武汉王家墩商务区核心区地下交通环廊工程降水方案——施工报审稿.doc
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1、目 录1工程概况52工程地质与水文地质条件62.1场区地貌及周边环境62.2场区区域地质构造条件62.3工程地质条件72.4水文地质条件83降水方案设计93.1降水必要性93.2基坑抗突涌验算103.3基坑降水的可行性113.4设计依据123.5设计原则133.6基坑涌水量的估算133.7降水井、集水井深度及井结构153.8降水运行164降水对周围环境影响的评估与监测185组织结构195.1施工组织结构的建立195.2施工组织结构的启动与高效运作215.3施工组织高效运作保障措施216降水井成井施工226.1技术准备226.2成井设备及材料准备226.3施工现场准备246.4降水井施工工艺流程
2、246.5前期准备256.6成井施工256.7洗井措施276.8质量验收276.9施工进度277降水运行管理287.1降水维持施工工艺流程287.2降水运行保障措施297.3降水运行管理307.4沉降控制措施318封井措施319突发事件应急措施329.1用电应急预案329.2降水井应急预案349.3突发性机械故障的处理和预防措施359.4 突发性暴风雨灾害的预防措施359.5 土方开挖中的突发事件及应急措施3610 计算书及附图37附图1水位预测等值线图37附图2降幅预测等值线图37附图3沉降预测等值线图37附图4含水层埋深分布示意图37附图5降水井及集水井平面布置图37附图6降水井及集水井井
3、结构图37某某某某商务区核心区地下交通环廊工程降水设计及施工方案1工程概况某某某某中央商务区建设投资股份有限公司拟在某某商务区兴建核心区地下交通环廊工程标段项目,本次施工范围主要包含商务西路南侧、泛海路西侧、匝道5和匝道6。其中环廊标周边在建工程主要为某某中心项目,其基坑放坡开挖已至环廊范围内,根据业主进度计划,本环廊工程与其同槽施工完成后回填覆土至设计地面。其余沿线主要为农田,现状无道路、管线设施。根据设计院提供的有关资料,拟开挖地下环廊二期基坑呈“L”形,主环(K0+750.00K1+140.00)长为390m,开槽宽度约为51.65(距原某某中心支护桩边),基坑开挖面积约27191m2,
4、场地目前地面标高约为22.00m左右,地下环廊底板底绝对标高在9.30511.535m之间,主环基坑相对开挖深度约为10.46512.695m,开挖最深处泵房底板底(K1+010.00)绝对标高为8.55m,开挖深度为13.45m。基坑围护结构拟采用大面积多级放坡开挖结合重力式水泥土挡墙的支护方案。为保证地下环廊土方开挖及结构施工的无水作业环境,根据上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司提供的设计图纸,对基坑支护降水提出的技术要求如下:1、采用坑内管井降水与明沟排水相结合,基坑开挖前须进行坑内降水,将坑内水位降至坑底下1m。2、采用中深井降水,保证坑内水位位于坑底以下1m。抽水管井井管直径0
5、.25m。井管总长35m,实管20.0m,滤管15.0m。沿坡顶和坡底纵向15m布置降水井,靠近某某中心侧坑内可利用既有某某中心管井进行降水。3、降水井在基坑开挖前4周必须施工完成,并开始降水。根据设计院相关要求结合我方复核验算,同时参考临边某某中心项目的实地开挖现状及施工处理经验,本降水方案设计的重点在原设计院要求的基础上进行优化设计:即采用深井降水对地下孔隙承压水进行减压治理,采用止水帷幕结合集水井对上部富水性较强的粉质粘土及粉土层间滞水进行有效封堵、疏干和抽排。2工程地质与水文地质条件2.1场区地貌及周边环境工程场区原为某某某某机场,场区较为开阔,周边除东北侧在建的某某中心项目外,无其它
6、明显建(构)筑物。2.2场区区域地质构造条件某某位于淮阳山字型构造南孤西翼,主要受控于燕山期构造运动,表现为一系列走向近东西至北西西的线型褶皱,以及北西、北西西、北东和近东西的正断层、逆断层及逆掩断层。市区分布地层有古生界砂岩、页岩、灰岩及泥岩;中生界的砂砾岩、砂岩、页岩及泥岩;新生界的粘性土、砂、砂砾岩等,志留系页岩常组成背斜轴部,背斜两翼依次为泥盆、石炭、二叠、三叠各岩层。三迭系地层常组成向斜的槽部。由于强烈的南北向压应力作用,形成了东西向的紧密褶皱,并伴随压扭性断裂。在南北向主应力支配下,还发育有其它次一级的构造,即北北东及北北西两组张扭性断裂。据区域地质构造资料,某某地区的大地构造均属
7、古老的地质构造。无第四纪全新世活动迹象。拟建建筑场地处于一个地质构造运动相对稳定的地带,无大的构造断裂分布,下伏基岩为志留系泥岩,属非可溶岩。因此,拟建场区地质构造稳定性良好,适宜工程建设。2.3工程地质条件根据勘察单位提供的岩土工程勘察报告,该建筑场地本在勘探深度范围内所分布的地层除表层分布有(1-1)填土(Qml)外,其下为第四系全新统冲积成因的粘性土和砂土(Q4al),各岩土层的分布埋藏情况及特征详见下表。地层编号岩土名称年代成因层顶埋深(m)层厚(m)颜色状态湿度压缩性包含物及特征1-1杂填土Qml0.00.35.0杂松散稍湿高分布整个场地,表层以砼及砖块等建筑垃圾为主,下部由一般粘性
8、土混少量草根、碎石、砂组成,结构杂乱,均匀性差。场地表层分布。1-2淤泥Q4l0.32.80.52.9灰黑流塑饱和高以灰黑色淤泥为主,富含有机质,具腐臭味。场地内局部分布。2-1黏土Q4al0.34.70.53.7褐黄可塑饱和中含铁锰质氧化物、白云母。大部分场地分布。2-2黏土Q4al0.46.61.19.7褐灰可塑饱和高含铁锰质氧化物、白云母。局部含少量粉土、粉砂。大部分场地分布。2-3淤泥质粉质黏土Q4al0.713.00.612.1灰色流塑饱和高含铁锰质氧化物、白云母及有机质。局部含少量粉土、粉砂。大部分场地分布。2-3a 粉土Q4al8.311.21.74.1灰色中密饱和中含铁锰质氧化
9、物、白云母。呈透镜体分布于(2-3)层中。2-4淤泥质粉质黏土夹粉土Q4al6.018.40.69.4灰色流塑中密饱和中含铁锰质氧化物、白云母。粉土含量约2030%。该层为过渡层,场地内不均匀分布。3粉土、粉砂夹粉质黏土Q4al7.522.91.419.1灰色中密、松散、软塑饱和中含石英、长石、云母等,粉土为中密状,粉砂为松散状,粉质黏土为软塑状。该层为过渡层,场地内大部分地段分布。3a粉质黏土Q4al17.528.31.04.1灰色软塑饱和高含铁锰质氧化物、白云母及少量有机质。呈透镜体分布于(3)层中。4-1粉砂Q4al12.532.01.819.9深灰中密饱和中-低砂粒矿物成分主要为石英、
10、长石,含白云母。局部夹中密状粉土。场地内大部分地段分布。4-2粉细砂Q4al20.236.70.614.8深灰密实饱和低砂粒矿物成分主要为石英、长石,含白云母,局部夹粉土。分布较均匀。4a粉质黏土夹粉土Q4al18.534.71.03.3灰色软塑饱和中含铁锰质氧化物、白云母。局部夹少量薄层粉土、粉砂。呈透镜体不均匀分布于(4)层中。2.4水文地质条件按埋藏条件及某某中心基坑开挖揭示,本场地地下水主要为上层滞水、地下承压水两种类型。上层滞水主要赋存于(1-1)杂填土层及下部粉质粘土层之中,其水位、水量随季节变化,由大气降水及人工排水补给,无统一的自由水面,水位及水量受地表水源、大气降水和生活用水
11、排放量的影响而波动,勘察期间实测场地上层滞水初见水位位于自然地面下0.11.3m,静止水位位于自然地面下0.11.3m,水量随大气降水及地表排水强度波动,总体有限,但不容忽视。孔隙承压水主要赋存于场地下部的(3)、(4)单元层粉土、砂类土中,与长江有较密切的水力联系,其水位变化幅度受长江水位涨落影响,年变幅3.04.0m,标高17.021.0m左右,水量较大。勘察期间(2010年7月),实测场地承压水位于地表下3.5m,相当于标高18.5m。根据场地地勘资料,承压水含水层顶板为(3)单元层埋深约在地面下9.8018.80m(顶板绝对高程为13.323.79m),根据不利钻孔揭示,部分地段坑底已
12、至(3)层粉土、粉砂夹粉质粘土承压水层中(勘察2323剖面K172K178号钻孔),故需采用基坑内管井降水措施,降水深度宜降至基坑底下1.00m。根据设计文件要求,为确保坑底稳定,降低坑底承压水头高度,根据开挖深度的分区采用减压、疏干降水治理地下承压水。考虑本地下环廊基坑开挖期间将跨越丰水期,参考周边临近工程,施工期间地下水位标高取值19.00m。根据场区抽水试验求取的水文地质参数:粉砂层的渗透系数K=14.18m/d,影响半径R=220m。3降水方案设计3.1降水必要性一般基坑工程随着开挖深度增加,承压含水层中的承压水对隔水顶板的水压逐渐增大,坑底部隔水顶板土体随之变薄,土体自重应力逐渐减少
13、,当开挖达到一定深度,承压水水压超过顶板土体自重应力或挖穿顶板土体时,就会产生涌水、流砂,形成地下水水患。因此,对于地下承压水必须给予足够的重视,以防造成安全事故及经济损失。本次施工地下环廊地面绝对标高为22.00m左右(整平揭示后临坑坡肩地面标高为19.50m20.00m),承压水含水层(3)层粉土、粉砂夹粉质粘土顶板绝对标高为3.79m(C163 号钻孔)13.32m(K173号钻孔),埋深在地面下9.8018.80m之间,承压水位根据勘察报告,按绝对标高19.00m考虑,埋深约在地面下3.00m左右,高出隔水底板5.68m左右(最薄弱处)。根据设计文件要求,地下环廊大部分结构底板底绝对标
14、高在9.30511.535m之间,基坑的开挖深度(相对于地面标高22.00m)在12.69510.465m之间。3.2基坑抗突涌验算由于场区含水层顶板起伏较大,大部分地段基底已揭穿承压含水层顶板,小部分区域下伏尚存在一定厚度的隔水底板。为确保坑底稳定,降低坑底承压水头高度,本层地下承压水分区采用疏干、减压设计。按开挖到垫层底时,按承压水头标高19.00m时根据相关规程规范进行抗承压水突涌稳定性验算:式中 gty坑底突涌抗力分项系数,对于大面积普遍开挖应大于1.2;对于局部承台分别开挖,应大于1.0; D坑底至承压水层顶板的距离; gD范围内土的平均天然重度; Hw承压水水头高度; gw 水的重
15、度。根据突涌验算,坑底突涌抗力分项系数及降水要求见下表:区段典型钻孔开挖深度坑底标高含水层顶板标高Dr静水位Hwrw分项系数南侧东端C16411.37210.6283.836.798181915.17100.81 南侧J16511.35210.6483.067.588181915.94100.86 西南角J16711.15810.8424.286.562181914.72100.80 泵房J16713.458.554.284.27181914.72100.52 西侧J16910.79611.2049.391.81418199.61100.34 西侧北端K17312.6959.30513.32-
16、4.01518195.6810突涌计算结果表明,在基坑施工开挖过程中,极易发生承压水突涌或管涌问题,为保证该基坑开挖及底板施工的顺利进行,必须对场地承压水进行有效治理。3.3基坑降水的可行性在基坑开挖过程中,应根据地下水的类型、基坑开挖深度、周边的环境及场地的地层结构等条件来选取合理有效的治理方法,通常采用疏导、封堵或封导相结合几种方式。使基坑施工期间始终处于干燥状态,并在控制不产生地下水水患、不影响工程进展、不危害周边环境的基础上,考虑减少防治费用与缩短工期。1、明沟、盲沟排水。2、降水:根据含水层特点及基坑开挖深度可采用轻型井点或管井降水,根据工程降水的实际降深是否进入含水层可分为疏干降水
17、和减压降水。3、隔渗:采用竖向隔渗(落底式竖向帷幕)、水平隔渗或两者结合的周底隔渗。4、隔渗(悬挂式竖向止水帷幕)、降水和明沟排水相结合的综合治理。为保证某某某某商务核心区地下交通环廊工程结构施工的顺利进行,必须对场地承压水进行有效治理,某某地区近几年大量的成功经验表明,深井降水作为治理承压水是一项行之有效、质量便于控制的常用方法,根据设计文件要求,为确保坑底稳定,降低坑底承压水头高度,本方案采取深井降水措施治理该层承压水,同时在一级平台处设置集水井对上部层间水体进行疏干,以确保基坑开挖工作面的干燥及结构的顺利施工。3.4设计依据1、某某某某商务区核心区地下交通环廊工程岩土工程勘察报告;2、某
18、某中心岩土工程勘察报告;3、上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司提供的某某某某商务区核心区地下交通环廊工程基坑围护设计方案相关资料;4、湖北省基坑工程技术规程DB42/159-2004;5、供水管井设计技术规范GB50296-99;6、供水水文地质勘察规范GB50027-2001;7、建筑基坑支护技术规程JGJ120/99;8、供水水文地质手册;9、 “天汉深基坑设计软件”;3.5设计原则1、对于场区深层承压水采用深井降水进行处理,根据场区隔水顶板的埋深情况,对于基底已揭穿含水层顶板地段降水设计按疏干法考虑,基坑底板底尚未揭穿含水层顶板区域,降水设计按减压法考虑。2、根据毗邻某某中心既有边
19、坡的开挖状况,因上部2-2层及2-3层中富含层间水体,且水量稍大,恐其危及既有一级边坡的稳定性,故对场区的上层滞水及层间水体采用大口径集水井结构,采取浅井密布的原则对其进行集中抽排、疏干处理。3、综合该区地层特性及周边存有在建施工项目的特点,考虑利用某某中心项目的部分降水井,故在本基坑的外侧:南侧和北侧坡肩布置一排降水井,与某某中心已有降水井平面大致呈对称布设,确保降水施工的效果。4、及时降低下部承压水层的水头高度,防止基坑深挖过程中发生突涌现象;5、本次设计参数根据2010年7月场区抽水试验成果以及某某中心降水的实测资料综合进行确定,后期降水井施工过程中应注意成井地层的变化特征,并随时进行群
20、井抽水试验,以便进一步核定水文地质参数优化和调整设计方案。3.6基坑涌水量的估算计算方法:采用建筑基坑支护技术规程JGJ 120-99附录F中F.0.5公式,按均质含水层承压水潜水非完整井稳定流基坑涌水量考虑。计算公式:式中:Q基坑涌水量(m3/d); K含水层渗透系数(综合取值14.18m/d); M含水层厚度;R抽水影响半径(取值220m); S承压水降深;r0环形井点系统的引用半径;根据计算所得到的基坑涌水量:普挖至底板底时Q=37857.37m3/d=1577.39 m3/h;挖至泵房底板底时Q=40229.63m3/d=1676.23 m3/h。如果单井抽水量设计为50m3/h,并考
21、虑一定的安全储备,则共需的井数为35口。该方案技术合理,造价经济,避免了超降,有利于控制降水对周边环境造成的沉降影响。井位的实际布置情况详见“降水井平面布置图”。利用“天汉软件”进行多种井位与流量情况下的试算,以确定最合理的降水方案。经设计验算,该段根据周边环境条件,采取在基坑坡肩布置降水井29口(降水井间距30m左右),另利用某某中心既有降水井6口,能满足降深要求。 施工期间应根据承压水的水位、基坑开挖深度、开挖处的土层地质条件等因素综合考虑降水,在满足基坑不发生突涌的前提下,尽量少抽水。降水维持过程中,考虑不同地段开挖深度的不同,应根据挖土程序的需要及地下环廊主体的施工进度,合理调整抽水井
22、开启数量:可采用局部施工地段集中开启部分降水井,而适当关闭其它区域部分降水井,具体开启数量以现场实测水位降深加以控制调整。另对于上部杂填土中的滞水及粉质粘土、粉土夹层中的层间水体,为防止基坑开挖后,侧向出现淅土流砂的现象,诱发边坡垮塌基坑安全事故,采用在基坑一级平台处布置37口集水井(集水井间距17m左右),提前抽排疏干,保证基坑土方开挖及结构的顺利施工。3.7降水井、集水井深度及井结构3.6.1降水井、集水井的深度因抽取承压水的目的是为了降低承压水位,故在具体降水过程中要尽量减少抽水量,同时又要保证降水井的含砂量不超过有关规范要求。由于场区地质条件变化较大,结合场区实际地质条件,降水井采用中
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