邕江ii級階地邊緣地帶管井降水的設(shè)計與施工

邕江Ⅱ級階地邊緣地帶管井降水的設(shè)計與施工[摘要]本文介紹的是廣西南寧邕江Ⅱ級階地邊緣地帶,高層基礎(chǔ)采用管井降水施工工藝,經(jīng)濟、實惠,取得了較好降水效果,為同類工程的施工提供參考。[關(guān)鍵詞]地質(zhì)管井降水水文觀測1工程概況南寧市仁德房地產(chǎn)開發(fā)有限責(zé)任公司開發(fā)的“金鳳凰·南湖御景”工程，框剪結(jié)構(gòu)，地上31層（高99.6米），地下2層，總建筑面積95592m2,基坑開挖面積7200m2。該工程東距南湖約800m，北距邕江約2Km，位于教育路與桃源路交匯處。（見圖一）該工程由江蘇南通六建建設(shè)集團有限公司總承包施工，降水分項工程由中南勘察基礎(chǔ)工程總公司分包施工。2工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件2.1工程地質(zhì)條件（見圖二）場地位于邕江Ⅱ級階地邊緣地帶，上覆土層除新近形成的人工填土①外，第四系地層分布規(guī)律為粘性土－粉土－砂類土－碎石土，下伏地層為第三系湖相沉積的泥巖。第四系與第三系地層呈角度不整合接觸。場地巖土層自上而下分布為：（1）填土①：雜色，稍濕～濕。以粘性土為主構(gòu)成，為新近人工填土，結(jié)構(gòu)松散，尚未完成自重固結(jié)，含少量有機質(zhì)、局部混碎磚、瓦片等建筑垃圾及少量生活垃圾。層厚0.20～2.80m，平均層厚0.91m。該層普遍分布，厚度不大，屬高壓縮性土。（2）粘土②：灰黃色，呈硬塑狀，局部堅硬。含少許鐵錳質(zhì)，粘性好，干強度高，韌性高，切面光滑。層厚1.30～5.20m，平均層厚3.65m。該層普遍分布，厚度較均勻，屬中等偏低壓縮性土。（3）粉質(zhì)粘土③：褐黃色、黃色，稍濕，呈硬塑狀，局部可塑。含鐵錳質(zhì)氧化物，局部夾粉土薄層。粘性稍差，均質(zhì)。稍有光澤，干強度中等，韌性一般，稍具砂感，無搖振反應(yīng)。層厚1.10～7.00m，該層在場地內(nèi)普遍分布，屬中等壓縮性土。（4）粉土④：灰色，稍密，飽和，含鐵錳質(zhì)，局部混雜粉砂，稍具粘性。砂感重，偶見朽木。搖振反應(yīng)中等，光澤，干強度低，韌性低。層厚1.40～7.70m，平均層厚4.74m。該層在場地內(nèi)均有分布，屬中等偏高壓縮性土。（5）粉砂⑤：黃色、灰黃色，稍濕，呈松散狀。成分為石英質(zhì)，局部夾薄層粉土。0.5～0.25mm的顆粒含量為4.4～11.5％；0.25～0.075mm的顆粒含量為45.5～57.5％。＜0.075mm的顆粒含量為31～49.7％。不均勻系數(shù)為14～60，曲率系數(shù)為5.09～26.34。該層在局部地區(qū)出現(xiàn)，層厚0.80～5.00m，平均2.47m。屬中等偏高壓縮性土。（6）圓礫⑥：灰色，灰黃色，稍密～中密，含水。母巖成分為石英巖和硅質(zhì)巖等，呈亞圓形，粒徑一般為2～3cm，磨圓度較好。卵石含量占19.5～35.1％，不均勻系數(shù)為16～26，曲率系數(shù)為1.25～3.86，空隙中局部充填粘性土，主樓底部圓礫層自北西向南東變?。ū蔽鞣较蚝穸葹?2.00～20.10m；南東方向厚度為7.80～9.90m）。層面標(biāo)高65.10～66.50m。層厚7.80～20.10m，平均層厚10.39m。該層分布于整個場地，屬低壓縮性土。（7）粉砂質(zhì)泥巖⑦：褐灰、灰色，硬塑。呈強風(fēng)化狀，屬極軟巖。土質(zhì)細膩，切面光滑。該層厚0.70～6.90m，平均厚度2.72m。分布于整個場地，屬低壓縮性極軟巖。（8）粉砂質(zhì)泥巖⑧：灰色，堅硬。呈中風(fēng)化狀。泥質(zhì)膠結(jié)，中～厚層構(gòu)造。含白色鈣質(zhì)結(jié)核，夾薄層粉砂巖及泥巖，分布于整個場地。（9）煤⑨：黑灰色，黑色。呈硬塑狀，層狀構(gòu)造，劣質(zhì)煤，污手，光澤暗淡，遇水易軟化，該層呈條帶狀、透鏡狀分布于粉砂質(zhì)泥巖⑦、⑧中。層厚0.20～2.10m，平均厚度0.52m，具中壓縮性。2.2水文地質(zhì)條件南寧處低緯度地區(qū)，全年受海洋暖濕氣流和北方變性冷氣團的交替影響，是國內(nèi)降水較多的地區(qū)，屬亞熱帶季風(fēng)氣候。雨量季節(jié)分配有明顯的季風(fēng)氣候特點，每年雨季為4～9月，旱季為12～2月。多年降雨量在937～2277mm之間（平均降雨量1298mm）。根據(jù)《巖土工程勘察報告》，地下水上層主要為埋藏于上部填土中的上層滯水，受大氣降水及地表水補給。下層主要為賦存于下部粉細砂及圓礫層孔隙型承壓水，其上為粘土相對隔水層，含水層頂部有一粉土弱透水層。主要含水層圓礫層厚度8.0～16.6m，地下水初見水位多見于圓礫層頂板，標(biāo)高在64.60～65.30m之間，靜止水位高程在65.10～66.50m之間，壓力水頭高度約1～3m。該場地地下水位受邕江水位升降影響而變化，據(jù)南寧市水文地質(zhì)觀測資料，該階地水位變幅在5～7m之間，豐水期地下水最高水位標(biāo)高可達70.40m。根據(jù)室內(nèi)水質(zhì)分析結(jié)果，場地地下水及地表水對混凝土無腐蝕性作用；對鋼結(jié)構(gòu)存在弱腐蝕性。3地下水控制本工程地下水控制采用管井降水，管井為完整井，根據(jù)廣西綜合建筑設(shè)計研究院提交的場地水文地質(zhì)勘察報告，地下水靜止水位高程為65.10～66.50m。根據(jù)2006年3月5日進場施工4口水文觀測井，于2006年3月8日測得水位在67.32～67.64m之間，平均水位為67.40m?；拥赘叱?6.20m（相對±0.000為：-9.30m），地下水位須降深1.2m以上，才能滿足基坑底板施工的需要；局部電梯井板底高程62.8m（相對±0.000為：-12.70m），地下水位須降深4.6m以上，才能滿足基坑電梯井施工的需要。4管井的設(shè)計4.1管井降水設(shè)計4.1.1、工程特點該工程基坑開挖深度約9.0～12.0m，底板置于粉土、粉砂層。（詳見圖二）該工程周邊環(huán)境復(fù)雜，建筑物較多，且多為天然地基，但地下水降深幅度較小，水位降深漏斗平緩，因此降水對周邊環(huán)境影響較小。但由于粉土、粉砂層中飽和水，在基坑支護土釘施工過程中，可能會出現(xiàn)粉土、粉砂隨承壓水一起從土釘孔中涌出，地層穩(wěn)定性遭到破壞，為避免基坑變形，應(yīng)先降水一定時間后，再進行該層土釘支護施工。基坑開挖充分利用枯水季節(jié)，降水施工完成后，應(yīng)抓緊基坑開挖和基礎(chǔ)施工。本基坑涌水量大，而含水層厚度變化較大，必須對各降水井點的位置及單井出水量精心設(shè)計，以達到最佳降水效果。4.1.2、抽水試驗為了確定地層滲透系數(shù)，在現(xiàn)場布置一口抽水試驗井及4口水文觀測井（見圖三）。2006年3月17日至18日，經(jīng)過抽水觀測，取得水文觀測數(shù)據(jù)如下：井號S1G1G2G3G4抽水前穩(wěn)定水位位(m)67.3267.3867.3667.6467.42抽水后穩(wěn)定水位位(m)54.8864.0665.9466.5466.49降深(m)12.443.321.421.100.93注：S1：抽水試驗井編號；G1～4：水文觀測孔編號；主井抽水量：50m3/h，出水量Q=1200m3/d。運用相關(guān)規(guī)范公式，經(jīng)計算得圓礫層平均滲透系數(shù)K=14.66m/d，影響半徑R=120m。4.1.3管井降水設(shè)計參數(shù)選取2006年3月8日正值枯水季節(jié)，測得地下水穩(wěn)定水位高程為67.4m（相對±0.00為-8.1m），考慮基坑土方、支護及樁基礎(chǔ)施工、樁基礎(chǔ)驗收、承臺及地下室底板施工時間，基坑施工將在7、8月份進行，將遇南寧豐水期，據(jù)南寧市水文地質(zhì)觀測資料，豐水期地下水最高水位標(biāo)高可達70.40m。結(jié)合現(xiàn)測水位，在豐水季節(jié)施工時，水位提高按2m考慮，預(yù)估6、7、8月份豐水期水位達到69.4m（相對±0.00為-6.1m）。根據(jù)設(shè)計圖紙、巖土工程勘察報告、抽水試驗結(jié)果及相關(guān)規(guī)范，基坑安全等級為一級，重要性系數(shù)為1.3。提該場地圓礫層滲透系數(shù)K＝15m/d，影響半徑R=120m，場地地面高程75.5m，基坑開挖深度12.7m（高程62.8m），依據(jù)勘察報告，取含水層頂板標(biāo)高65m，含水層底板標(biāo)高：46m，則含水層厚度取19m，考慮基礎(chǔ)施工需要，地下水超降深度：0.8m，降水后施工時水位高程為62.0m。管井降水設(shè)計期限（具體抽水時間）取決于該工程±0.00以下的施工時間。4.1.4、管井降水設(shè)計計算預(yù)估6、7、8月份豐水期水位達到69.4m（相對±0.00為-6.1m）。該工程基坑開挖深度9～12m，則在基坑開挖時應(yīng)進行降水降壓處理。針對該基坑工程降水問題進行分析，采用“天漢”系列基坑工程設(shè)計軟件進行計算。4.1.4.1天漢降水CAD(2003.2)輸入文本信息安全等級：一級重要性系數(shù):1.3降深等值線控制間距：0.5m沉降等值線控制間距： 2mm基坑內(nèi)網(wǎng)格控制間距： 2m基坑外網(wǎng)格增長比例： 1.2鉆孔優(yōu)化控制網(wǎng)邊界控制間距：50m4.1.4.2降水控制參數(shù)滲透系數(shù)：15m/d地面標(biāo)高: 75.5m開挖深度: 12.7m基底標(biāo)高: 62.8m當(dāng)前水位: 69.4m超降深度: 0.8m水位常年變幅: 0m含水層頂板標(biāo)高:65m含水層底板標(biāo)高:46m含水層厚: 19m4.1.4.3降水井參數(shù)降水井總數(shù): 11口序號 X坐標(biāo)(m) Y坐標(biāo)(m) 泵量(T/d) 影響半徑(m) 井深(m)1 28.4 85.6 1200 150 252 80.2 86.2 1200 150 253 98.8 64.0 1200 150 254 98.0 36.8 1200 150 255 99.0 16.0 1200 150 256 50.6 16.0 1200 150 257 17.0 15.6 1200 150 258 0.2 31.2 1200 150 259 -7.8 77.6 1200 150 2510 23.4 54.8 1200 150 2511 69.4 54.6 1200 150 254.1.4.4回灌井參數(shù)回灌井總數(shù): 0口4.1.4.5觀測井參數(shù)觀測井總數(shù): 0口4.1.4.6地層信息鉆孔總數(shù): 1個序號 X坐標(biāo)(m) Y坐標(biāo)(m) 頂標(biāo)高1 0 0 224.1.4.7鉆孔信息鉆孔1 共6土層序號 土層厚(m) 壓縮模量(Mpa) 修正系數(shù)10.5 4 0.1624.0 11 0.1632.0 9 0.1647.5 7 0.16510.0 20 0.1663.0 4 0.254.1.4.8基坑邊線信息序號 X坐標(biāo)(m) Y坐標(biāo)(m)4.1.4.9場區(qū)分析范圍矩形序號 X坐標(biāo)(m) Y坐標(biāo)(m)左下點 -20.0 -20.0右下點 115.8 -20.0右上點 115.8 100.0左上點 -20.0 100.0經(jīng)計算，電梯井處降深可達9m左右，其它降深均在8m范圍內(nèi)，可滿足基坑開挖的要求。結(jié)合場地特點、平面布置、地質(zhì)情況，水井布置見圖四。4.2、單井結(jié)構(gòu)設(shè)計4.2.1.鉆孔直徑?800mm。4.2.2.井管利用外徑?273mm×8m無縫鋼管。過濾管采用圓孔式過濾器（孔隙率為30%），墊筋為?6mm鋼筋，包網(wǎng)采用40～60目尼龍網(wǎng)包二層，過濾管根據(jù)含水層厚度確定，沉砂管長度3m。4.2.3．投礫：投礫采用5～10mm圓礫。4.2.4．封孔：封孔材料為風(fēng)干粘土球（Ip>17）封填并分層搗實。部位為圓礫層與粉土層交結(jié)面。4.2.5.潛水泵：根據(jù)設(shè)計計算單井潛水泵泵量為：50m3/h；可根據(jù)各井含水層厚度的實際情況選擇泵量，潛水泵泵量應(yīng)在40～80m3/h。5、降水井的施工5.1降水井施工5.1.1、施工要求.1管井施工根據(jù)該場地地層條件必須選用反循環(huán)鉆進成孔。.2鉆井施工達到設(shè)計深度，宜多鉆0.3～0.5m，用大泵量沖洗泥漿，減少沉淀，并應(yīng)立即下管，注入清水，稀釋泥漿比重接近1.05后，投入慮料，不少于計算量的95％，嚴禁井管強行插入坍塌孔底，慮料填至含水層頂板面，改用粘土回填封孔不少于2m。.3由于降水管井分布集中，連續(xù)鉆進，應(yīng)及時進行洗井，不應(yīng)擱置時間過長。.4完成管井施工洗井后，應(yīng)進行單井試驗性抽水。5.1.2、安安裝要求.11過濾器可可用鋼管或或籠式；.22管井孔徑徑為8000mm，籠式過濾濾器直徑5500mm，死管直徑徑?273mmm。.33管井過濾濾器、慮料料、泥漿要要求，應(yīng)符符合現(xiàn)行國國家標(biāo)準(zhǔn)《供供水水文地地質(zhì)勘察規(guī)規(guī)范》（GBJ227）的規(guī)定定。5.2、周邊環(huán)環(huán)境影響預(yù)預(yù)測基坑降水可能引引起周邊建建筑物、地地下管線及及道路的不不均勻沉降降，主要引引起沉降的的原因是地地層水位降降低引起的的固結(jié)沉降降、細顆粒粒流失。本基坑地下水滲滲透系數(shù)大大，因此基基坑外圍形形成的降水水漏斗水力力坡度平緩緩，不會造造成較大的的固結(jié)沉降降。為避免免細顆粒流流失，在施施工降水井井過程中，應(yīng)應(yīng)嚴格控制制投料質(zhì)量量。5～10mm圓礫需投投至圓礫層層頂面，上上部填含砂砂量小的粘粘土。5.3、監(jiān)測在降水前期需設(shè)設(shè)置水位及及基坑沉降降、變形觀觀測點。（詳見圖六）基坑降水期間，應(yīng)應(yīng)對周邊建建筑物、道道路、下水水管道及邊邊坡進行沉沉降變形監(jiān)監(jiān)測。對地地下水動態(tài)態(tài)進行監(jiān)測測，達到信信息化施工工及動態(tài)設(shè)設(shè)計。5.3.1、監(jiān)監(jiān)測目的及及對象本基坑降水工程程監(jiān)測主要要為地下水水動態(tài)監(jiān)測測和周邊建建筑物沉降降變形監(jiān)測測。5.3.1.11地下水動動態(tài)監(jiān)測目目的及對象象：及時掌掌握基坑水水位降深現(xiàn)現(xiàn)狀及發(fā)展展趨勢，調(diào)調(diào)整降水系系統(tǒng)。預(yù)測測可能出現(xiàn)現(xiàn)的不良地地質(zhì)影響，保保障基坑開開挖施工順順利進行，保保護周圍地地質(zhì)環(huán)境不不受影響；；5.3.1.22周邊建筑筑物監(jiān)測目目的及對象象：對基坑坑降水影響響范圍內(nèi)建建筑物，地地下管線進進行沉降變變形監(jiān)測，重重點放在基基坑邊緣550m范圍圍內(nèi)建筑物物為主監(jiān)測測對象，確確保降水期期間周邊建建筑物安全全。5.3.2、監(jiān)監(jiān)測內(nèi)容根據(jù)降水需要，工工程監(jiān)測內(nèi)內(nèi)容為：地地下水動水水位觀測、周周邊建筑物物沉降變形形觀測。5.3.3、監(jiān)監(jiān)測方法及及精度要求求地下水水位觀測測：采用測測鐘在水位位觀測孔中中測量地下下水動水位位，精度要要求讀至毫毫米。降水水初期每2小時測量量一次，地地下水動水水位穩(wěn)定后后每4～6小時測量量一次，特特殊狀況下下，應(yīng)加密密觀測次數(shù)數(shù)。建筑物沉降變形形觀測：其其方法分目目測巡檢和和精密水準(zhǔn)準(zhǔn)測量垂直直位移。目測巡檢：對建建筑物傾斜斜、開裂、鼓鼓凸等跡象象進行丈量量、記錄、繪繪制圖形或或攝影。精密水準(zhǔn)測量垂垂直位移：：在基坑開開挖前，應(yīng)應(yīng)對周邊建建筑物、構(gòu)構(gòu)筑物在工工程設(shè)計時時，應(yīng)對變變形測量統(tǒng)統(tǒng)籌安排，基基坑開挖過過程中，應(yīng)應(yīng)隨時觀測測基坑側(cè)壁壁、基坑底底的滲水現(xiàn)現(xiàn)象，并應(yīng)應(yīng)查明原因因，及時采采取工程措措施。變形測量點宜分分為基準(zhǔn)點點、工作基基點和變形形觀測點。其其布設(shè)應(yīng)符符合下列要要素：選擇穩(wěn)固可靠的的點作為基基準(zhǔn)點；工作基點應(yīng)選在在比較穩(wěn)定定的位置；；變形觀測點應(yīng)設(shè)設(shè)立在變形形體上能反反映變形特特征的位置置；變形測量按照《工工程測量規(guī)規(guī)范》四等等精度要求求施測。變形測量的觀測測周期，應(yīng)應(yīng)根據(jù)降水水、基坑開開挖情況，初初期一天一一次，一般般三天一次次，特殊情情況加密觀觀測，建筑筑物、構(gòu)造造物的特征征、變形速速率、觀測測精度要求求和工程地地質(zhì)條件等等四個因素素，綜合考考慮。觀測測過程中，根根據(jù)變形量量的變化情情況，應(yīng)適適當(dāng)調(diào)整。每次變形觀測時時，宜符合合下列要求求：1)、采用相同的圖圖形（觀測測路線）和和觀測方法法；2)、使用同一儀器器和設(shè)備；；3)、固定觀測人員員；4)、在基本相同的的環(huán)境和條條件下觀測測。基坑周邊建筑物物沉降點布布設(shè)及點號號見圖六。5.3.4、警警戒值確定定地下水動水位應(yīng)應(yīng)控制在基基坑底0.5～1.0m內(nèi)。本工程監(jiān)測對象象為多層建建筑，按《建建筑地基基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)規(guī)范》要求求，警戒值值應(yīng)由傾斜斜率控制，必必要時尚應(yīng)應(yīng)控制平均均沉降量。建筑物變形警戒戒值：傾斜斜率為0.0004；平均沉降降量為160mmm（允許許平均沉降降量為2000mm）。5.3.5、監(jiān)監(jiān)測注意事事項.11降水工程程監(jiān)測前，應(yīng)應(yīng)測得初始始值，且不不應(yīng)少于兩兩次；.22降水前對對周邊建筑筑物現(xiàn)狀進進行調(diào)查、取取證；.33監(jiān)測信息息及時反饋饋，以指導(dǎo)導(dǎo)降水；.44當(dāng)變形超超過有關(guān)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)或監(jiān)測測結(jié)果變化化速率較大大時，應(yīng)加加密觀測次次數(shù)，當(dāng)有有事故征兆兆時，應(yīng)連連續(xù)監(jiān)測。5.4、因降水水對周邊環(huán)環(huán)境造成危危害的措施施5.4.1、開開始降水時時，應(yīng)逐漸漸降低水位位，盡量使使水力坡度度平緩。停停抽時，應(yīng)應(yīng)使其水位位逐漸恢復(fù)復(fù)，避免短短時間內(nèi)升升降量過大