方州广场站降水施工方案0716.docx
- 文档编号:3091267
- 上传时间:2023-05-05
- 格式:DOCX
- 页数:43
- 大小:1.31MB
方州广场站降水施工方案0716.docx
《方州广场站降水施工方案0716.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《方州广场站降水施工方案0716.docx(43页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
方州广场站降水施工方案0716
宁天城际轨道交通一期工程5标
方州广场站主体及附属
方州广场站~沈桥站区间明挖段
基坑降水施工组织设计
江苏神龙海洋工程有限公司
2012年7月15日
一、编制依据
二、工程概况
三、基坑降水计算分析
四、施工方法
五、机械设备、主要材料和人员
六、降水运行
七、主要工作量、工期及劳动力计划
八、施工难点与控制节点
九、降水对周边环境的影响
十、施工保障措施
十一、封井方案
十二、施工风险分析及应急预案
十三、安全生产与文明施工
一、编制依据
1、《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)。
2、《建筑与市政降水工程技术规范》(JGJ/T111-98).
3、宁天城际轨道交通一期工程方州广场站《岩土工程详细勘察报告》(中煤科工集团南京设计研究院)。
4、参考南京地铁二号线河西多个车站及南京地铁十号线珠江东站、浦珠路站的基坑降水施工经验。
二、工程概况
1、概况
方州广场站位于金江公路与机场东路交叉口,沿金江公路方向设置,跨机场东路路口,站后设双停车线。
停车线上部空间近期不使用,远期根据需要开发利用,预留出入口暗柱过梁。
两端设端头井,南端为盾构始发,北段为盾构接收。
附属结构共设置4个出入口、2个风亭和2个消防疏散口。
方州广场站长为391.85m,标准段宽度为20.7m,底板埋深约16.6m。
车站主体为地下二层三跨箱型框架结构,采用明挖顺做法施工。
车站采用Ф1000@800咬合桩作为围护结构。
方州广场站~沈桥站区间明挖段沿金江公路向北布置,南端接盾构段。
该段包括300m箱型涵+135mU型槽段。
区间段设一座盾构始发井、一个雨水泵坑。
采用明挖法施工。
区间围护结构采用Ф800@1000钻孔灌注桩+Ф700@500双轴搅拌桩。
场地及周边环境条件:
拟建车站南北跨越方州路。
方州路以南,东西两侧均为方州市民广场;方州路以北金江路以西为闲置待开发地块,金江路以东为已建设好的4-5层商业用房结构型式为框架结构。
金江路两侧分布有通信光缆及自来水管等地下管线。
2、地质
场地地貌单元为侵蚀堆积岗地,局部分布有坳沟,使得拟建场地呈现多元地层结构。
上部普遍覆盖新近沉积粘性土,局部为粉土、淤泥质粉质粘土,下部地层以粘性土为主,下部分布有砂层及中粗砂混卵砾石层,基岩埋深普遍较大。
本站第四系共划分为4大层组,层号为①~④,其中①层为人工填土层,②层为第四系全新统冲湖积物,③层为阶地冲积粘性土,④层为下蜀土。
各层又根据岩性特征细分为亚层,其中①层分为2个亚层,②层分为3个亚层,③层分为7个亚层,④层分为6个亚层。
-1杂填土:
黄灰、杂色,松散-稍密、局部密实,主要成分为粘性土混碎砖块及混凝土块等建筑垃圾等,高压缩性。
层底埋深0.30-3.30m,厚度0.30-3.30m。
-2素填土:
黄灰、杂色,主要成分为粘性土,夹有少量碎石,松散,高压缩性。
层底埋深0.80-3.20m,厚度0.40-2.60m。
-1b2-3粉质粘土:
褐灰、灰褐色。
可塑,含少量铁锰氧化物及结核,切面有光泽反应,干强度中等,韧性中等;中等压缩性。
层底埋深2.00-5.30m,厚度0.50-4.10m。
-2b4淤泥质粉质粘土:
灰色,软塑-流塑,局部夹有少量粉土、粉砂,含有少量有机质,切面较光滑,干强度较低,韧性中等;高压缩性。
层底埋深5.40-12.60m,厚度1.40-9.00m。
-3b2粉质粘土:
灰黄色、褐黄、灰绿色,可塑,局部夹有薄层粉土,含少量铁锰质结核及氧化物,夹有少量高岭土斑纹,切面稍光滑,干强度中等,韧性中等;中等压缩性。
层底埋深2.00-16.30m,厚度0.20-10.20m。
-1b1-2粉质粘土:
褐黄、灰黄色、灰白、棕黄色。
可塑-硬塑。
混少量铁锰质结核及氧化物,杂兰灰色高岭土斑纹及条带,局部粉性较重、夹粉土薄层,切面有光泽反应,韧性较好,干强度较高;中等压缩性。
层底埋深14.80-24.40m,厚度4.20-15.70m。
-1cb2粉土夹粉质粘土:
褐黄色中密、可塑局部混有粉砂,水平层理清晰,摇振反应中等,切面无光泽,中等压缩性。
层底埋深9.00-10.40m,厚度2.30-3.70m。
-2b2-3粉质粘土:
灰黄色。
可塑-软塑。
混少量铁锰质结核及氧化物,杂兰灰色高岭土斑纹及条带,局部粉性较重、夹粉土薄层,切面有光泽反应,韧性较好,干强度较高;中等压缩性。
层底埋深12.4-17.7m,厚度2.70-9.00m。
-2d2-3粉砂:
灰黄、棕黄中密,局部为粉土,夹有粘性土薄层,摇振反应迅速,饱和,混有少量云母碎片,粘粒含量较高;中低压缩性。
层底埋深19.10-23.20m,厚度1.40-8.30m。
-2bc2粉质粘土夹粉土:
灰黄色可塑。
粉性较重,局部近为粉土,混少量铁锰质结核及氧化物,杂兰灰色高岭土斑纹,切面稍有光泽反应,干强度中等,韧性低,摇振反应不明显;中等压缩性。
层底埋深22.50-28.30m,厚度2.20-8.00m。
-3b1-2粉质粘土:
褐黄、灰黄、青灰色。
可塑-硬塑。
混少量铁锰质结核及氧化物,杂兰灰色高岭土斑纹及条带,局部粉性较重、夹粉土薄层,切面有光泽反应,韧性较好,干强度较高;中等压缩性。
层底埋深27.20-34.00m,厚度3.10-10.30m。
-4b2粉质粘土:
灰黄、褐黄色、兰灰、浅灰。
可塑。
混少量铁锰质结核及氧化物,局部富集,杂兰灰色高岭土斑纹,局部粉性较重,混有少量砂粒,切面有光泽反应,干强度中等,韧性中等;中等压缩性。
层底埋深33.10-40.00m,厚度1.80-10.30m。
-1b1粉质粘土:
褐黄、黄褐色、灰黄。
硬塑。
局部粉性重,夹有薄层粉土,混少量铁锰质结核及氧化物,局部富集,杂兰灰色高岭土斑纹及条带,切面较光滑,干强度高,局部切面砂感较强,性较脆,韧性中等;底部稍偏软,中低压缩性。
层底埋深28.50-34.30m,厚度5.10-18.20m。
-2b2粉质粘土:
灰黄色。
可塑。
局部粉性重,夹有薄层粉土,混少量铁锰质结核及氧化物,局部富集切面较光滑,干强度中等,韧性中等;底部稍偏软,中低压缩性。
层底埋深32.60-33.50m,厚度1.50-8.30m。
-3d1粉细砂:
灰黄、棕黄。
密实。
局部夹有粘性土薄层,粘粒含量较高;混有少量砾石,粒径0.5-2cm,含量5%左右,饱和,摇振反应迅速;中低压缩性。
层底埋深34.40-40.40m,厚度0.40-7.30m。
-4b2粉质粘土:
灰色、暗灰。
可塑。
局部夹有薄层粉土,切面较粗糙,粉性较重,局部偶见有少量卵砾石分布,粒径0.5-3cm,含量5%左右,韧性中等,干强度较高;中等压缩性。
层底埋深40.60-46.40m,厚度0.60-9.10m。
-4e中粗砂混卵砾石:
褐黄、灰黄色。
密实。
充填以中粗砂为主,局部为粘性土,卵石粒径普遍为2-8cm,局部可见10cm,含量15-25%不等,次棱角形,分选性差,卵砾石以硅质为主;低压缩性。
层底埋深37.50-44.00m,厚度1.20-5.30m。
-5e中粗砂混卵砾石:
褐黄、灰黄色。
密实。
充填以中粗砂为主,局部为粘性土,卵石粒径普遍为2-8cm,局部可见10cm,含量15-25%不等,次棱角形,分选性差,卵砾石以硅质为主;低压缩性。
K2c-2强风化泥质砂岩:
紫红色、砖红色。
主要为泥质粉砂岩,上部呈砂土柱,下部以碎块状为主,岩块手捏易碎,遇水易软化,局部夹有风化残留硬块,强度稍高,钻探岩心RQD小于30,钻进过程进尺较快,遇水易软化崩解。
岩体基本质量等级为Ⅴ级。
部分揭穿。
K2c-3中风化泥质砂岩:
紫红色、砖红色。
主要为泥质粉砂岩,岩体结构较完整,岩芯呈已长柱状为主,岩质酥软,为极软岩,易断裂,岩块遇水极易软化,岩块手捏易碎,钻探岩心RQD可达90,钻进过程进尺较快,遇水易软化崩解。
岩体基本质量等级为Ⅴ级。
未揭穿。
各土层物理指标平均值表
层号
名称
含水率w(%)
土重度γ(kN/m3)
孔隙比e
-1
杂填土
49.8
17.2
1.440
-2
素填土
27.2
18.7
0.799
-1b2-3
粉质粘土
31.2
18.8
0.881
-2b4
淤泥质粉质粘土
42.7
17.4
1.229
-3b2
粉质粘土
26.7
19.2
0.768
-1b1-2
粉质粘土
27.4
19.2
0.785
-1cb2
粉土夹粉质粘土
31.3
18.4
0.886
-3b1-2
粉质粘土
30.9
18.6
0.835
-4b2
粉质粘土
25.0
19.3
0.726
-1b1
粉质粘土
24.0
19.6
0.698
-2b2
粉质粘土
24.3
19.5
0.702
-3d1
粉细砂
17.5
19.4
0.596
-4b2
粉质粘土
24.6
19.5
0.706
-4e
中粗砂混卵砾石
13.3
19.9
0.499
-5e
中粗砂混卵砾石
(19.9)
3、水文地质条件
3.1地下水类型
该场地地下水的类型主要有上部松散层中孔隙水和基岩风化带裂隙水两类。
根据含水层的埋藏条件和水力特征,第四系松散岩类孔隙水可分为孔隙潜水和孔隙承压水含水层组两大类。
孔隙潜水含水层组,多由更新统下蜀组(Q3x)和全新统(Q4)地层组成,多为粉质粘土,在岗间洼地局部有淤泥质粉质粘土分布。
孔隙承压水分布,主要分布于场区砂土层及卵砾石层中,含水层以粉砂、粉细砂及中粗砂混卵砾石为主,含水层厚度一般小于10m,但局部厚度较大,可达11.1m;含水砂层厚度较小,颗粒较细,富水性一般,水质较好,为HCO3—Ca•Mg或HCO3—Ca•Na型淡水;但卵砾石层厚度较大,颗粒较粗,富水性较好。
基岩裂隙水含水层主要由白垩系赤山组(K2c)碎屑岩类组成,浅部以风化裂隙水为主,深部风化作用逐渐减弱,以构造裂隙水为主,岩层构造裂隙的发育程度总体较差,多为闭合状或被充填,富水性较差,一般单井涌水量小于100m3/d。
3.2地下水补给、迳流、排泄条件
孔隙潜水以接受降水地表水的补给为主,以蒸发、径流和向地表水排泄为主要排泄形式;区内承压水以接受上部潜水的越流补给,以径流和人工开采的形式排泄;基岩裂隙水主要接受孔隙承压水的垂向补给,以侧向径流的方式排泄。
3.3地层渗透性
层号
土层名称
室内土工试验渗透系数
采用值
KV(cm/s)
KH(cm/s)
K(×10-6cm/s)
1-1
杂填土
200
弱透水
1-2
素填土
200
弱透水
2-1b2-3
粉质粘土
4.66E-08
2.03E-08
0.1
不透水
②-2b4
粉质粘土
0.96E-07
1.84E-07
1
不透水
2-3b2
粉质粘土
1.0E-07
1.12E-07
1
不透水
3-1b1-2
粉质粘土
1.50E-07
2.07E-07
1
不透水
-1cb2
粉土夹粉质粘土
500
弱透水
-2b2-3
粉质粘土
1
不透水
-2d2-3
粉砂
1.37E-05
3.02E-05
500
弱-中等透水
-2bc2
粉质粘土夹粉土
2.02E-07
2.44E-07
50
弱透水
-3b1-2
粉质粘土
1.91E-07
1.55E-07
1
不透水
-4b2
粉质粘土
4.76E-07
1.28E-07
1
不透水
-1b1
粉质粘土
1.58E-07
2.24E-07
1
不透水
-2b2
粉质粘土
1
不透水
-3d1
粉细砂
2000
弱-中等透水
-4b2
粉质粘土
0.8E-07
1.95E-07
1
不透水
-4e
中粗砂混卵砾石
10000
强-中等透水
-5e
中粗砂混卵砾石
10000
强-中等透水
3.4地下水水位
勘察期间实测场地孔隙潜水初见地下水位埋深0.20m~2.40m,平均高程8.90m,地下水稳定水位埋深0.20m~4.80m,平均高程8.45m,场地地下水位年变化幅度0.5-1.0m左右。
根据调查,场地历史最高地下水位接近地表。
根据勘察期间现场埋管水头测试结果,③-2d2-3层承压水水头高程约为8.70m;④-3d1层及④-4e层、④-5e层承压水水头高程1.65m左右。
图1-1车站基坑北端头井地质剖面图
图1-2车站基坑南端头井地质剖面图
图1-3明挖段基坑地质剖面图
图1-4明挖段基坑地质剖面图
三、基坑降水计算分析
(一)、降水的目的
本基坑降水主要是针对
-2d2-3粉砂层及其以上淤泥质粉质粘土的基坑内地层的疏干降水、以及该地层以下粉砂、沙砾石承压含水层的减压降水。
(1)疏干基坑内储水,为基坑开挖创造干作业条件。
(2)降低基坑底隔水层以下承压含水层的承压水头,确保基坑抗突涌稳定安全,避免基底突涌破坏。
(3)控制降水引起地面沉降,避免产生较大差异沉降。
(4)控制降水对坑内坑底土体变形的影响,减小在坑内梁、柱等围护、支护结构产生附加应力。
为达到上述目的,基坑降水设计应分基坑内疏干降水设计和避免基底突涌的减压降水设计,同时减压降水还应考虑降水对周边环境的影响。
方州广场站:
(二)、降压降水设计计算
根据地质报告可知:
本基坑底以下的
-1b1粉质粘土的层顶埋深为28.50-34.30m,同时围护结构进入该层深度超过10.0m,因此该层可视为封底隔水层。
该层下部分布
-3d1层、
-4e层透水性强的粉砂、中粗砂混卵砾石,属第二层承压性含水层,需进行基底抗突涌验算。
1、基坑抗突涌稳定性验算
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,而坑底下隔水顶板土体随着厚度变薄,土体自重应力逐渐减少,而承压水水压超过顶板土体自重应力,会产生涌水、流砂,形成突涌。
按开挖到垫层底时进行突涌验算,根据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002(W.02.1)的规定,进行抗承压水突涌稳定性验算:
(3-1)
—基坑开挖底板高程(m);
—含水层顶板高程(m)
—土的饱和重度(KN/m3);
—承压水头高程(m);
-水的重度,取10KN/m3;
-安全系数,一般为1.0~1.2;
按照基坑开挖深度最深,承压含水层顶板最高时的最不利的条件下进行计算,有关数据取值情况如下:
场地整平标高+10.0m,基坑开挖底标高-8.62m,承压含水层顶板最大标高-19.25m,承压含水层水头标高+1.65m,基坑底部至承压含水层顶板之间的土体重度取18.0KN/m3。
计算过程如下:
191.34<230.45
计算结果表明:
本基坑抗突涌稳定性是不安全的,需要进行降压降水。
表3-1基坑底板抗突涌计算表
基坑开挖部位
水位降深S(m)
备注
主体
结构
K28+339.2
端头井集水坑
-8.81
-28.73
1.1
18.0
10
1.65
3.866
不需要降压
基坑中间
集水坑处
-8.81
-25.68
1.1
18.0
10
1.65
1.925
不需要降压
K28+731.05
端头井
-8.62
-19.25
1.1
18.0
10
1.65
-1.855
需要降压3.505
根据上表计算结论:
最深只需把承压水头降低3.5m即可满足基坑开挖抗突涌要求。
按此进行如下减压降水设计计算。
2、降压降水计算
由于本工程地层穿越多含水层且包括潜水层,这些复杂的条件使得基坑降水计算分析使用上述简单的理论方法难以准确,应用数值法进行计算。
根据本工程的工程地质和水文地质条件、围护结构特点、开挖深度、突涌验算结果等因素,本次设计采用了渗流数值法进行计算,为减压降水设计与施工提供理论依据。
考虑到降水过程中,上层潜水含水层与下层承压含水层间将发生水力联系,因此,将上覆潜水含水层、弱透水层以及下伏含水层一起纳入模型参与计算,并将其概化为三维空间上的非均质各向异性水文地质概念模型。
为克服由于边界的不确定性给计算结果带来随意性,定水头边界应远离源、汇项,本次取基坑各向外延伸400m,计算区域为800m*1200m,四周均按定水头边界条件处理。
地下水数学模型
根据水文地质概念模型,建立下列与之相适应的三维地下水非稳定流数学模型:
(1)
式中,
S为储水系数;Sy为给水度;
M为承压含水层单元体厚度(m);
B为潜水含水层单元体地下水饱和厚度(m);
kxy,kyy,kzz分别为各向异性主方向渗透系数(m/d);
h为点(x,y,z)在t时刻的水头值(m);
W为源汇项(1/d);h0为计算域初始水头值(m);
h1为第一类边界的水头值(m);Ss为储水率(1/m);t为时间(d);
Ω为计算域;Γ1为第一类边界。
对整个渗流区进行离散后,采用有限差分法将上述数学模型进行离散,就可以得到数值模型,以此为基础编制计算程序,计算、预测降水引起的地下水位的时空分布。
(1)降压井渗流数值模型建立
模型建立:
取地面标高+10.0m,潜水含水层初始水位埋深+8.45m,承压含水层初始水头埋深+1.65m,基坑底的②-b4及以下粉质粘土视为隔水层,因此取标高-19.0m~-29.0m的含水层作为本模型计算模拟区,取基坑各向外延伸400m,计算区域为800m*1200m,四周均按定水头边界条件考虑。
如图:
图3-2模型网格剖分
图3-3围护结构立体布置图
模拟计算结果如下:
图3-4减压目的含水层水位降深等值线图
图3-5减压目的含水层水位降深等值线纵剖面图
图3-6减压目的含水层水位降深等值线横剖面图
(2)降压降水井工作量:
表3-2减压降水井工作量统计表
雄州站
井数
孔深
(m)
孔径
(mm)
井径
(mm)
井管
(m)
滤管
(m)
沉淀
管(m)
填滤
(m)
粘土封
孔(m)
备注
K28+731.05
端头减压井
10
38
650
273
0-28
28-38
0.5
27-38
0-27
基坑内布置10口减压井,按底部10m为滤管,上部为实管。
采用Ф273钢管井管。
(3)降压井结构:
降压井深度:
根据地质剖面和围护结构深度,降压井取水深度必须在
-3d1粉砂层或④-4e中粗砂混卵砾石层中,该地层透水性强,涌水量大,降水影响范围大;因此,本次降压井设计时深度按38.0m考虑(地面标高+10.0m),减压井布置在基坑内靠近K28+731.05端
-3d1、④-4e层顶埋深最浅处。
降压井井管的选择:
根据以往施工经验,降压井的止水要求很高,为了保证降压降水效果,拟采用市场上已有的Φ273mm壁厚4mm的铁卷管。
滤管采用同径的圆孔式过滤器。
降压井外径273mm钢管,成孔孔径650mm,井深38m;滤管设计在降压井底部,长度10.0m,滤管外包60目的滤网,滤管处围填直径0.15—2.5mm的沙砾混合滤料,滤料围填高度超过滤管1.0m,滤料以上用粘性土回填密实至井口。
粘土应大小均匀,含水量适中,不粘连在一起,均匀,慢放,杜绝发生架桥现象,施工时安排专人监督回填粘土球。
详图见“图3-6降压井结构图”。
图3-6减压井结构图
3、基坑疏干降水设计计算
(1)基坑总水量计算
方州广场站基坑围护结构采用钻孔咬合桩作为支护和止水结构,该基坑的四周的地下水侧向补给可以按不透水考虑;根据方州广场站地质剖面图,基坑底部深处为厚度超过10.0m的粉质粘土不透水层。
因此,本基坑可以看作独立、密闭的水文地质单元(除大气降水补给外)。
基坑降水只是要求疏干开挖范围内土体本身所含水量。
本基坑长度为a=391.85m、宽度b=22m(按开挖最宽处计算)、深度为16.6m,地下水埋深1.0m,要求地下水位降至基底以下1.0m,地下水水位降深为S=19.37m。
基坑内需要疏干的水量:
。
(2)疏干井的数量:
根据同类工程经验,单井有效疏干面积在300~400m2,8620.7m2的基坑需要布置20~24口的疏干降水井。
结合本基坑的维护结构形式和地质条件,在基坑北端距离端头井约40m向南有一层
-2d2-3粉砂、埋深在-5.1m~-13.97m,沿基坑长度约120m,为防止渗漏导致流水流砂引起塌陷,拟在基坑外布置6口观测(备用)井。
表3-3疏干降水井工作量统计表
方州广场站
井数
孔深
(m)
孔径
(mm)
井径
(mm)
井管
(m)
滤管
(m)
沉淀
管(m)
填滤
(m)
粘土封
孔(m)
备注
两端头井
疏干井
4
22
600
273
0-4
4-22
22-23
0-23
0
共布置21口疏干井,其中两端端头井4口、深22m,标准段17口、深20m。
采用Ф273钢管井管。
标准段
疏干井
17
20
600
273
0-4
4-20
20-21
0-21
0
端头井基坑外观测(备用)井
6
24
600
360
0-4
4-23
23-24
4-24
0-4
观测兼备用降水,采用Ф360混凝土井管
(3)疏干井井深设计:
根据同类工程疏干降水经验,疏干井深度一般在基坑底面一下3~5m,因此,疏干井深度端头井处22.0m,标准段处20.0m。
(4)疏干井结构
疏干井布置在基坑内部,为了防止在施工过程中的破坏,拟采用抗挤压能力较强的钢管。
目前,市场上常用的疏干井井管规格为:
外径273mm,厚度3mm,滤管为同质同径圆孔滤管,滤管孔隙率不小于15%;滤管设计在疏干井底部,长度10m,滤管外包60目的滤网,滤管处围填建筑粗砂,滤料围填高度超过滤管1.0m,滤料以上至井口用粘性土回填密实。
基坑外观测井采用外径360mm混凝土井管,单节4.0m,其他参数同上。
详见“图3-7疏干井结构图”。
图3-7疏干井结构图
图3-8降水井平面布置图
4、附属结构降水
根据现有图纸和地质资料。
方州广场站有4个出入口及2个风井,主要分布在车站基坑南端,按照图纸提供的平面尺寸及开挖深度,经计算后结果如下:
共计布置18口降水井,降水井深度约为16m。
位置
4个出入口
2个风亭
井数
12
6
深度
16
16
附属结构的基坑降水最终将根据其止水帷幕形式、深度,计算后进行调整。
5、减压降水开启与停止时间控制点
(1)减压降水开启时间控制点
方州广场站经验算,在基坑开挖到如下工况下需要进行降压降水。
基坑抗突涌稳定性计算分析结果表:
位置
坑底标高(m)
水土平衡时基坑标高(m)
水土平衡时基坑深度(m
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 方州广 场站 降水 施工 方案 0716