降水工程设计及施工组织方案

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降水工程设计及施工组织方案

2岩土工程地质条件 1

4深井降水工程设计 1

低层多区建筑的机电安装工程施工方案4.1深井降水技术方案: 1

4.1.1基坑抗突涌验算: 1

4.1.2降水方案的选择: 1

4.2深井降水基坑出水量计算: 1

4.3降水井数量及布置: 1

4.4降水井结构设计: 1

4.4.3填砾与管外封闭: 1

4.5降水水位预测及水位观测孔布置: 1

4.5.1降水水位预测: 1

4.5.2水位观测孔布置与结构设计: 1

4.6降水辅助设施设计: 1

4.6.1排水系统: 1

4.6.2输电系统: 1

5.2准备阶段要求: 1

5.3降水井、水位观测孔施工要求: 1

5.3.1按《供水管井技术规范》(GB50296—99)规定及设计要求进行施工; 1

5.3.3井(孔)管安装: 1

5.3.4填砾与管外封闭: 1

5.4洗井与试验性抽水要求: 1

5.5排水含砂量要求: 1

6施工监测与降水维护 1

7降水对周边环境的影响 1

7.1地面沉降计算预测值: 1

7.2降水对周边环境的影响评价: 1

8周边打桩施工等对深井降水的影响及对策 1

XX项目包括钢铁码头、焦化区、炼铁区、一炼钢区、二炼钢区、2250mm热轧车间、1780mm热轧车间、2230mm冷轧车间、1700mm冷轧车间、铁路车站区等。一期工程按形成485万吨/年钢坯生产能力,建成2座7.63m焦炉、1台550m²烧结机和400万吨/年球团生产线、1座5500m³高炉、2座300t脱碳转炉、1座300t脱磷转炉和2250mm热轧、2230mm冷轧。

1.2.1占地面积大、地质情况复杂、处于新近吹填的海滩上。

1.2.2施工工期长,预计27个月。

1.2.3施工难度大、建造技术要求高。

根据冶金工业部勘察研究总院、北京爱地地质勘察基础工程公司和冶金工业部宁波研究院提供的《曹妃甸钢铁基地一期设计阶段岩土工程勘察报告书》,拟建厂区地层分为8层:

根据本区域可行性研究阶段岩土工程勘察报告,地层及分层的原则是按沉积年代、成因和岩性的分布及物理力学性质确定主层,然后再将各主层中的夹层编为亚层,各层土的编排顺序及参数见下表:

地基土承载力特征值fak(界限值)KPa

压缩模量Es(界限值)MPa

亚层编号:1.粘土;2.粉质粘土;3.粉土;4.粉砂;5.细砂;6.中砂;

例如:⑤-3代表⑤层粉土透镜体。

鉴于拟建场地表层吹填大面积粉细砂,吹填厚度4~6m,吹填土有不均匀性、欠固结、承载力低且易液化的不良特性。第③层为液化土层,液化指数为0.10~58.46,中等液化。

区域内海水深度在0.0~9.35m之间,地下水与海水相通,水位变化与潮汐变化有一定联系,主要受涨落潮控制,水位变化幅度也受涨落潮控制,同时围海造地也对地下水位的变化有所影响。

根据水质分析结果,海水对混凝土具有中等腐蚀性:对钢结构具有中等腐蚀性;对钢筋混凝土结构中钢筋在长期浸水下,具有弱腐蚀性,在干湿交替下,具有强腐蚀性。

2.3场地及地基的地震效应:

据中国地震局[中震安平(2001)3号]对“京唐港曹妃甸港区地震安全性评价报告”的批复,确认工程场地地震基本烈度为7度。

4.1深井降水技术方案:

4.1.1基坑抗突涌验算:

依抗承压水突涌计算基坑底下隔水顶板土体最小厚度理论公式:

坑底至承压含水层顶板的土体厚度(m);

D范围内土的平均天然重度(取);

坑底突涌抗力分项系数,~1.2。

即旋流池基坑底至下层承压含水层顶板的土体最小厚度不得小于25.44m,而勘察表明(以A3028号钻孔为例),旋流池基坑底至下层承压含水层顶板土体厚度为51.65~30.00=21.65m,因此基坑底产生承压水突涌是必然的。

根据旋流池基坑开挖深度、含水层特征、工程环境、施工工期,场地类型的复杂程度及降水深度多方面考虑,坑底突涌抗力分项系数取1.1时。

,即,那么,需降低承压水水位为:

4.1.2降水方案的选择:

对于深井降水,又可依据降水深度,施工要求及对基坑周边环境影响程度,采取减压降水和疏干降水两种降水技术方法。

4.1.2.1减压降水:

减压降水是将承压含水层水头降低到某一深度,以减小承压水水头压力,防止并避免基坑底产生承压水突涌,保证基坑施工安全。这类降水降低承压水水位幅度小,基坑降水排水量不大,需布置的降水井数量较少,抽降水引起地面沉降影响范围和沉降量也较小,因此工程造价较省。

4.1.2.2疏干降水:

疏干降水是将承压含水层水头降低至基坑底以下,虽然可防止坑底承压水突涌,有利于基坑施工的干作业,但因其水位降幅较大,基坑总排水量大,需布置的降水井数量多,工程投资增大,且抽降水引起地面沉降影响范围和沉降量要比减压降水大,如遇基坑周边建(构)筑物及地下管线密集的严峻环境条件,还需采取必要的应急措施,来预防降水对环境和邻近建(构)筑物、地下管线造成的危害。

以上两种降水技术方法,经多方面比较,采用疏干降水技术方法,既可保证基坑施工安全,又可减小降水对环境的影响,同时节省工程投资。

4.2深井降水基坑出水量计算:

深井降水基坑出水量计算可根据地下水类型、补给条件,降水井的完整性以及基坑面积、形状、降水深度、布井方式等因素,合理选择计算公式,来进行计算。

旋流池基坑形状为圆形,直径29m,基坑平面面积660.52m2,坑深35m,属小面积的超深基坑。基坑降水采用减压降水方案,设计动水位深度21.0m,水位降11.7m,基坑出水量计算有坑内布井和坑外布井两种计算方法。

采用坑内布井,由于基坑面积小,降水井较密集,减小了基坑开挖和结构施工的作业面,虽然坑内布井可减少降水井数量和降低工程造价,然而,也存在不利因素:⑴密集的降水井减小作业空间,影响机械施工;⑵随着基坑开挖深度的加深,坑内降水井井管临空裸露高度愈大,当基坑开挖至坑底时,井管裸露临空高度达35m,如井管不加支撑固定,一旦遇机械操作稍有不慎,碰撞井管时,后果则不堪设想,将危及施工和基坑的安全。⑶诸多降水井在旋流池结构施工需要封井,既影响施工进度,又增加工程造价。

两种布井形式比较,我们认为坑外布井不仅安全可靠,对基坑开挖与结构施工及工期也有利,故建议采取坑外布井形式。

坑外布井,考虑到地下连续墙施工有一定的作业面,降水井拟在地下连续墙外围成圆形等距离布置,降水井距基坑中心20m。基坑出水量按“大井”法承压完整井公式计算:

基坑降水出水量();

导水系数,按勘察建议,取;

基坑中心水位降,按上述抗突涌验算,取);

降水期间影响半径,取(m);

=2918.2()

4.3降水井数量及布置:

根据水文地质勘察结果,取干扰井群单井出水量,则需降水井数量为:

考虑到旋流池基坑施工期较长,且应有1~2口井作备用,故降水安全系数m取1.2,则设计降水井数量为(口)。

由于基坑降水改变了地下水的渗流场,加之场地地层岩性的非均质和各向异性,为确保基坑坑内承压水水位降深能达到设计要求,以及有利于基坑开挖和结构施工,设计在基坑地下连续墙外围沿圆形等距离布置降水井12口,井间距10.472m,在基坑中心布置降水井1口。

在基坑中心布置1口降水井的目的是:坑内布井在初勘降水阶段可作为水位观测孔使用,在坑外降水井投入降水运行后,利用坑内降水井进行水位跟踪监测,随时预报坑内水位降深,以利于基坑开挖施工,如若坑外12口降水井尚不能将基坑内承压水水位降深到设计水位降要求时,可将基坑内降水井投入降水运行,以确保基坑最终水位降能满足设计要求,并作为一种应急措施。

4.4降水井结构设计:

降水井井身结构系依据降水地段地质岩性构成、水文地质条件、钻孔工艺、施工要求及有关规范规定设计。管井深度与过滤管安装深度以开采含水层(段)的埋深、厚度、渗透性、富水性及其出水能力等因素来综合确定,经场地岩土工程和水文地质专门勘察表明:埋藏在旋流池基坑底下面的含水层,以粉质粘土为主含氧化铁、云母、铁锰结核,具有水平层,加粘土、粉土、砂薄层,呈互层状。孔径和井管管径则按反滤层厚度,排水含砂量要求及安泵深度,泵型决定,综合考虑上述因素。

降水井钻探孔径900mm,孔深91m,其中底部1m预留沉淀槽。

降水井采用钢质焊缝井管(直缝),壁厚6~7mm,上部实管(即无孔管)与下部滤管同径,为305mm(内径),滤管为穿孔(条形孔)、垫筋、缠丝(丝距0.75~1.0mm)过滤器,孔隙率30%,管外包14~20孔数尼龙网,过滤器长15m,设置深度75~90m,过滤器底部设长1m沉淀管,上部井管管顶伸出地面0.3m。

4.4.3填砾与管外封闭:

自孔底至孔深50.0m的承压含水层深度段环填石英圆砾,以形成良好的人工反滤层。在中粗砂层段填1~3mm和3~5mm混合砾料,在粉细砂及以上粉性土层段填φ1~3mm砾料,孔深50.0m以上层段,先环填高度5.0m粘土球,继填粘土至孔口,以进行管外封孔。封孔目的是将上层潜水与下部承压水封隔,以避免潜水被疏干后排水固结引起地面过大沉降。

4.5降水水位预测及水位观测孔布置:

4.5.1降水水位预测:

4.5.1.1基坑内水位降预测:

基坑降水期间,坑内任意点处的水位降可视为群井在该点水位降叠加,并以此预测降水水位。

水位降预测采用公式为:

基坑内、外任意距离处水位降(m);

降水期间影响半径,取(m);

降水井至坑内任意点的距离(m)。

,满足设计水位降11.70m要求。

4.5.1.2基坑外水位降预测:

基坑外任意点处的水位降仍可视为群井在该点水位降叠加,并采用上述公式计算,计算结果,在基坑外不同距离处的水位降见下表:

距基坑中心距离 (m)

4.5.2水位观测孔布置与结构设计:

4.5.2.1水位观测孔布置:

a水位观测孔布置目的:

⑴了解降水过程中基坑内外承压水水位随时间和距离的变化规律;

⑵了解降落漏斗的分布及扩展规律;

⑶及时掌握地下水的动态规律,为信息法施工提供依据;

⑷为合理预测地面及邻近建(构)筑的沉降提供数据。

以基坑内降水井兼作水位观测孔,以观测坑内承压水位随降水井排水量、降水时间的动态变化,根据施工情况调配降水井运行数量和排水量,掌握水位降与排水量、时间的相关关系。

根据基坑周围其它施工情况,选择在基坑外的一侧布置水位观测孔3个,分别距最近降水井20m、40m、80m,要求水位观测孔有一定的水位降,坑外布置水位观测孔主要目的是了解降落漏斗的分布范围及扩展规律。

CNAS-RC04:2020 认证机构认可收费管理规则.pdf4.5.2.2水位观测孔结构设计:

坑内水位观测孔因兼作水位观测和降水井使用,其结构设计按降水井进行。

孔深90m,与降水井孔深同步,孔径500mm。

采用φ100钢质直缝焊管,上部实管与下部滤管同径。滤管为梅花形穿孔管(孔眼直径φ10,孔隙率15%),外包孔数16尼龙网,安装深度80~90m。滤管上部实管长80.3m,管顶伸出地面0.3m。

自孔底至孔深50m深度段,环填1~3mm和3~5mm混合石英圆砾,孔深50m以上深度段,先填5m高度粘土球,再填粘土至孔口。

4.6降水辅助设施设计:

基坑开挖期间,降水排水量将达3000m3/d,抽排的地下水需通过排水系统排入下水道流走,防止地下水回灌淹没施工场地。排水系统一是在基坑外围砌排水沟,排水沟以红砖砌成,采用水泥砂浆抹面、排水沟尺寸500×500,排水沟总长约160m,排水沟出口至下水道入口,排水沟砌修时应有一定的坡降,为掌握降水运行期间,基坑抽排水量的变化,在排水沟出口附近安装堰板,定期进行量测,以建立排水量与水位埋深的关系。另一是将水泵抽排的水通过各水泵出水胶管排入排水沟中。

降水井施工和降水运行电源功率200KW/h。为确保降水运行期间连续正常供电,另在施工现场备发电机一台,功率120~160KW/h。

按项目管理要求组织施工CJT508-2016 污泥脱水用带式压滤机,实行项目经理负责制,配备有经验的施工技术管理人员组成项目管理班子,指挥协调工程施工,并按基坑降水质量达标要求,由主任工程师或专业工程师进行技术监督与管理把关,管理班子下设技术组、钻井组、洗井安泵组、抽降水值班组、电工组、安全保卫行政管理组等组成基坑降水疏干组织。

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