層為粉土及砂土層。地下水位埋深平均為3.47米,地下水位標高平均為27.35米,目前地下水位位于基礎底面以上?;娱_挖前,應考慮采取人工降水措施。為便于機械施工,建議降水深度應降至基底以下至少1m。區(qū)域地下水以大氣降水及城區(qū)水系的滲透為補給來源,以地表蒸發(fā)、人工抽取及徑流為排泄方式。地下水位隨季節(jié)變化,其水位變化規(guī)律一般在25月水位較低,在710月水位較高,地下水位年變化幅值一般為1米左右,穩(wěn)定水位埋深2.913.80m,平均為3.47m?;讕r層以第2層粉土層為主,粉土層存在中等液化且可塑性差。設計滲
6、透系數(shù)表土層編號土層巖性天然重度(kN/m3)滲透系數(shù)(cm/s)rk2粉 土18.36.2E-43粉質(zhì)黏土17.42.7E-54粉 土18.97.3E-44-1淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土16.7-5粉 細砂-6粉質(zhì)黏土18.2-7粉土19.9-8粉質(zhì)黏土18.92. 管井降水2.1.降水工程設計計算本基坑平均深度3.75m,基坑最大深度為電梯井處,基坑最大深度5.33m。從明挖基坑底部標高分析,高層地下室明挖基坑主要穿過第二層粉土層(含水層)、第三層粉質(zhì)粘土層(含水層),局部將穿過第四層粉土層(含水層)。2.1.1降水井深度計算HW=HW1+HW2+HW3+HW4+HW5+HW6HW1-基坑深度,取最大
7、值,5.33m;HW2-降水水位距離坑底要求的深度,取1m;HW3=ir0;i-水力坡度,宜為1/1015/1,取1/10。ro-降水井分布范圍的等效半徑,一般宜15-20m。取16m。HW4-降水期間地下水位變幅值,取1m;HW5-降水井過濾器工作長度,參考規(guī)范及地勘資料估算,過濾器工作長度取動水位以下含水層厚度,取4.78m;HW6-沉砂管長度,取1m;經(jīng)計算,降水井深度:HW=14.71m,實際取15m。2.1.2綜合滲透系數(shù)(k)根據(jù)地勘報告,取最大值為K=0.64m/d。2.1.3環(huán)形降水范圍的等效半徑(r0)根據(jù)基坑范圍尺寸按公式r0=(A/3.14)1/2計算,面積取800m2,
8、環(huán)形降水范圍的等效半徑(r0)為16m。2.1.4井點系統(tǒng)的影響半徑(R0)根據(jù)公式R0= R+ r01-基坑;2-不透水層;3-原地下水位線;4-降低后地下水位線;R-抽水影響半徑,R=1.95S(kH)1/2;S-水位降低值,取2.88m;H含水層厚度,取9.23m;計算得R=13.65m影響半徑R0= R+ r0=13.65+16=29.65m。2.1.5基坑涌水量計算根據(jù)上述參數(shù),依基坑總涌水量公式:Q=1.366k(2H-S)S/(lgR0-lgr0)=146m3/d2.1.6單井出水能力q=65Ldk1/3d-過濾器外徑,取0.2m;L-過濾器長度,取1m;K滲透系數(shù),取0.64m
9、/d;經(jīng)計算單井抽水能力q=35m3/d2.1.7井點數(shù)量N= Q/ q=4.25個,同時,考慮1.1的備用系數(shù),現(xiàn)場每棟高層基坑布置6個管井。2.1.8管井間距D=L/NL-基坑周長,取150m;D=25m。2.2.方案優(yōu)化調(diào)整根據(jù)上述計算分析,本基坑采用封閉式管井降水方案,考慮基坑短邊寬度1215m,在管井降水半徑范圍之內(nèi),故現(xiàn)場按照每棟樓長邊方向各布置3口井,間距20m,每棟樓布置6口井,短邊方向不進行布置。管井直徑400mm,井管采用無砂混凝土預制管,每根長度1米。井深15m,潛水泵采用50QW10-15-1.1型。水泵設置在-6.33m高程處,設置部位比電梯井基底低1m位置。管井距明
10、挖基坑上口外皮1m的距離,主排水管采用UPVC150管。3. 降水施工 3.1工藝流程沉降觀測抽水井身封填施工準備測量定井位鉆機就位鉆孔、鑿井吊放井管洗井封井填濾料鋪設水管安裝水泵3.2操作工藝3.2.1施工準備現(xiàn)場水電線路到位,設備、材料到位,泥漿池位置確定,排水線路確定,技術交底到位,管井布設位置應盡量錯開室外管網(wǎng)預埋位置。3.2.2放線、定井位按設計要求布設井位并測量地面標高,降水井中心線距基坑上口線1m布置,軸線偏差不宜大于300mm。3.2.2鉆機就位、鑿井 1)挖探坑。根據(jù)軸線測量放井位,鉆機就位前,應在井位處挖探坑,一般直徑800mm,深1.01.5m。當井口土質(zhì)松散時,宜設置鋼
11、板護筒,避免泥漿浸泡、沖刷導致孔口坍塌。2)采用泥漿護壁回轉鉆機成孔,鉆機安裝中應保證平、穩(wěn)、牢、準,在鉆進過程中不得發(fā)生滑移和傾斜。成孔直徑600700mm,成井直徑500mm,孔深15m。成孔后要洗井沖凈孔底沉渣,并連續(xù)下入井管和濾料。3)換漿。成井過程中應不斷注入清水進行置換,用水泵或撈砂管抽出沉渣,使井內(nèi)泥漿密度保持在1.05-1.10g/cm3。 3.2.3吊放井管、填濾料井管采用400無砂管井,每根長度為1米。在管身上面用尼龍網(wǎng)布均勻纏繞在濾管上并綁牢,用鉛絲扎緊。擺放無砂管時要扶正,確保井管整體垂直度。為防止雨水泥砂或異物流入井中,井管要高出地面200mm,井口加蓋。井管外填濾料
12、,濾料采用黃砂灌至地面洗井后,如濾料下沉量過大,應補填至井口下1.5m處。濾料必須符合級配要求,合格率要大于90%,雜質(zhì)含量不大于3%。3.2.4封井濾料以上采用粘土封井、砌保護井襯。每個降水井井口用磚砌保護井襯,井襯表面抹砂漿,井襯高出地面300mm。 3.2.5洗井成井后,借助空壓機清除孔內(nèi)泥漿,至井內(nèi)完全出清水止,再用污水泵反復進行恢復性抽洗,抽洗次數(shù)不得少于6次。洗井應在成井4小時內(nèi)進行。洗井后可進行試驗性抽水,確定單井出水量及水位降低能否滿足設計要求。3.2.6水泵安裝潛水泵安裝在-6.33m高程處,一井一臺,做到單井單控電源。水泵的出水量應根據(jù)地下水位降深和排水量大小選用,并應大于
13、設計值的20%30%。當管井內(nèi)水位低于水泵時,停止抽水,當水位高于水泵位置,繼續(xù)抽水。3.2.7鋪設排水管網(wǎng)排水管網(wǎng)采用UPVC管做為排水主管路,排水管直徑150mm,排水管線布置在降水井外側的保護井襯上,因地下水質(zhì)清澈,無須設置沉淀池。排水管網(wǎng)直接接入市政污水管井。排水管網(wǎng)向水流方向的傾斜以1為宜。 3.2.8抽水成立專門的抽水班組,采用24h連續(xù)抽水,中途不間斷。抽水時段為基坑開挖前7天開始,直至基礎施工完畢、止水層做到-3m高程,墻背填土完畢。3.2.9沉降觀測降水運行期間,在水位未達到設計降水深度前,每8h觀測一次水位、水量。水位達到設計降水深度且趨于穩(wěn)定時,每12h觀測一次。根據(jù)水位、水量監(jiān)測記錄分析若出現(xiàn)異常情況,應及時征求地勘、設計院意見后,采用相應的回灌措施。3.2.10井身封填降水井在降水施工結束后直接采用粘土做回填處理。4. 效果評價石佛康居新城工程項目高層基坑施工中,原定基坑開挖支護方案擬采用土釘墻支護方案、地勘單位建議開挖坡度為1:0.75。我部通過有效采取管井降水措施,減輕了地下水對坑壁的影響,基坑放坡坡度僅達到1:0.4即滿足了設計要求。通過采用管井降水方案,創(chuàng)造了地下室全干坑施工條件,確保了地下室防水施工質(zhì)量。節(jié)約開挖費用約5
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