道路明挖段施工降水方案

杭州慶春路過江隧道江南明挖段基坑降水方案2008年7月一、 工程概況慶春路南岸出口明挖段基坑周邊場地開闊，沒有建筑物，是采用放坡開挖的理想場地，采用放坡開挖可大大節(jié)省工程造價、縮短工期；但能否實現(xiàn)方坡開挖的關鍵看降水，降水的成功可極大地提高工作效率，給工程帶來超預期的效果。該工程開挖面積約6200002,分三段開挖，分三個階段施工，第一階段范圍RK3+131.45?240.53(LK3+133.923?240),長109.631m(106.177m)，第二階段為RK3+240.53?434.084(LK3+240?440)，長193.554m(220m)第三階段為A、B匝道，降水施工時間為2008年8月10日?2009年5月15日，明挖段主道開挖深度19.3?17.0m，長約310m；匝道段開挖深度17.0?0m，長度兩邊分別為310m和280m。該工程降水須對上部潛水進行疏干和對下部承壓水進行降壓，潛水水位埋深接近地面，承壓水水位埋深根據(jù)前期抽水試驗在8.0m左右。二、 降水工程的重點難點該工程重點是潛水疏干，處理不好將給工程帶來無數(shù)的麻煩，處理好了工程處處順利，承壓水可在開挖前預知，根據(jù)種種原因，承壓水的安全水位應降到開挖面以下。兩層水的重點難點分述如下：2.1對于潛水：1、 開挖深度大，且開挖深度在含水層底板附近。上部潛水含水層底板埋深在17?18m，而主道的開挖深度在19.3?17.0m，對于接近含水層底板附近的潛水靠簡單的普通降水井排除比較困難，因此需采取真空井進行降水，對于局部地段若真空降水效果不好，則輔助措施是真空水平管降水。2、 潛水含水層中的粘土夾層上的滯水，是邊坡的穩(wěn)定的不利因素。從地層資料顯示，18m以上的潛水含水層，存在兩層不透水或弱透水的淤泥質粘土夾層，該層頂板埋深分別為6.0?8.0m和10.0m，除此之外，還存在許多幾厘米厚的粘土夾層，這些粘土夾層上的滯水，水位觀測井觀測不到其水位，但開挖形成臨空面后，這些滯水將慢慢滲出，并帶走泥沙，掏空邊坡，造成邊坡失穩(wěn)。應對辦法，在開挖過程中及時采取降堵結合的措施，即及時施工小型輕型井點控制滯水，若滯水流量較大可暫停開挖，并回填土封堵臨空面，待輕型井點排水后再開挖；等滯水流出量很小后可拆除小型輕型井點；在邊坡護坡施工中，在滯水流出位置附近安裝泄水孔；對于滯水流量很小的地段，也可采取水平真空管降水。3、 潛水含水層滲透性差。含泥質較高的粉土滲透性較差，部分地段靠重力疏干效果不佳，則配合真空抽排。所以在施工疏干降水井時，要充分考慮真空抽排的需要。4、 含水層地層顆粒極細，控制抽水含砂量是成井施工中的重點難點。成井施工時，必須嚴格選擇適合該地層的濾料，確保抽水含沙量控制在小于1/3萬的規(guī)范范圍內，確保邊坡的穩(wěn)定。以上4點控制住了，并把潛水水位控制在開挖地面下1m，放坡開挖將無患了。2.2對于承壓水：1、 承壓水水位要降到開挖底板下1m。基坑開挖深度主道段在19.3m?17.0m，造成基坑底板突涌的原因有：①工法樁H型鋼插入深度達31.5?32.5m，已接近承壓水含水層頂板，在H型鋼拔出時，承壓水將可能擊破H型鋼底部的薄弱層從而形成基地突涌；②抽水試驗井坍塌形成的廢井沒有止水，這樣下部承壓水將通過沒有止水的廢井涌到上部，從而形成基地突涌。③早期的勘探孔封堵不密實或未封堵，也會造成基地突涌。解決辦法：把承壓水降到基坑開挖底板下1m。2、 滲透性大，地下水回升速度快。承壓水含水層為卵石，滲透性很大，抽水試驗看在53?80m/d，承壓水降水時若停電等將回造成地下水快速回升，從而造成基地突涌。解決辦法：配置500kw發(fā)電機，配置網(wǎng)點和發(fā)電機的自動切換系統(tǒng)，要求在3分鐘之內切換完成；水泵配置自動控制裝置，要求在控制室內自動開啟或關閉水泵。三、降水對周邊環(huán)境的影響降水將引起周邊地面沉降和土體失水，因基坑周邊沒有建筑物，根據(jù)經(jīng)驗其沉降量應小于30cm，故降水引起的周邊地面沉降可以不考慮。降水引起的周邊土體的失水是不可避免的，失水是各什么情況，失水后的結果怎樣？如何解決？1、 失水范圍：潛水的失水范圍是很小的，其水力坡度1/10?1/30,按1/30計算，因井位布置在邊坡的第一平臺上，距離開挖面邊緣5m,故降水的影響范圍應在開挖面邊緣線外25m內；承壓水降水對作物和魚塘沒有關系，故不要考慮。2、 對作物和魚塘的影響：因潛水的失水范圍小，對魚塘的失水可直接抽江水補充即可（地下水含鐵量等高不宜直接補給魚塘），因杭州地區(qū)降水豐沛，土壤可以經(jīng)常性的獲得補充，降水造成的土壤失水對作物的影響可以不予考慮，如南京過江隧道江心州降水對葡萄園的影響很小，幾乎沒有影響到葡萄的生長。四、場地水文地質條件1、 0-18米，粉土2、 18-32米，粉質粘土3、 32-36米，粉細、粗砂4、 36-41米，礫砂5、 41-55米粉質粘土6、 55米以下，基巖。承壓水位埋深8m，潛水位埋深1m左右。五、基坑涌水量計算及布井方案5.1潛水涌水量計算潛水涌水量計算側向徑流補給量和靜儲量，根據(jù)降水要求，把靜儲量按規(guī)定的時間要求分配到每天中，即得靜儲量的每天消耗量，側向徑流補給量+靜儲量

的每天消耗量即為每天的涌水量。計算公式如下:1.366Kx(2H-S)S徑流1r+R

log 式中：Q一基坑側向徑流補給量（m3/d）徑流K一滲透系數(shù)（m/d）H—潛水含水層的水位深度（m）S一水位降深（m）R—影響半徑（m）r—引用影響半徑（m）靜儲量的計算公式：Q靜=AxBxSxa%Q靜 靜儲量A一基坑長度（m）B一基坑寬度（m）S一潛水水位降深（m）a%一給誰度，大約為15%?；拥囊糜绊懓霃接嬎愎剑簉 、，兀r一基坑引用影響半徑（m）A、8—基坑的長和寬3）。各段基坑的涌水量如下表：

潛水基坑側向涌水量及靜儲量計算表第一段 RK3+131.454?240.53（LK3+133.923?240）基坑長度（m）基坑寬度（m）引用半徑（m）影響半徑（m）水位降深（m）滲透系數(shù)（m/d）含水層厚度（m）基坑側向涌水量（m3/d）基坑靜儲量（m3/d）109.0115.363.330.015.51.518.03862.629219.9第二段 RK3+240.53?434.084(LK3+240?440)基坑長度（m）基坑寬度（m）引用半徑（m）影響半徑（m）水位降深（m）滲透系數(shù)（m/d）含水層厚度（m）基坑側向涌水量（m3/d）基坑靜儲量（m3/d）196.0143.594.630.016.51.518.05513.269611.9第三段A匝道 AK0+240?470基坑長度（m）基坑寬度（m）引用半徑（m）影響半徑（m）水位平均降深（m）滲透系數(shù)（m/d）含水層厚度（m）基坑側向涌水量（m3/d）基坑靜儲量（m3/d）230.031.448.030.011.51.518.02736.112458.0第三段B匝道 BK0+234?433基坑長度（m）基坑寬度（m）引用半徑（m）影響半徑（m）水位平均降深（m）滲透系數(shù)（m/d）含水層厚度（m）基坑側向涌水量（m3/d）基坑靜儲量（m3/d）199.030.744.130.011.51.518.02561.910538.55.1.1潛水降水井數(shù)量和布置基坑降水井從開挖深度5.5m以深的平臺上開始布井，在外圍共布置了184口，內部布置了138口，共布置了313口，外圍井的井距12m，但內部的邊坡井井距圍15m；見“降水井平面布置圖”和“降水井剖面布置圖”5.1.2潛水降水井結構井深均為22m，外圍井上部12m以上為鋼管，下部為無砂混凝土管；內部井和靠近圍護樁附近的井15m以上為鋼管，下部為無砂混凝土管。采用鋼管就是可以在適當?shù)臅r候采取真空抽水。泥孔徑600mm，無砂管的內徑為6300mm，外徑6360mm，外包兩層80目的尼龍濾網(wǎng)，底部封死，鋼管直徑273mm；濾料從地面下3.00m投放至井底，濾料為直徑0.15—2.5mm。5.2承壓水涌水量計算5.2.1承壓水基坑涌水量承壓水的靜儲量相對于側向涌水量來說微不足道，故承壓水不計算靜儲量。根據(jù)抽水試驗資料，承壓水基坑涌水量為Q=217KMS=37597.38m3/dxIr+Rlog r式中：Q一基坑側向徑流補給量（m3/d）K一滲透系數(shù)（m/d）（75m/d）M—含水層的厚度（m）（16m）S—水位降深（m）（11m）R—影響半徑（m）r—引用影響半徑（m）5.2.2承壓水降水井數(shù)量及布置根據(jù)抽水試驗資料，降水井單井出水量大于4000m3/d，故干擾抽水量應大于2100m3/d，因此降水井數(shù)量為n=1.2Q/2100=21.48（口），艮口22口。降水井布置在開挖深度較深的前100m段。5.2.3承壓水降水井結構

井深為45?48m，泥孔徑700mm，井管為外徑360mm、內徑300mm的鋼筋混凝土管，濾料為礫石。31?27m為粘土球止水，其上為粘土止水，“抽水井和觀測井成井結構圖”六、降水井施工6.1施工前的準備1、 定井位：根據(jù)設計要求，把具體位置標定。2、 選擇泥漿處理場：打井過程中產(chǎn)生的廢漿，要排放到合適的場地，把砂和泥塊沉淀下來，把清水排掉。沉淀下來的泥砂今后隨土方開挖而運走。泥漿處理池的周邊要修筑圍堰，不讓泥漿漫流。3、挖泥漿池：每口井泥漿池有兩個，一個為沉淀池，一個為清水池，泥漿池長X寬X高=2mX2mX1m=4m3。泥漿池要布置在開挖邊線內側離開挖邊線2m以上，為加快施工速度，泥漿池要提前挖好，挖出的土要堆放有序，其中部分土要回填泥漿池，余土連同泥漿池在土方開挖時一并挖走。6.2施工設備6.2.1對于潛水疏干井成井施工所用的設備和材料，見下表投入設備狀況表設備名稱型號數(shù)量性能或用途配備動力鉆機8QZJ—1303臺設計能力鉆6800mm深60m33kw電機泥漿泵4ZS—123臺4口寸吸砂泵，出水量80m3/h作泥漿泵及反循壞泵用。18kw電機潛水泵QY24—25—10QY35—26—410臺10臺額定出水量24m3/h，揚程25m額定出水量25m3/h，揚程35m3kw4kw供水軟管2.5口寸1000m施工供水設備進場前要進行全面檢修，對損壞部件予以更換，同時購置易損配件備用。為保證設備的正常運行，出現(xiàn)故障要能及時解決，應做到：a、 鉆機轉動水龍頭：40分鐘修好b、 泥漿泵：30分鐘修好c、 備用設備：柴油機、潛水泵等備用，需要時可及時更換。6.2.2對于承壓水降壓井成井施工所用的設備和材料，見下表投入設備狀況表設備名稱型號數(shù)量性能或用途配備動力鉆機BZC-2002臺反循環(huán)鉆機，設計能力鉆6800mm深150m40kw電機反循環(huán)泵SP1202臺6口寸出口，出水量150m3/h30kw泥漿泵4ZS—122臺4口寸吸砂泵，出水量80m3/h作泥漿泵及反循環(huán)泵用。18kw電機潛水泵QY24—25—10QY35—26—42臺2臺額定出水量24m3/h，揚程25m額定出水量25m3/h，揚程35m3kw4kw供水軟管2.5口寸1000m施工供水6.3施工工藝6.3.1對于潛水疏干井成孔施工機械設備選用8QZJ-130型工程鉆機及其配套設備。采用正循環(huán)回轉鉆進泥漿護壁的成孔工藝及下井壁管、濾水管，圍填填礫、粘性土等成井工藝。其工藝流程如下：測放井位：根據(jù)井位平面布置示意圖測放井位，當布設的井點受地面障礙物或施工條件的影響時，現(xiàn)場可作適當調整，但調整范圍一般不大于2m。埋設護口管：護口管底口應插入原狀土層中，管外應用粘性土填實封嚴，防止施工時管外返漿，護口管上部應高出地面0.10m?0.30m。安裝鉆機：機臺應安裝穩(wěn)固水平，大鉤對準孔中心，大鉤、轉盤與孔的中心三點成一垂線。鉆進成孔：做好鉆探施工描述記錄，鉆進開孔時應吊緊大鉤鋼絲繩，輕壓慢轉，鉆進過程中要確保鉆機的水平，以保證鉆孔的垂直度，成孔施工采用孔內自然造漿，鉆進過程中泥漿密度控制在1.05?1.10，當提升鉆具或停工時，孔內必須壓滿泥漿，以防止孔壁坍塌。清孔換漿：下井管前的清孔換漿工作是保證成井質量的關鍵工序，為了保證孔壁不形成過厚的泥皮，當鉆孔鉆至底板位置時即開始加清水調漿。鉆進至設計標高后，在提鉆前將鉆桿提至離孔底0.50m，進行沖孔，清除孔內雜物，同時將孔內的泥漿密度逐步調至1.05，孔底沉淤小于30cm，返出的泥漿內不含泥塊為止。第一次清孔換漿是成井質量得以保證的關鍵，它將直接影響成井質量，因此施工時清孔換漿工作沒有達到規(guī)定的要求絕不允許進入下一道工序的施工。下井管：井管進場后，應檢查過濾器的縫隙是否符合設計要求。下管前必須測量孔深，孔深符合設計要求后，開始下井管，下管時在濾水管上下兩端各設一套直徑小于孔徑5cm的扶正器（找正器），以保證濾水管能居中，井管連接要牢固、垂直，下到設計深度后，井口固定居中。下井管過程應連續(xù)進行，不得中途停止，如因機械故障等原因造成孔內坍塌或沉淀過厚，應將井管重新拔出，掃孔、清孔后重新下入，嚴禁將井管強行插入坍塌孔底。填濾料：填濾料前應用測繩測量井管內外的深度，兩者的差值不應超過沉淀管的長度。填濾料過程中應隨填隨測礫料的高度。填濾料工序也應連續(xù)進行，不得中途終止，直至礫料下入預定位置為止。最終投入濾料量不應少于計算量的95%。井口封閉：在采用粘性土封孔時，為防止圍填時產(chǎn)生“架橋”現(xiàn)象，圍填前需將粘土搗碎（粒徑小于3cm為宜）后填入。圍填時應控制下入速度及數(shù)量，沿著井管周圍按少放慢下的原則圍填。然后在井口管外做好封閉工作。洗井：采用“聯(lián)合洗井”法洗井，其工序如下：成孔后采用1.5kw的潛水泵反復抽排，直至抽出水質變清為止。洗井應在下完井管、填好濾料后立即進行，一氣呵成，以免時間過長，護壁泥皮逐漸老化，難以破壞，影響滲水效果。絕不允許擱置時間過長或完成鉆孔后集中洗井。6.3.2對于承壓水降壓井（1） 鉆進與清孔鉆進中保持泥漿比重在1.1?1.2，盡量采用地層自然造漿，必要時應采用人工造漿。終孔后應徹底清孔，直到返回泥漿內不含泥塊，泥漿的比重控制在1.05左右，返出的泥漿含砂量小于8%后可終孔提鉆，成孔孔徑不小于6600mm，鉆孔垂直度不大于1%。（2） 井管安裝根據(jù)設計井深，事先將井管排列、組合，沉放井管時所有深井的底部按標高嚴格控制，并且保持井口標高一致。井管應平穩(wěn)入孔，每節(jié)井管的兩端口要找平，確保焊接垂直，完整無隙，保證焊接強度，以免脫落。為了保證井管不靠在井壁上和保證填礫厚度，在濾水管上下部各加一組扶正器4塊，保證環(huán)狀填礫間隙厚度大于188mm，過濾器孔隙率保證在10%?15%，過濾器外側包60目的尼龍網(wǎng)。下管要準確到位，自然落下，稍轉動落到位，不可強力壓下，以免損壞過濾結構。井管到位后下鉆桿泥漿稀釋到1.05左右，在稀釋泥漿時井管管口應密封，使泥漿從過濾器經(jīng)井管與孔壁的環(huán)狀間返回地面，稀釋泥漿應逐步緩慢進行。填礫填礫粒徑必須按抽水含水層的顆粒分析資料確定(0.2mm?0.5mm)。填礫進入現(xiàn)場后，應經(jīng)篩分試驗確定是否合格。泥漿稀釋后的比重小于1.05時關小泵量，將填礫徐徐填入，并隨填隨測填礫頂面的高度，不得超出預定設計高度。各井的填礫施工均應按設計要求進行。止水在埋深30m左右投放粘土球止水，粘土球厚度4m，然后采用粘土止水。洗井洗井采用潛水泵洗井方法。要求洗井至出清水，量測井內深度，確保水清砂凈。試抽水安裝泵體要穩(wěn)，泵軸垂直。泵體安裝在過濾管的中部或中部偏下深度處。排水管及電源線路連接完好后，進行試抽水，測定抽水井的流量、水位變化及觀測井的水位變化及流量。水位恢復后進行試驗性抽水。以此來檢驗電路系統(tǒng)和排水系統(tǒng)能否達到理想要求。6.4人員組織組建降水隊，具體負責該基坑降水的安全、高效、高質量的施工。降水隊的組織管理如下：降水隊擬組織施工人員38人，其中1、 降水負責：1人，負責全面工作。2、 水文地質工程師：1人負責施工過程中的技術工作。3、 現(xiàn)場施工負責人：2人，負責施工質量、施工材料、以及施工人員調度，對施工中出現(xiàn)的問題及時反映，共同商討解決的辦法。4、 質檢員1人：負責成井質量的檢測和質量控制5、 材料員：1人，負責材料的采購及檢驗。6、 安全員：1人，負責安全工作。7、 機長：3人，負責鉆機人員的調配、鉆機施工工藝的把關。8、 班長：6人，協(xié)助機長處理有關問題，帶好班組人員施工，對所帶領的班組人員負責、對所在班的施工質量負責。9、 組員：15人，嚴守操作工序，把好質量關，處理好與他人的配合。10、 電工2人：負責施工期間的安全用電。11、 普工5人：做好自己份內的事。6.5材料組織6.5.1對于潛水疏干井井管上部為12m?15m鋼管，下部為無砂混凝土管，濾料為中粗砂，濾網(wǎng)為80目尼龍濾網(wǎng)。6.5.2對于承壓水降壓井井管為鋼筋混凝土管，濾料為礫石，濾網(wǎng)為40目尼龍濾網(wǎng)，止水為粘土球和粘土。6.6基坑降水井質量驗收標準井深彎曲度：井身應圓正，井的頂角及方位角不能突變，井身傾斜度小于1%。井管的安裝誤差：井管應安裝在井的中心，上口保持水平，井管與井深的尺寸偏差±2%。，過濾管安裝上下偏差不得大于30mm。井的含砂量：抽水穩(wěn)定后，井水含砂量不大于二十萬之一(體積比)。七、抽水運行7.1潛水疏干降水運行7.1.1設備及材料的配置第一段降水運行管理投入設備及材料表

序號名稱規(guī)格數(shù)量功率或性能1井數(shù)直徑273mm鋼管和300mm無砂管64口疏干抽水或輔助真空抽水2潛水泵100QJ2100臺1.5KW3真空泵ZKB-215臺7.5KW第二段降水運行管理投入設備及材料表序號名稱規(guī)格數(shù)量功率或性能1井數(shù)直徑273mm鋼管和300mm無砂管164口疏干抽水或輔助真空抽水2潛水泵100QJ2250臺1.5KW3真空泵ZKB-240臺7.5KW第三段降水運行管理投入設備及材料表序號名稱規(guī)格數(shù)量功率或性能1井數(shù)直徑273mm鋼管和300mm無砂管46口疏干抽水或輔助真空抽水2潛水泵100QJ270臺1.5KW3真空泵ZKB-218臺7.5KW7.1.2抽水運行周期分段運行開始日期運行結束日期運行天數(shù)備注第一段2008.8.202008.12.15117第二段2008.11.202009.5.15176第三段2008.9.62008.12.311077.1.3潛水抽水運行人員安排項目經(jīng)理1人技術負責1人電工2人普工10人炊事員1人共15人。7.2承壓水抽水運行7.2.1供電保證供電量的保證本基坑降水工程最高峰時的運行設備估計22臺水泵，每臺水泵的功率18.5kw，共需要407kw。施工現(xiàn)場必須為降水配備400kw以上的用電量，同時施工現(xiàn)場必須為降水專門準備一臺500kw以上的發(fā)電機，保證基坑工程最關鍵階段的降水運行。雙電源的保證在有一路正常工業(yè)用電時，配備柴油發(fā)電機，同時在電路設計時采用雙向閘刀，確保工業(yè)電和柴油發(fā)電機供電的自由切換。本次工程降水，確保供電切換時間控制在15s以內。為確保供電切換的正常，必須：保證柴油發(fā)電機的運行正常，每周試運行不少于1次；每周進行一次以上的試切換。供電線路的防護線路及電箱布置在不易被碰到的位置，線路布置在路面以下時用護套管保護，電箱布置時遠離機械設備及運輸車輛等。電工負責定期對線路和電箱進行檢查。發(fā)現(xiàn)問題及時維修更換，確保電線供電正常。降水人員巡視時，對電路及電箱也要進行巡視，并協(xié)調其他單位和機械設備注意保護電路和電箱等。發(fā)現(xiàn)問題及時通知電工進行檢查。在值班室安裝報警裝置，一旦發(fā)生某一水泵跳閘、或突然停電等情況時，值班室應立即聲、光報警。進入搶修，或啟動應急預案。7.2.2設備和材料的配置降水運行管理投入設備及材料表序號名稱規(guī)格數(shù)量功率或性能1井數(shù)內徑300mm外徑360mm混凝22口單井抽水能力

土井管4000m3/d,干擾出水量2100m3/d2潛水泵QY100-