土方提前開挖施工降水方案

3.1.場地地質(zhì)條件 13.1.1.工程地質(zhì)條件 13.2.水文地質(zhì)條件 33.3.降水特點與對策 43.3.1.降水特點 43.3.2.降水對策 43.4.減壓降水 53.5.疏干降水 53.6.坑外觀測回灌井 53.7.基坑生產(chǎn)性抽水檢驗 63.8.封井工藝 63.8.1.坑內(nèi)疏干井及坑外回灌井、坑內(nèi)降壓井封井(大底板前封井) 63.8.2.坑內(nèi)降壓井封井（大底板后封井） 73.1.場地地質(zhì)條件上海位于長江三角洲東南前緣，屬亞熱帶海洋性季風氣候區(qū)，氣候溫和濕潤，四季分明。年平均氣溫為15.4℃，最熱為7月份，月平均氣溫為27.8℃，最冷月為1月份，月平均氣溫為3℃。年降水量為1144mm，年平均蒸發(fā)量1336.6mm。夏秋之季常有熱帶風暴侵襲，多雷暴雨；秋冬季節(jié)常有大霧天氣。上海地區(qū)年主導風向夏季為東南風，冬季為西北風，年平均風速為3.8m/s。擬建場地位于上海市長寧區(qū)，長寧路以南、凱旋路以西，屬濱海平原地貌類型。場地內(nèi)地勢較平坦，局部區(qū)域地表分布有建筑垃圾。3.1.1.工程地質(zhì)條件擬建場地整體上屬正常地層分布區(qū)（場地南側(cè)及東北角局部為古河道沉積區(qū)，第⑥層缺失，有第⑤3層分布，淺部土層分布較穩(wěn)定，中下部土層除局部區(qū)域有一定起伏外，一般分布較穩(wěn)定。在所揭露深度150.32m范圍內(nèi)的屬第四紀中更新世Q2至全新世Q4沉積物，主要由粘性土、粉性土、砂土組成，一般具有成層分布特點。根據(jù)土的成因、結(jié)構(gòu)及物理力學性質(zhì)差異可劃分為13個主要層次。其中第①層、第⑤層、第⑦層、第⑧層、第⑨層根據(jù)土的成因、土性特征分為若干亞層和次亞層（第①1、①2層；第⑤1-1、⑤1-2層；第⑦1、⑦2層；第⑧1-1、⑧1-2、⑧2、⑧3層；第⑨1、⑨2層）。場地地層分布主要有以下特點：圖3-1地質(zhì)異常區(qū)圖（場地南側(cè)及東北角局部為古河道沉積區(qū)，第⑥層缺失，有第⑤3層分布）1. 擬建場地第①1層雜填土，上部局部為15～20cm厚水泥地坪，下部多以粘性土為主，夾植物根莖、碎石等雜物，構(gòu)成較為復雜。第①2層浜填土，含黑色有機質(zhì)、石子等雜物，在場地內(nèi)局部分布；場地東南角積水區(qū)該層以浜淤泥為主。2. 第②層褐黃～灰黃色粘土，含氧化鐵條紋和鐵錳質(zhì)結(jié)核，局部夾粉質(zhì)粘土，土質(zhì)自上而下逐漸變軟；局部填土較厚區(qū)域該層缺失。3. 第③層灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、第④層淤泥質(zhì)粘土，分布較為穩(wěn)定，流塑至軟塑狀態(tài)，屬軟弱粘性土。4. 第⑤1-1層灰色粘土、第⑤1-2層灰色粉質(zhì)粘土，軟塑～流塑，含云母、有機質(zhì)、鈣質(zhì)結(jié)核和半腐植物根莖，在擬建場地分布較為穩(wěn)定；第⑤3層灰色粉質(zhì)粘土，軟塑～可塑，夾薄層粉性土，主要在古河道沉積區(qū)分布。5. 擬建場地第⑥層暗綠色粉質(zhì)粘土（俗稱硬土層），擬建場地內(nèi)大部分區(qū)域?qū)游黄鸱骄?，古河道沉積區(qū)缺失。6. 擬建場地第⑦層砂性土層，總厚度約14.0m，呈中密～密實狀態(tài)。其中第⑦1層粉砂，中密，層面埋深一般約30.0～32.0m，層厚約0.60～8.80m；在場地西北角該層頂部夾多量粘性土,靜探Ps平均值約6.27MPa，土性相對較弱（范圍詳見“建筑物及勘探點平面布置圖”）。第⑦2層粉細砂，密實狀態(tài)，砂性較純，層厚約4.70～8.40m，層位穩(wěn)定、土性佳。7. 擬建場地第⑧1-1層粘土、第⑧1-2層粉質(zhì)粘土夾粉砂，在擬建場地內(nèi)分布穩(wěn)定、層面起伏平緩；第⑧2層粉砂在擬建場地內(nèi)大部分區(qū)域均有分布，層面起伏平緩，但土性有一定差異，局部區(qū)域缺失；第⑧3層灰綠～灰色粉質(zhì)粘土，在擬建場地內(nèi)均有分布，層面起伏平緩。8. 擬建場地第⑨層頂面埋深一般約66.6～70.5m，總厚度約22.0m。其中第⑨1層粉砂，厚度約3.50～8.30m，夾中砂、砂質(zhì)粉土，局部層頂夾多量粘性土；第⑨2層含礫中粗砂，夾粉細砂及薄層粘性土，分布較為穩(wěn)定，土性較第⑨1層佳。9. 第⑩層灰綠～灰色粉質(zhì)粘土，層面埋深分布較穩(wěn)定，層厚變化較大（2.00～16.40m），局部夾層狀粉砂，在擬建場地內(nèi)均有分布。10. 第⑾層灰色粉砂夾粉質(zhì)粘土，層面埋深一般約92.00～99.70m，埋深及層厚變化較大，鉆探23#、24#、25#、BG4孔位置該層缺失。11. 第⑿層灰綠～灰色粉質(zhì)粘土，層面埋深較為穩(wěn)定（約103.00～108.00m），局部夾較多粉性土及粉砂，土質(zhì)不均。12. 第⒀層灰色粉砂夾粉質(zhì)粘土，層面埋深一般約109.00～114.50m，顆粒成分以石英、長石為主；該層上部一般夾較多薄層粘性土（22#、23#鉆探孔勘探深度范圍內(nèi)以粘性土為主），土質(zhì)不均勻。3.2.水文地質(zhì)條件根據(jù)本工程《巖土工程勘察報告》，擬建場區(qū)地下水根據(jù)埋藏條件可劃分為淺層潛水及承壓水。潛水擬建場地淺部地下水屬潛水類型，受大氣降水及地表逕流補給。上海市年平均高水位埋深為0.50m，低水位埋深為1.50m。潛水水位受降雨、地表水及地面蒸發(fā)的影響有所變化。本工程詳勘和補勘時間跨度較大，勘察期間所測得的地下水靜止水位埋深一般在0.30m～2.40m之間。承壓水擬建場地內(nèi)承壓水主要為深部第⑦層、第⑨層承壓含水層，詳勘階段測得第⑦層、第⑨層承壓水埋深分別約為7.2m和14.8m。據(jù)上海地區(qū)已有工程的長期水位觀測資料，承壓水水位年呈周期性變化，水位埋深的變化幅度一般在3.0m～11.0m。根據(jù)勘察資料以及圍護設(shè)計方案，深坑區(qū)的地下墻及止水樁已將第⑦層承壓水隔斷，淺坑區(qū)因基坑開挖比較淺，不涉及到承壓水。⑤3層初始水位標高為-2.62m，⑦層承壓含水層初始水位標高為-2.59～-2.60m，⑦層與⑤3層初始水位相當，在古河道區(qū)，兩層存在水力聯(lián)系。本次Ⅴ、Ⅶ基坑的東北角位于古河道區(qū)，Ⅵ、Ⅷ基坑下伏地層為正常沉積地層。3.3.降水特點與對策3.3.1.降水特點1. 本工程Ⅷ坑開挖深度約20.32m，集水深坑區(qū)開挖暫考慮落深6.1m，所以基坑最大開挖可能達到27m左右，承壓含水層最淺埋深為30.0m左右，開挖面距離承壓水層第⑦-1層頂面比較近，基坑突涌的風險極大。2. 基坑面積比較大，分坑開挖施工較長，需要降承壓水的時間比較大。3. 基坑及圍護深度影響范圍內(nèi)的水文地質(zhì)情況復雜，場地東北角局部為古河道沉積區(qū)，第⑥層缺失，有第⑤3層分布，經(jīng)抽水試驗嚴證，在古河道區(qū)域⑤3層與⑦層之間存在水力聯(lián)系。4. 圍護結(jié)構(gòu)地連墻理論上已經(jīng)將第一承壓含水層截斷，但鑒于成墻質(zhì)量可能存在的不確定性，坑內(nèi)外承壓水勢必存在一定的水力聯(lián)系。5. 圍護體對承壓含水層的止水效果將直接影響承壓水降水效果。6. 承壓水下部隔水層的隔水性同樣比較重要，因場地第⑧1-1層粘土、第⑧1-2層粉質(zhì)粘土中均夾有粉砂，所以隔水層是相對隔水的。7. 本工程周邊環(huán)境比較敏感，保護建筑、管線和地鐵區(qū)間隧道距離基坑都比較近，降低承壓水位勢必會對周邊環(huán)境造成一定程度的影響，因此，必須遵循“科學降水”、“按需降水”的原則。3.3.2.降水對策1. 分層降水：上部潛水層采用真空管井降水措施，進行地下水疏干處理，確保地層疏干，便于開挖；下部第一承壓水水層采用深井降水，主要對承壓含水層“按需減壓”，保證基坑安全及施工順利進行；2. 在基坑內(nèi)布置水位觀測井，根據(jù)地下水位監(jiān)測結(jié)果指導降水運行；3. 在緊鄰Ⅷ基坑圍護結(jié)構(gòu)外側(cè)適當位置布置水位觀測井，作用如下：其一，監(jiān)測內(nèi)部抽水后坑外水位變化情況，定性判斷圍護結(jié)構(gòu)止水效果；其二，在圍護結(jié)構(gòu)對承壓含水層止水效果未達預期，坑外地下水源源不斷補給坑內(nèi)時，坑內(nèi)降水井將無法滿足降水需求，此時坑外觀測井可做應急抽水井用，協(xié)助坑內(nèi)井進行抽水，減少地下水補給源。4. 鄰近需保護的二號線區(qū)間隧道、基坑周邊老建筑、住宅區(qū)以及三號線高架等布置回灌井作為應急措施，主要對第一承壓水層進行加壓回灌，回灌井布置在被保護建筑物、管線及地鐵線路附近，在出現(xiàn)地面沉降過大時，緊急回灌地下水，人為抬升并控制地下水水位，保持坑外水土平衡，減緩沉降變形速率。5. 降水運行過程中，必須遵循“按需降水”原則，控制承壓水的水位滿足開挖時的安全要求，不得超降，減少降水對周邊環(huán)境、特別是對地鐵區(qū)間隧道及地下水庫可能產(chǎn)生的不利影響。6. 針對本工程基坑場地的地質(zhì)與水文地質(zhì)條件以及本基坑工程特點，成井后及時做生產(chǎn)性群井試驗抽水，驗證降水效果及圍護結(jié)構(gòu)對承壓含水層的止水效果，及時排查滲漏點，提前進行堵漏處理，同時驗證現(xiàn)場降水電路、排水情況。7. 圍護體止水效果決定工程降水成敗，現(xiàn)場有專業(yè)阻漏單位，配備足夠的材料設(shè)備及人員。3.4.減壓降水Ⅷ區(qū)共布置減壓降水井8口，其中5口降水減壓，3口作為備用兼坑內(nèi)觀測井，井深42m過濾器32-41m。降水井孔徑650mm，管徑273mm。減壓降水井成井后及時試抽水，驗證維護結(jié)構(gòu)的隔水性能，一旦發(fā)現(xiàn)坑內(nèi)抽水后坑外水位降低較大時，應查找圍護墻體滲漏點，并進行外側(cè)阻漏。降水井布置圖及結(jié)構(gòu)圖詳見附圖-06、07。參考本工程勘察資料及抽水試驗結(jié)果，按最不利情況考慮，取本工程基坑下伏第⑦層承壓水初始水頭埋深為-8.7m。表3-1基坑開挖深度hs與安全水頭埋深D對應關(guān)系表序號開挖區(qū)域基坑開挖深度(m)安全水位埋深水位降幅（m）1第一道支撐底1.60//2第二道支撐底7.10//3第三道支撐底12.1//4第四道支撐底16.606.00臨界狀態(tài)5Ⅷ區(qū)大底板底20.3211.315.316Ⅷ區(qū)電梯深坑27.0025.0019.003.5.疏干降水Ⅷ區(qū)需進行疏干降水，疏干井基本按250㎡土體面積設(shè)置1口，共計30口，井深24m，過濾器設(shè)置在各道支撐之間。疏干井孔徑650mm，管徑273mm。疏干井進行基坑淺層水疏干三周后才能進行二層以下土方開挖。疏干井布置圖及結(jié)構(gòu)圖詳見附圖-06、07。3.6.坑外觀測回灌井1. Ⅷ區(qū)坑外共布置觀測回灌井7口，Ⅶ區(qū)內(nèi)2口減壓降水井兼做Ⅷ區(qū)觀測回灌井，井深均為42m，過濾器32-41m?；毓嗑讖?50mm，管徑273mm。觀測回灌井布置圖及結(jié)構(gòu)圖詳見附圖-06、07。2. 回灌加壓系統(tǒng)：加壓方法有兩種，一種是通過大水泵抽取地下水或水箱內(nèi)水體，向回灌井內(nèi)回灌，回灌壓力一般較高，壓力的大小由水泵的流量和揚程決定。另一種方法是安裝加壓泵，對水體自然壓力進行補償，從而增加回灌壓力。1) 因回灌后回灌井內(nèi)產(chǎn)生一定量氣泡，大量氣泡聚集在濾管周圍會阻止回灌水進入含水層中，因此必須定期對回灌井進行回揚沖洗，要求回灌井在正式工作前必須在井內(nèi)安裝回揚水泵，定期抽水回揚；2) 回灌時，要求排除井內(nèi)空氣，防止產(chǎn)生氣泡阻擋回灌水，要求在井口蓋板上安裝排氣閥，當水從排氣閥大量出水后，才可以關(guān)閉排氣閥；3) 回灌井上安裝壓力表及流量計，灌水量與壓力要由小到大，逐步調(diào)節(jié)到適宜壓力；4) 回灌井口要求密封，確?；毓鄷r不漏水，同時回灌壓力不宜過大，當回灌流量不明顯增加時，回灌壓力最好不要增加，否則回灌井周圍易產(chǎn)生突涌，從而破壞回灌井結(jié)構(gòu)；5) 回灌井成井后應立即抽水，井外回填最好在數(shù)天抽水后再進行回填，這樣回填密實性比較好。6) 回灌水體必須干凈，不能是污染水體，否則會污染地下水；7) 回灌水體內(nèi)不能有固體物質(zhì)（如砂，土及其它雜質(zhì)等），否則會影響回灌效果。3.7.基坑生產(chǎn)性抽水檢驗1. 檢驗目的1) 通過抽水檢驗，觀測坑內(nèi)地下水水位變化，檢驗坑內(nèi)降水井的降水能力是否滿足基坑開挖安全需求。2) 通過坑內(nèi)抽水，觀測坑外觀測井的地下水水位變化情況。3) 了解抽水檢驗期間，基坑外側(cè)（地鐵一側(cè)）地面沉降變形情況以及隧道變形情況。4) 通過圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)外的水位變化，定性判斷圍護結(jié)構(gòu)對弱承壓含水層的止水效果。5) 通過抽水檢驗，為降水運行施工提供建議。2. 檢驗部署Ⅷ區(qū)基坑內(nèi)抽水井J9、J12和J16，基坑內(nèi)觀測井J10、J11、J13和J14，基坑外觀測井HG15～HG21。抽水試驗時間為3天，水位恢復試驗時間為2天。3. 檢驗報告包括內(nèi)容1) 抽水期間的坑內(nèi)地下水位變化情況、單井有效出水量。2) 抽水期間的坑外地下水位變化情況。3) 根據(jù)坑內(nèi)外水位的變化情況，定性判斷封閉完成后的地下連續(xù)墻對承壓含水層的止水效果。4) 檢驗報告可供后期降水運行參考，包括適用于后期降水運行的抽水檢驗設(shè)備規(guī)格，停止抽水后地下水的回水速度等。5) 根據(jù)周邊環(huán)境的沉降監(jiān)測與抽水檢驗結(jié)果，預測后期降水運行后周邊環(huán)境的沉降變形。3.8.封井工藝根據(jù)井結(jié)構(gòu)及位置不同，需采用不同封井方案，大致分為以下二種：3.8.1.坑內(nèi)疏干井及坑外回灌井、坑內(nèi)降壓井封井(大底板前封井)1. 坑內(nèi)疏干井，在井內(nèi)用粘土回填至管口；坑外回灌井井內(nèi)用粘土回填至管口后用鋼板將管口封閉，并焊接牢固：圖3-2疏干井封井示意圖2. 基坑土方開挖完畢后，降壓井共運行1～2口抽水，坑內(nèi)觀測井水位在16.29米深左右，滿足設(shè)計和施工要求，部分坑內(nèi)不參加運行的降壓井需全部進行封井，在井內(nèi)充填混凝土并在井口焊接鋼板，最后在已封井上部澆大底板。圖3-3坑內(nèi)降壓井封井示意圖3.8.2.坑內(nèi)降壓井封井（大底板后封井）坑內(nèi)底板完成達到一定強度，滿足抗浮及設(shè)計要求后，對剩余降壓井全部進行壓密注漿封井工藝：1. 預攪拌1.00m3左右的水漿，水灰比0.4～0.5。2. 井管內(nèi)下入注漿管，注漿管的底端下入深井底0.50m左右。3. 井管內(nèi)填入瓜子片，瓜子片的回填高2m左右。4. 正式注漿前井管口用鋼筋作支撐，將注漿管固定，然后開始注漿，注漿時要