基坑降水专项方案与降水计算

基坑降水专项方案与基坑降水计算书山东省城乡建设勘察院2009.6一、基坑降水方案：1、本次降水方案编制的主要依据规范、标准如下：岩土工程勘察规范GB50021 - 2001建筑基坑支护技术规程JGJ120-99建筑与市政工程降水技术工程技术规范JGJ/T111-98工程地质手册第三版（参考资料）附近正在施工的A区基坑降水方案2、场地地质条件：该场地主要含水层为第2层黄土状粉质粘土、第4-1卵石土及闪长岩残 积土、全风化层。场地地下水位按照31.00米（绝对标高）考虑，综合渗透系数参考附 近地质报告（该场地北侧济南万达广场住宅区C区、D区）和有关文献规范, 综合考虑场地地质条件，取3m/d,水位降深酒店部分和商业部分分别为6.90 米和8.40米。3、周边环境情况：综合体基坑北侧为拆迁场地，平坦开阔，规划为万达广场美食街；东侧距现有人民商场最小距离约8米；人民商场基础形式为天然基础， 基础埋深约2.00米，无地下室。南侧为经四路，西段距规划红线1516米，红线外分布有管线和下水 道，距现有人防工程最小距离20.7米；南侧东段距规划红线约10米，红线 外为人行道，分布有管线和下水道，距现有人防工程最小距离13.20米；城 市管线埋深一般为1.50米-4.00米；基坑西侧北段和酒店基坑相距18.85米，间为场地内施工道路。西侧南段分别分布有6层砖混办公楼和鲁能大厦，其中6层楼为天然地 基，一层地下室，基础埋深约3.50米，距基坑约3米；鲁能大厦13层，采用 承台嵌岩桩基，底板埋深约3.6米，距基坑约4.80米。酒店基坑北侧为拆迁场地，平坦开阔，规划为万达广场美食街；东侧北 段与商业综合体为邻，间距18.85米；东侧南段分别分布有6层砖混办公楼 和鲁能大厦，距离分别为4.3米和9.5米；南侧为经四路，距规划红线1718米，红线外为人行道，分布有管线和 下水道；西侧为纬一路，距规划红线810米，红线外为人行道，分布有管 线和下水道，城市管线埋置深度一般为1.504.00米。4、降水方案：降水设计时，我院已进行了充分论证和对比，特别是拟建场地北侧 万达广场D区降水类比，D区水位降深一般为6.00米，基坑面积与本基坑 类似，且降水时间至现在已经延续有四个多月时间，周边建筑物、管线以 及地面沉降变形不明显，基坑降水对周围建构筑物影响经实践证明影响不 大。根据济南万达广场住宅区现在正在降水施工的效果，以及基坑降水对 周边建构筑物的影响程度综合分析，认为采取大口径管井降水结合坑内疏 干明排措施可以保证工程施工要求，同时，采取密切的监测和必要的回灌 措施可以保证基坑周围建构筑物的安全。(1).基坑采用大口径管井外围降水、坑内疏干降水方案，结合坑底根 据基础分布情况布设排水沟明沟排水措施。酒店基坑降水井间距11.0-13. 0米，在桩锚支护部分设置在基坑周 边操作面内，其它段布置在基坑开挖上边线外1.00米处；疏干井间距25.00 米左右，并结合土建结构设计境况，布置在后浇带等有利于封井的部位， 井深以井底进入基坑以下6.50米为标准，分别为15.50米和19.00米。共布 置降水井32眼，疏干井5眼。商业综合体基坑降水井间距11.0-13. 0米，AB、BC段设置在基坑周 边操作面内内，其它各段布置在基坑开挖上边线外1.00米处；疏干井间距 25.00米左右，并结合土建结构设计境况，布置在后浇带等有利于封井的部 位，井深以井底进入基坑以下6.50米为标准，分别为15.20米18.50米。 共布置降水井72眼，疏干井33眼。由于以EL为界分两次开挖，需增加8眼降 水井。降水井、疏干井母孔直径600mm，井管采用外径400mm的水泥滤水 管，滤料采用直径510mm的级配碎石。在基坑底边线内300mm处设置宽300mm、深300mm的排水沟，每间隔 30米左右设置一集水坑，集水坑较排水沟深500mm，以便在雨季迅速排出坑 内积水。基坑周边地面应修整，构筑排水沟和混凝土地面，并里高外低，做 好地面积水有组织的排放。坡顶设置200mm x 240mm挡水墙，以防雨水流入 基坑。竖向、横向平均间距3.005.00m设置泄水孔，孔径不小于100mm, 深入面层下不小于500mm。泄水孔位置可适当调整，尽量设置在渗透性较强 的地层中。根据周边类似工程降水经验，工程降水对周边建构筑物的影响不 大，但为确保降水施工期间周边建筑物的安全，特别是鲁能大厦、市规划 设计院和人民商场以及经四路、纬一路管线的使用安全，在基坑降水及开 挖期间，应对以上建构筑物加强监测，通过监测数据随时分析其变形趋势, 必要时采取回灌或截水措施，确保周边建筑物安全。同时在降水方案中要 求前期降水尽可能减缓水位下降速度，并结合周边建筑物地面的变形观测, 掌握水位降深与地面沉降的关系，确保基坑及周边环境安全。为配合监测，在鲁能大厦周围及商业综合体基坑东侧部位设水位观 测井，观测井深12-14米，间距20米左右。结合监测数据随时分析水位降深 与建筑物的沉降变形关系，以及时进行必要的变更措施，确保建筑物安全。二、酒店部分降水计算1、原始条件：计算模型：潜水完整井;基坑远离边界水位降深6.000 (m)过滤器半径0.300 (m)含水层厚度12.000 (m)渗透系数3.000 (m/d)沉降影响深度内土层数：5地下水埋深：5.000 (m)层号层厚度(m)Es(MPa)1填土2.8005.0002黄土3.4006.0003粘土3.50018.0004粘土2.00020.0005残积土1.60016.000任意点降深计算公式采用：规程公式沉降计算方法:建筑地基基础设计规范方法，考虑应力随深度衰减的方法， 且考虑相互影响半径3、基坑涌水量计算书基坑属于均质含水层潜水完整井基坑，且基坑远离边界，基坑降深按 照6.00米计算。计算公式：其中Q基坑涌水量;k渗透系数，k=3.00;(根据C地块岩土工程勘察报告提供，并参考有关规范和文献综合取值)H潜水含水层厚度，H=12.00m;S基坑水位降深，S=6.00m;R降水影响半径，R=72.00m;r0基坑等效半径，r0=45.14m。基坑涌水量Q=1068.60m3/d4、每根管井允许进水量：q=120rLki/3=52m3/d计算最少管井根数：n=1.1 x Q/q=22.6取整得：n=23根5、计算群井抽水情况下单井出水量：q=1.366 x k(2H-s)s/(lgRn /nrn-i r)=44.50m3/d0 023根管井总出水量为1023.50m3/d，不能满足要求！则需调整管井数量，取n=31根重新计算单井出水量：q=1.366 x k(2H-s)s/(lgRn /nrn-i r)二 35.00m3/d0 031根管井总出水量：Q = 1085m3/d能满足要求，同时考虑基坑面积较大，井排间距达90米左右，须在基坑内 布置疏干井以满足基坑总涌水量要求，根据当地降水经验，基坑内按照25 米间距布设疏干井，共计布设疏干井5眼，共计井数36眼。6、水位降深计算：计算公式：E =豆 _ 豆2 _ _Q_ glg(r込f )Y 1.3恥灿 0旳J M .其中n降水井的数量，n=31r1,r2,rn各井距基坑中心或各井中心处的距离。其余符号意义同前计算结果：基坑中心点水位降深S=6.95m满足要求！7、井深计算：Hw=Hl+H2+H3+H4+H5+H6考虑基坑内布设疏干井，井排间距按照30米考虑。Hl=9.80米（基坑深度），H2=0.50米（降低水位距离基底要求）H3=3.0米（水力坡度），H4=1.00米（水位变化幅度）H5=1.00米（过滤器长度），H6=1.00米（沉淀管长度）计算得：井深Hw=16.30米，取16.50米8、周边建筑物各角点沉降计算:21:J酬:-1*1）建筑物各角点降深与沉降计算:建筑物角点1：降深=3.666 （m）沉降=2.196（cm）建筑物角点2:降深=4.738 (m)沉降=2.954 (cm)建筑物角点3:降深=6.150(m)沉降=1.412(cm)建筑物角点4:降深=4.621(m)沉降=2.911(cm)建筑物角点5:降深=3.071(m)沉降=1.825 (cm)建筑物角点6:降深=2.292 (m)沉降=1.331(cm)建筑物各角点：最小降深=2.292 (m)最大降深=6.150(m)建筑物各角点：最小沉降=l3(cm)最大沉降=3.0(cm)建筑各角点之间最大倾斜率=千分之0.7496.观察剖面上各点降深与沉降计算：观察剖面上：最小降深=3.474 (m)最大降深=5.967 (m)观察剖面上,地表：最小沉降=2.8(cm)最大沉降=3.2(cm)观察剖面上，建筑物埋深平面：最小沉降=1.5(cm)最大沉降=3.0(cm)三、商业综合体部分降水计算：1、本次降水方案编制的主要依据规范、标准如下:岩土工程勘察规范GB50021 - 2001建筑基坑支护技术规程JGJ120-99建筑与市政工程降水技术工程技术规范JGJ/T111-98工程地质手册第三版(参考资料)2、原始条件：计算模型：潜水完整井;基坑远离边界水位降深9.300 (m)过滤器半径0.300 (m)含水层厚度12.000 (m)渗透系数3.000 (m/d)沉降影响深度内土层数：5地下水埋深：5.000 (m)层号层厚度(m)Es(MPa)1杂填土2.0005.0002黄土2.4008.0003粘土0.70020.0004粘土2.50024.0005碎石2.50045.000任意点降深计算公式采用：规程公式沉降计算方法:建筑地基基础设计规范方法，考虑应力随深度衰减的方法， 且考虑相互影响半径3、基坑涌水量计算书基坑属于均质含水层潜水完整井基坑，且基坑远离边界，基坑降深按 照9.3米计算。计算公式：其中Q基坑涌水量;k渗透系数，k=3.00;(根据C地块岩土工程勘察报告提供，并参考有关规范和文献综合取值)H潜水含水层厚度，H=12.00m;S基坑水位降深，S=9.30m;R降水影响半径，R=111.60m;r0基坑等效半径,r0=126.15m。基坑涌水量Q=2035.50m3/d4、每根管井允许进水量：q=120rLki/3=52m3/d计算最少管井根数：n=1.1 x Q/q=43.1取整得：n=44根5、计算群井抽水情况下单井出水量：q=1.366 x k(2H-s)s/(lgRn /nrn-i r)=37m3/d0 044根管井总出水量为1628m3/d，不能满足要求！则需调整管井数量，取n=73根重新计算单井出水量：q=1.366 x k(2H-s)s/(lgRn /nrn-1 r)二 28.00m3/d0 031根管井总出水量：Q = 2044m3/d基本能满足要求，同时考虑基坑面积较大，井排间距达110米左右，须在 基坑内布置疏干井以满足基坑总涌水量要求，根据当地降水经验，基坑内 按照25米间距布设疏干井，共计布设疏干井33眼，共计井数106眼。6、水位降深计算：计算公式：E =豆 _ 豆2 _ _Q_ glg（r込f ）其中n降水井的数量，n=31rl,r2,rn各井距基坑中心或各井中心处的距离。其余符号意义同前计算结果：基坑中心点水位降深S=10.00m满足要求！7、井深计算：Hw=Hl+H2+H3+H4+H5+H6考虑基坑内布设疏干井，井排间距按照30米考虑。H1=12.00米（基坑深度），H2=0.50米（降低水位距离基底要求）H3=3.0米（水力坡度），H4=1.00米（水位变化幅度）H5=1.00米（过滤器长度），H6=1.00米（沉淀管长度）计算得：井深Hw=18.50米。8、周边建筑物各角点沉降计算（计算距离较近的人民商场）1)建筑物各角点降深与沉降计算:建筑物角点1:降深=2.038 (m)沉降=0.424 (cm)建筑物角点2:降深=0.000 (m)沉降=0.000 (cm)建筑物角点3:降深=0.000 (m)沉降=0.000 (cm)建筑物角点4:降深=2.783 (m)沉降=0.612(cm)建筑物各角点：最小降深=0.000 (m)最大降深=2.783 (m)建筑物各角点：最小沉降=0.0(cm)最大沉降=0.6(cm) 建筑各角点之间最大倾斜率=千分之0.0762) 观察剖面上各点降深与沉降计算：观察剖面上：最小降深=1.573 (m) 最大降深=7.635 (m)观察剖面上,地表：最小沉降=0.8(cm)最大沉降=1.3(cm) 观察剖面上，建筑物埋深平面：最小沉降=-1.8(cm)最大沉降 =1.2(cm)四、降水施工:根据建设单位总体施工安排，本工程分两期进行，一期工程为商业东 部，后期进行商业西部和酒店部分，降水亦根据总体施工安排分两次进行。基坑采用大口径管井降水，同时结合坑内疏干。酒店基坑降水井间距 12.0米，fgha段设置在基坑周边操作面内，其它段布置在基坑开挖上边线 外1.00米处；疏干井间距25.00米左右，并结合土建结构设计境况，布置在 后浇带等有利于封井的部位，井深以井底进入基坑以下6.50米为标准，分 别为15.50米和19.00米。共布置降水井31眼，疏干井5眼。商业综合体基坑降水井间距12.0米，AB、BC段设置在基坑周边操作面 内内，其它各段布置在基坑开挖上边线外1.00米处；疏干井间距25.00米左 右，并结合土建结构设计境况，布置在后浇带等有利于封井的部位，井深 以井底进入基坑以下6.50米为标准，分别为15.20米18.50米。共布置降 水井81眼，疏干井33眼。降水井、疏干井母孔直径600mm，井管采用内径400mm的水泥滤水管， 滤料采用直径510mm的级配碎石。在鲁能大厦周围及商业综合体基坑东侧部位设观测井，必要时进行回 灌，以确保建筑物安全。观测井井深12 14米，间距20米左右。管井施工采用SPJ 15型钻机或冲击钻钻进，自造泥浆护壁，按设计要 求钻至设计孔深后，调浆捞渣，清刷井壁，下入井管，在井管外均匀地填 入滤料，洗井抽水。施工工序定位放线一钻机就位一钻进成孔一调浆捞渣一洗刷井壁一下井管一填 滤料一洗井抽水。质量控制措施：管井施工及降水严格按照建筑与市政降水工程技术规范JGJ111-98 的有关规定组织施工，具体措施如下： 定位放线：按照设计要求，测放出井位，局部井位根据具体情况作调整，打入长 30cm的木桩，按编号准确地在图纸上标明井号。 钻机就位：各钻机根据施工区域和技术交底，将钻机就位，就位时，应做到对点 调平一对点一调平，直到确认在钻机底盘水平，钻架垂直且四角支撑稳 固的情况下，由施工员给其下达开孔通知单。 钻机成孔：钻机开孔时，在深度7m范围内应用中速钻进，防止开孔时孔斜，钻进 过程中，钻机操作人员应随时检查钻架的垂直情况和四角支撑的稳固情况, 保证钻架在垂直状态下钻进，成井垂直度 1%。随时调整泥浆比重，控制 在1.2-1.25之间，以利于泥浆携带岩渣上返至井口外，达到清渣目的。 调浆破壁管井施工中，调浆破壁是一关键工序，因而，钻至设计深度后，应及 时调浆并空转一段时间，保证孔内泥浆上下均匀，然后自上而下破除泥皮, 破壁过程中，每一根钻杆均应旋转而下，不得上下拉动钻杆，同时，边破 壁边调浆，破壁结束，提出破壁钻头，下入捞渣管，进行人工清渣，保证 下管前，孔内泥浆在1.15-1.2之间，孔底沉渣小于30cm。 下井管，填滤料钻进成孔结束，应及时下入井管，每节井管外包60目的工业滤网，采 用4根竹片，三道铁丝捆绑，井管接头之间使用防雨布或塑料布封严，以防 止泥砂从接头缝隙进入井内，造成淤井，捆绑好的井管下放时，固定在井 架两端的钢丝绳应同时下放，保证井管平稳下入井内，井管外壁，每隔4m 应捆绑一组8 cm厚的扶正器，确保井管在井内居中，使滤料均匀地分布在井 管四周。下管结束，应及时填滤料，滤料采用直径510mm的级配碎石，填滤料 时，先盖好井口，应采用人工从井管四周均匀地填入，禁止整车滤料从一 个方向倒入，同时，采用注水填料，填料应缓慢，不得快速集中倾倒，造 成井管外围局部堵塞，无法成井而形成废井。 洗井抽水填完滤料的井，应及时下泵洗井抽水，选用潜水泵量应大于单井出水 量，采用自上而下间歇式洗井的方法进行洗井抽水，直到洗清为止，洗井 结束，及时向井管外填补滤料并用粘土填实。 群井降水正式降水前，应先进行试抽水，以确定泵量，减少开启关闭潜水泵的 次数，延长潜水泵使用寿命，准备4台潜水泵备用，正式抽水时，将水泵放 置在井底上0.8米处固定，并保持此水位至抽水结束，在降水井外1.0m处铺 设集水管将抽上来的水，集中排往业主指定的排水处。主排水管采用内径 不小于200mm的钢管。疏干降水应至少在基坑开挖前15天进行。 坑底及坡顶有组织的排水坑底根据设计要求沿坡脚300mm处，设置一周圈排水沟，并每隔40m左 右设置一集水坑，坑内疏干井用纵横向排水沟连接，沟内铺设砂石滤料， 以有效疏干坑内涌水。坡顶外1.5米采用喷射混凝土护面，1.5米外设置挡水墙，墙外设排水 沟，以有组织的排除大气降水，防止雨水流入基坑或渗入支护结构内形成 不利因素。 回灌井回灌水位观测井施工完成后，分三次测量观测井的水位作为静止水位，群 井抽水后，应每8小时测量观测井水位一次，并结合沉降观测资料确定是否 进行回灌，若需进行回灌则使用阀门控制回灌量，回灌水位应控制在设计 要求的水位土 0.5m之间，并认真观测做好记录。 水位观测抽水前应进行静止水位的观测，抽水初期每天早晚7点观测两次，水 位稳定后应每天观测一次。3、基坑降水施工质量保证措施1）严格验收标准，不合格的井必须重新施工。2）成孔后换浆要彻底，洗井要及时。3）在开始降水运行之前，进行抽水试验，以保证抽水系统完好。4）抽水间隙由短至长，对于出水量较大的井每天频率相应要多；5）开挖阶段的降雨积水应及时抽干；6）及时维修和更换水泵，保证抽水的连续性；7）降水运行过程中应切实做好水量记录，对停抽的井应测量水位，及 时分析整理资料，绘制各种必要图表，以指导和调整降水施工。8）基坑内降水井井管随着土方开挖不断缩短，保证井管只超出挖土面 0.5m。9）工地准备发电机，一旦停电随时启用，确保降水连续进行。4、监测及应急预案1）降水监测包括降水井内、基坑内和观测井内水位监测以及周边建筑 物、周围地面的变形监测。2）观测井内水位监测数据应与周边环境的监测结果随时进行比对，绘 制水位降深与周边环境变形关系曲线，掌握降水引起的周边环境的附加沉 降情况。3）根据前期降水监测结果预测设计降深情况下的周边环境的变形，在 确保水位降低至设计标高后周边建筑物的沉降在规范允许范围内。4）若经前期降水监测结果预测周边环境的沉降超过规范规定，则应及 时调整基坑降水方案，必要时采取回灌措施。5）减缓降水速度，使地下水位前期缓慢下降，减小降水造成的不均匀 沉降。