水利工程_某汽车站降水工程施工组织设计方案

一、工程概况（略）

二、设计有关参数

三、地质条件

四、降水目的

五、工作量布置依据及工作量

六、降水井构造与设计要求

七、成井（孔）施工工艺与技术要求

八、降水运行

九、投入主要机械设备

十、施工管理人员及劳动力配备

十一、附图表

一、工程概况（略）

二、设计有关参数

1. 拟建车站总长160.00m；
2. 两端头井宽为23.80m；
3. 主车道（标准段）宽为18.40m；

4、车站结构采用钢筋混凝土地下连续墙加钢支撑的围护结构，连续墙刃脚深：

1. 端头井为26.00m左右，相应绝对标高为-22.81m；
2. 标准段为23.00m左右，相应绝对标高为-19.81m；

5、根据设计要求，本工程的结构施工（包括挖土施工），采用明开挖顺序法施工。基坑开挖深度分别为：

(1)主体通道（标准段）：开挖深度为12.48～12.74m，基底绝对标高为-9.29～-9.55m;

(2)西端头井：开挖深度为14.25m左右,基底绝对标高为

-11.06m;

(3)东端头井：开挖深度为14.57m左右,基底绝对标高为

-11.38m;

(4)出入口开挖深度8.00m左右，基底绝对标高为-4.81m,

出入口开挖深度相对较浅。故本次降水不考虑布置降水井。

6、本方案采用地面绝对标高为+3.19m。

三、地质条件

（一）地层情况

（二）水文地质条件

1、根据上述地层情况，按其水文地质特性，地下水类型为潜水型，地下水位主要受大气降水、蒸发的影响的而变化，地下水位平均深度为0.50～0.70m左右，相应的绝对标高为+2.50m左右。

2、由于受钻探孔深度的限制性，在地表以下40m的范围内未钻见上海地区普遍分布的第⑦层砂质粉土及粉细砂层（第Ⅰ含水层），故没有本场地承压含水层的水文地质资料，因此，只能参考区域的水文地质资料。经查本场地的第⑦层承压含水层顶板的埋藏深度一般在45m以下。其渗透系数K值一般在10^-4～10^-3cm/s的范围内，按其特性属透水性较好的含水层，承压水水头高度一般在地表以下8.00～10.00m左右，其相应的绝对标高为-5.00～-8.00m左右。

四、降水目的

根据本工程的基坑开挖及基础底板结构施工的要求，本次降水的目的：

1、通过降水及时疏干开挖范围内土层的地下水，使其得以压缩固结，以提高土层的水平抗力，防止开挖面的土体隆起。

2、在基坑开挖施工时做到及时降低连续墙内基坑中的地下水位，保证基坑的干开挖施工的顺利进行。

1. 对本场地基坑底部发生突涌的可能性作出评价。

五、工作量布置依据及工作量

（一）基坑底突涌的可能性评价

1、基坑底板稳定性评价条件：承压水上覆不透水层的厚度H应满足下式要求：

H·≥F_s·γ_w·h /γ_s

式 中：

H — 承压水上覆不透水层的厚度（m）,基坑底板深度为19.00m，承压含水层的顶板深度为28.50m，则：H = 9.50m;

γ_s — 基坑底以下不透水层的土的加权平均重度（KN/m³）,取18.15 KN/m³；

h — 承压水头高于承压含水层顶板的高度（m），承压含水层的顶板深度为45.00m，承压水头高度取地表以下10.00m，则：h = 45.00 - 10.00 = 35.00m；

γ_w — 水的重度（KN/m³），取10KN/m³；

F_s — 安全系数，一般为1.0～１.2,取1.1；

2、评价结果：

H ≥ 1.10×10.00 × 35.00 / 18.15 = 21.20m；

3、评价结果分析

根据上述验算结果分析：当本工程基坑开挖至地表以下15.00m左右时，若上覆承压水不透水层的厚度大于21.20m时，基坑底不会发生突涌，而本工程的上覆不透水层的厚度要大于30m，故基底是稳定的，因此，本工程对承压水可不考虑采取减压抽水措施。

（二）降水井工作量布置依据

1、基坑内抽水量的估算

1） 地下水容积储存量的计算：

计算式： W = μ·V 或 W = μ·A·h

式 中：

W— 容积储存量 (m³)

V — 含水层体积 (m³)，V = 基坑面积A×降水深度h（即潜水静止水位至基坑底板以下1.00m）；

μ­­­­­— 含水层的给水度（粉砂与粘土给水度经验值 为 0.10～0.15 ）(供水文地质手册第二册)，本次根据上部土层的性质取：μ= 0.10。

a.基坑面积（A）计算

① 东端头井面积：320.92m²；

ⅱ ② 西端头井面积：320.92m²；

ⅲ ③ 主车道面积：2436.16m²；

基坑面积A = 3078m²。

b.降水深度（h）计算

h = 基坑开挖平均深度13.60m + 1.00m - 静止水位0.50m

= 14.10m。

由上述参数计算地下水容积储存量如下：

W = μ·A·h = 0.10×3078×14.10 = 4340m³。

2） 地下水垂直补给量的计算：

计算式： Q_j = k_Z·A·I

式 中:

Q_j­­­­­ — 地下水垂直补给量（m³/d）；

k_Z­ — 垂直渗透系数（m/d），粘性土的渗透系数根据经验取0.05m/d(供水水文地质手册第二册)；

A — 迳流补给断面积 (m²)，即基坑面积；

I­­­­­ — 水力坡度，I­­­­­ =（h₂ - h₁）/ L，其中：

h₁ — 下伏含水层水头高度（m），根据经验取地表以下10.00m；

h₂ — 基坑底板的深度（m），取平均深度13.60m；

L — 补给含水层顶板至基坑底板的距离(m)；

取10.40m；

则：水力坡度I =（13.60-10.00)/10.40 = 0.35；

由上述参数计算地下水垂直补给量Q_j如下：

Q_j = K_z·A·I = 0.05×3078×0.35 = 54m³/d。

3） 基坑抽水量的确定原则

本基坑的出水量主要包括地下水的储存量、地下水的垂直补给量与降雨量，由于对降雨量目前无资料估测，且根据上部潜水含水层的透水性较弱的特性，在短时期内因降雨渗入地层内的渗入量不会很多，因此，本次对基坑的抽水量确定、井数设计与抽水泵的选择只考虑地下水的储存量与垂直补给量，对于降雨量的排出，采用明排水的施工措施来解决。

2、坑内降水井数量的布置

n = A / a_井

式 中：

n— 井数(口)； A— 基坑降水面积 (m²)；

a_井— 单井有效抽水面积 (m²)；根据我公司的降水施工经验在上海地区第⑦层以上的以粘性土为主的潜水含水层的特性单井有效抽水面积a_井一般为150 m²～250m²，取200m²；

即：n = A / a_井 = 3078 / 200 = 15.39 则拟定16口。

3坑内降水井工作量设计结果分析

1）由上述计算结果的数据如下：

① 地下水容积储存量W = 4340m³；

② 地下水垂直补给量Q_j = 54m³/d；

③ 降水井16口；

2）抽水量计算

当选用QDX3-20-0.75型流量为3.0m3/h的潜水泵抽水时：

每天抽水量Q_抽= 3×16×24 = 1152m³；

其中包含每天的垂直补给量Q_j = 54m³/d，

因此每天抽取地下水的储存量W_抽为：

W_抽= Q_抽 - Q_J×1天 = 1152 – 54 = 1098m³

3）抽水天数计算

抽水天数 t= 总储存量W ÷ 每天抽取的储存量W_抽

= 4340÷1098 = 4天

4）从以上计算结果可知：当16口降水井全部抽水时，4天后就能将基坑内的地下水疏干，但由于本场地的潜水含水层的渗透性较差，地层内每天的出水量难以满足每台泵72m³/d的抽水能力的要求，即每台泵的抽水将是间续抽水，因此按每天抽水12个小时计，则经抽水8天后基坑内的地下水即可疏干，因此,上述布置的井数完全能满足本次基坑的干挖土施工的要求。

（三）工作量布置

根据本次降水目的与要求、水文地质条件及基坑开挖的深度等因素，并对本工程基坑内的地下水的出水量进行了计算以及对基坑底板突涌的可能性进行了评价验算，本次降水工作量的布置只在基坑内布置疏干降水井，不需布置减压抽水井。疏干降水井布置如下：

共布置16口降水井，详见“降水井平面布置图”（图1）。

1、主体通道：布置12口降水井，井深17.00m，见“降水井结构图”（图2）；

2、东、西端头井：布置4口降水井，井深19.00m,见“降水井结构图”（图3）；

六、降水井构造与设计要求

1、井口：井口应高于地面以上0.50m，以防止地表污水渗入井内，一般采用优质粘土或水泥浆封闭，其深度不小于4.00m；

2、井壁管：井壁管均采用焊接钢管，井壁管直径为φ250mm；（内径）；

3、过滤器（滤水管）：采用桥式滤水管，滤水管外均包一层30目～40目的尼龙网，滤水管的直径与井壁管的直径相同；

4、沉淀管：沉淀管主要起到过滤器不致因井内沉砂堵塞而影响进水的作用，沉淀管接在滤水管底部，直径与滤水管相同，长度为1.00m，沉淀管底口用铁板封死；

5、填砾料（绿豆砂或瓜子片）：

从井底向上至地表以下10.00m围填瓜子片，在瓜子片围填面以上围填颗粒磨圆度较好的4^#砂（绿豆砂），填至地表以下3m；

6、填粘性土封孔：在绿豆砂的围填面以上采用优质粘土围填至地表并夯实，并做好井口管外的封闭工作；

7、各井的结构及过滤器的安装部位见“降水井结构图（图2～图3）。

七、成井（孔）施工工艺与技术要求

成孔施工机械设备选用QJ150-1型工程钻机及其配套设备。采用正循环回转钻进泥浆护壁的成孔工艺及下井壁管、滤水管，围填填砾、粘性土等成井工艺。成井工艺流程如下：

1、测放井位：根据降水井平面布置图测放井位，当布设的井点受地面障碍物或施工条件的影响时，现场可作适当调整；

2、埋设护口管：护口管底口应插入原状土层中，管外应用粘性土和草辫子封严，防止施工时管外返浆，护口管上部应高出地面0.10m～0.30m；

3、安装钻机：机台应安装稳固水平，大钩对准孔中心，大钩、转盘与孔的中心三点成一线；

4、钻进成孔：开孔孔径为φ500mm，一径到底。钻进开孔时应吊紧大钩钢丝绳，轻压慢转，以保证开孔钻进的垂直度，成孔施工采用孔内自然造浆，钻进过程中泥浆密度控制在1.10～1.15，当提升钻具或停工时，孔内必须压满泥浆，以防止孔壁坍塌；

5、清孔换浆：钻孔钻进至设计标高后，在提钻前将钻杆提至离孔底0.50m，进行冲孔清除孔内杂物，同时将孔内的泥浆密度逐步调至1.10，孔底沉淤小于30cm，返出的泥浆内不含泥块为止；

6、下井管：管子进场后，应检查过滤器的缝隙是否符合设计要求。下管前必须测量孔深，孔深符合设计要求后，开始下井管，下管时在滤水管上下两端各设一套直径小于孔径5cm的扶正器（找正器），以保证滤水管能居中，井管焊接要牢固，垂直，下到设计深度后，井口固定居中；

7、填砾料（绿豆砂或瓜子片）：填砾料前在井管内下入钻杆至离孔底0.30m～0.50m，井管上口应加闷头密封后，从钻杆内泵送泥浆进行边冲孔边逐步调浆使孔内的泥浆从滤水管内向外由井管与孔壁的环状间隙内返浆，使孔内的泥浆密度逐步调到1.05,然后开小泵量按前述井的构造设计要求填入砾料，并随填随测填砾料的高度。直至砾料下入预定位置为止。

8、井口封闭：为防止泥浆及地表污水从管外流入井内，在地表以下回填3.00m厚粘性土止水，或采用水泥浆封孔。

9、洗井：在提出钻杆前利用井管内的钻杆接上空压机先进行空压机抽水，待井能出水后提出钻杆再用活塞洗井，活塞必须从滤水管下部向上拉，将水拉出孔口，对出水量很少的井可将活塞在过滤器部位上下窜动，冲击孔壁泥皮，此时应向井内边注水边拉活塞。当活塞拉出的水基本不含泥砂后，可换用空压机抽水洗井，吹出管底沉淤,直到水清不含砂，为止。

10、安泵试抽：成井施工结束后，在降水井内及时下入潜水泵与接真空管、排设排水管道、地面真空泵安装、电缆等，电缆与管道系统在设置时应注意避免在抽水过程中不被挖土机、吊车等碾压、碰撞损坏，因此，现场要在这些设备上进行标识。抽水与排水系统安装完毕，即可开始试抽水。先采用真空泵与潜水泵交替抽水，真空抽水时管路系统内的真空度不宜小于-0.06MPa，以确保真空抽水的效果。

11、排水: 洗井及降水运行时应用管道将水排至场地四周的明渠内，通过排水渠将水排入场外市政管道中。

八、降水运行：

1、试运行

1）试运行之前，准确测定各井口和地面标高、静止水位，然后开始试运行，以检查抽水设备、抽水与排水系统能否满足降水要求。

2）成井施工阶段应边施工边抽水，即完成一口投入降水运行一口，力争在基坑开挖前，将基坑内地下水降到基坑底开挖面以下1.00m深。水位降到设计深度后，即暂停抽水，观测井内的恢复水位。

2、降水运行

1）基坑内的降水井应在基坑开挖前二十天进行，做到能及时降低连续墙内基坑中的地下水位；

2）降水井抽水时，潜水泵的抽水间隔时间自短至长，每次抽水井内水抽干后，应立即停泵，对于出水量较大的井每天开泵的抽水的次数相应要增多。

3）降水运行过程中，做好各井的水位观测工作，及时掌握地下水位的变化情况。

4）降水运行期间，现场实行24小时值班制，值班人员应认真做好各项质量记录，做到准确齐全。

5）降水运行过程中对降水运行的记录，应及时分析整理，绘制各种必要图表，以合理指导降水工作，提高降水运行的效果。降水运行记录每天提交一份，对停抽的井应及时测量水位，每天1～2次；

3、降水运行技术措施

1）做好基坑内的明排水准备工作，以防基坑开挖时遇降雨能及时将基坑内的积水抽干；

2）电缆线，配电箱的排设与安装，布置要合理，不影响挖土施工作业。

3）降水运行开始阶段是降水工程的关键阶段，为保证在开挖时及时将地下水降至开挖面以下，因此在洗井过程中，洗井完一口井即投入一口，尽可能提前抽水。

4）降水的设备（主要是潜水泵与真空泵）在施工前及时做好调试工作，确保降水设备在降水运行阶段运转正常。

5）降水运行阶段应经常检查泵的工作状态，一旦发现不正常应及时调泵并修复；

6）降水运行阶段应保证电源供给，如遇电网停电，有关单位须提前两个小时通知降水施工人员，以便及时采取措施，保证降水效果及施工安全。

九、投入主要机械设备

十、施工管理人员及劳动力配备

十一、附图表：

1、降水井平面布置图 图1

2、降水井结构图 图2～图3

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