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某机场基坑降水设计及施工方案-secret

基坑降水设计及施工方案

北京首都 场扩建工程交通中心及停车楼工程（GTC）位于北京市顺义区首都机场东南侧。地下2层，地上局部2层，钢筋混凝土框架结构，钢网架屋顶。本工程场地自然地面标高平均为左右，±0.00相当于，高差约为，槽底标高绝大多数位置为－ ，其中局部最深处为、内环路槽底标高为；基坑大面积挖深，内环路部位挖深，中部行李通道挖深约。本工程基坑近似椭圆形，长度，宽度。考虑外环路底板挖槽深度约为，不需采用基坑降水措施，故本降水设计计算降水面积为内环路所包围的面积，约为17.6万m2，基坑周长约为。

3 工程地貌及水文地质概况

拟建场地钻孔揭露深度（）内，表层为人工填土层，其下为新近沉积土层和一般第四纪冲洪积土层，主要为粘性土、粉土、砂类土。本场地地层与场地北侧拟建首都国际机场新航站楼场地内地层基本相同。影响本工程施工的土层为第⑦层以上，现将从上至下各土层的分布情况分别描述如下：

粉质粘土②层：黄褐～褐黄色，可塑，结构性差，含云母、氧化铁。夹细砂②1（稍密～中密）、重粉质粘土②3和粘质粉土②4透镜体。该层在部分钻孔缺失DL／T 1258-2013标准下载，最大揭露厚度为，层顶标高为19.73～23。

第四纪冲洪积沉积层

1）粉质粘土③层：褐黄色，可塑，含云母、氧化铁，夹粘质粉土③4透镜体。仅在该场地东北角处揭露该层，最大揭露厚度为，层顶标高为18.88～。

2）粉质粘土④层：褐灰色，可塑，含云母、氧化铁和少量的钙质结核及有机质。含细砂④2、重粉质粘土④3、粘土④4、粘质粉土④5透镜体。在局部地段该层底部见少量淤泥。在部分钻孔缺失该层，最大揭露厚度为，层顶标高18.88～。

3）细砂⑤层：褐灰色，饱和，稍密～中密，主要矿物成分为石英、长石、云母。局部夹粉质粘土薄层。该层厚度为0.8～，层顶标高为16.98～。

4）粘质粉土⑥层：褐灰色，湿～饱和，中密，含云母、氧化锰、氧化铁及有机质等，夹细砂⑥1、粘土⑥2、粉质粘土⑥3、重粉质粘土⑥5透镜体。该层在部分钻孔缺失，最大揭露厚度为，层顶标高为12.95～。

5）细砂⑦层：褐灰色，饱和，中密～密实，主要矿物成分为石英、长石、云母。夹重粉质粘土⑦2、粘质粉土⑦3、粉质粘土⑦5透镜体。该层厚度为2.4～，层顶标高为10.58～。

6）粉质粘土⑧层：褐灰～褐黄色，可塑，含云母、氧化铁及氧化锰等。夹砂质粉土⑧1、细砂⑧2、粘土⑧3、粘质粉土⑧4、重粉质粘土⑧5透镜体。该层厚度为6.0～，层顶标高为5.88～。

综上分析：除表层回填土外，②（粉质粘土层）、③（粉质粘土层）、④（粉质粘土层）、⑥（粘质粉土层）在部分位置缺失，且呈断续分布，场地内多数为透水性良好的细砂层，进行降水设计时可不考虑以上弱透水层的影响，并可忽略第三层微承压层的水压力。为保证设计与场地实际吻合，对相关参数的选取时进行综合考虑。

根据对勘探资料，该场地揭露地层（）深度范围内存在四层地下水：第一层地下水为潜水；第二层地下水为层间水，主要含水层为细砂⑤层；第三层地下水为微承压水，主要含水层为细砂⑦层；第四层地下水为承压水，水头高约，主要含水层为细中砂⑨层。本降水设计主要考虑对第三层以上的地下水施降，在降水计算深度内，场地内第一层潜水初见水位埋深1.70～5，绝对标高18.83～21；静止水位埋深1.10～3，绝对标高19.82～22.51。该层地下水主要补给方式为大气降水、越流及侧向迳流补给，主要排泄方式为蒸发、越流及侧向迳流。

4 基坑降水方案设计

本工程的基坑开挖主要受第一层潜水、第二层层间水影响，场地下为粉质粘土和细砂互层，基坑面积很大，抽降水有一定难度, 轻型井点降水不能满足要求。因而我们采用大口井管井降水，基坑外围布置密井封闭基坑、中间沿基坑短轴加布降水井，以达到快速降低地下水的目的。

本工程基底面积约17.6万m2，在基坑四周布置降水井，大面积水位需降至地面以下 ，局部基坑最深处（行李通道位置）需降至约。潜水水位平均埋深，水位降深应达到（降至基坑底以下，取），基坑含水层厚度约为。根据本工程地质勘察报告，本工程挖槽范围内的土层为①～⑦层，其中②、③、⑤、⑥层土厚度较薄，且缺失部位较多，渗透系数较小，按加权平均计算，总渗透系数较小（约为/d）。综合考虑主要土层为⑤、⑦层细砂层，其厚度大、含水丰富，渗透系数为K＝3×10/s＝/d，为安全起见，计算取渗透系数/d。

4.2 降水方案设计

本工程基坑面积很大，基坑中间需要布置降水井才能达到降水效果。为计算降水情况，计算时将基坑开挖面近似看作一个不规则平面。进行降水设计时，先对最深降水计算，若其满足施工要求，基坑的其他部位亦能满足。假定降水深度为时，降水计算如下（按潜水完整井）：

1)单井降水影响半径R：

R＝2S（kH）1/2＝2×9.9×（2.59×18）1/2＝

式中：k—渗透系数m/d

H—含水层厚度m

S—基坑水位降深m

2)基坑等效半径r0：

r0＝（A /л）1/2 ＝（176000/л）1/2＝

Q＝1.366k（2H－S）×S/［lg（R＋r0）/r0］

＝1.366×2.59×（2×18－9.9）×9.9/ lg [（135.1＋236.8）/236.8]

4)单井最大出水量q：

采用开孔直径，滤管直径，中间充填砂砾填料的井结构，单井最大出水量q为：

q ＝120πrsl（k）1/3

式中：rs—滤管半径（m），本工程取

l—滤管进水部分长度(m)，此处暂取

k—渗透系数(m/d)，/d

单井出水量值为理论计算最大值，由于群井干扰作用，实际出水量比理论计算值要小，根据实际施工经验应考虑折减。另外考虑本工程重要性及降水正值丰水期，综合折减系数取0.45，设计出水量约为/d

n＝（1.1～1.2)Q/q=101～110口井（取110口）

A＝1577/110＝

根据本工程实际情况,考虑基坑较大等因素，外侧降水井间距按布置，距坡顶外边缘，外围共布井226口；基坑内侧共布置4排井（具体位置详见降水井平面布置图），井间距为，需布井96口。为防止打穿隔水层，井深均为，井径。本工程共布井322口。

3、 降水井埋设深度计算校核

本工程考虑基坑内布设降水井，中间跨间距为,边跨井至周围井的最大间距为,埋置深度的确定是保证使地下水位下降到基坑底面（一般基坑中部最不利位置）0.5～1，水位最小降深（自地面算起）为h1=，水位最大降深（降水漏斗中心）h1+ir=11.9+61/12=,降水井埋设深度为:

h ＝h1＋h2+ir＋l＝

式中：h—井点管埋置深度m

h1—基坑降水深度

h2—井点外露高度，本工程取

i—水力坡度，取1/12

r—井管中心线间水平距离的1/2

l—过滤器工作部分长度，此处暂取

管井井深为，井成孔直径为Ф600㎜，滤水管采用外径Ф400㎜的无砂水泥滤管，水泥滤管外用无纺布（平织网）进行防砂处理，无纺布外再包一层尼龙纱网，滤料选用干净3～15mm砾石填充，以确保降水效果。具体详见降水井结构图。

1—井口；2—粘土封井口；3—砼托盘；4—潜水泵；5—碎石垫层

6—井管；7—滤料层；8—集水总管；9—出水管；10—尼龙网滤砂层

首先选用WQ18－28－2.2潜水电泵，进行单井抽水试验，此种水泵流量为/h,扬程为。当不能满足降水要求时，换用较大流量的潜水泵。经试验确定需用的水泵型号后，按降水井数量的1.1倍配备水泵，保持10%的备用数量。

4.4 基坑降水技术要求

降水井施工至设计深度后，应及时下管，并进行清水洗井，稀释泥浆比重接近1.05后，立即投入滤料，严禁井管强行插入坍塌孔底；连续施工的水井，应及时进行洗井，不应搁置时间过长或钻井完成后集中洗井；管井洗井后，应进行单井试验性抽水，单独调试合格后，方可用于工程降水。

全部水井降水运行时，基底任意部位的水位埋深应不小于基底以下，各水井抽排水的含砂量应小于0.5‰。

降水监测与维护期应对各降水井的水位、水量进行同步监测。

1）降水检验之前，应统测一次自然水位；

2）抽水开始后，在水位未达到设计降深以前，每天观测三次；

3）当水位已达到设计降水深度，并趋于稳定时，可每天观测一次；

4）根据水位、水量观测记录，查明降水过程中的不正常状况及其产生的原因，及时提出调整补充措施，确保达到降水深度。

工程降水应至少在基坑开挖前10天进行，确保边坡及坑底无明流，达到设计降水效果后方可挖土。

注意保护井口，应加设盖板，防止杂物掉入井内。

降水期间应对抽水设备和运行状况进行维护检查，发现问题及时处理，使抽水设备始终处于正常运行状态，严禁降水期间随意停抽。

降水工程应自始至终进行信息化管理，以即时采取应对措施。

基坑开挖时，必须备有应急排水设备及电力设施，一旦发生异常现象应及时补救。对边坡局部渗水段及基底积水处，可挖设积水坑和盲沟，安放潜水电泵，及时排出坑内积水。

工程降水应持续至主体结构施工完毕及回填土施工完成。

滤料回填时沿井管周围均匀布置，防止井管偏位。

井管安放完成，滤料回填完成后，要充分洗井，保持滤网的畅通。

水泵应置于设计深度，实际井深与设计井深偏差小于。

降水开始后派专人对各个井进行昼夜24小时看护，并测量水位。

地下室结构施工期间降水不得停抽，以保证施工顺利进行。

5.1.1 6台钻机沿基坑周边分段分别施工，4台钻机分别负责坑内位置4排降水井的施工。

总体上单井各设一台潜水泵，用胶管连接后分段汇集到Φ200集水管内，通过集水管排至基坑周圈集水井（具体详见附图—基坑降水井及排水平面布置图）内。基坑内水管采用支架架设通往上部汇集到就近的集水管或集水井内，然后通过涵管排至场内排水沟。因基坑周圈为临时道路，涵管需穿过临时道路，穿路做法详见附图—场地排水系统示意图。

总体考虑管井中抽出的水和雨水各自排至就近排水沟内，经汇集后流向场内所设沉淀池进行沉淀，而后排至场外排水系统内。坑内集水井内水各自排至就近的集水管或集水井内，再通过涵管排至排水沟内（涵管穿路做法同“2”）。具体详见附图—场地排水系统示意图。

业主提供的西北、东北、东南三个排水地点，经实际测量，东北、东南侧场外排水系统水面标高仅比场内低600㎜，排水距离远，坡度小，为防止排水不畅，可先排至场外排水井内，然后再通过水泵提升排至东面指定的排水系统内；西北排放点的水面标高高于场内，应先排至场内排水井内然后通过水泵提升强排至场外排水系统。整个现场排水条件差，又因基坑开挖面积大、基坑降水量大、周期长，保证排水期内降水和雨水的顺利排放，三个排放点都要充分利用，安排在三个场内排放点设置提升泵站，经提升后排入场外排水系统。

4 本工程的降水为整个工程的前期工程，后期须与土方挖运、结构施工相配合，此工序的质量和工期直接影响到后续工程的进度和质量。为了保证工期，根据地质勘察报告，安排降水井施工与第一步土方开挖同时进行，第一步挖土深度为3.5～，为了保证降水井施工作业面，在坑内降水井两侧留置宽的土体不挖，待达到降水效果后再挖。为此应合理安排施工顺序，科学组织和管理。

5 本工程抽降水的周期是制约工期的关键。为缩短工期，充分利用场地开阔的有利条件组织多台钻机平行流水施工，成井、洗井、布置排水管、下泵等多道工序同步进行。降水井用10台套循环钻机施工，每天完成30口降水井施工，之后铺设完成降水管。

1）施工前，应做好井位放线定位，并对平面定位基准点和高程测量控制点的测设进行复核工作。

2）施工前各项准备工作完毕后，降水设计及施工方案经过审批。

3）做好降水井平面布置图、降水井结构图、排水系统平面图。

4）准备好以下相关资料：

①成井、抽水、施工记录表

③隐蔽工程验收和检验批验收资料

5）开工前召开技术交底会，将技术要求及时传达到机台班组，进行成井、抽水、排水、用电技术交底及安全交底。

①机械设备按计划进场、管理及操作人员按计划组织进场

③现场成井所需泥浆坑的挖设及所造泥浆的外运准备

④现场及场外排水系统施工

作好施工现场的平整和临时道路、临时供水、供电等管线的敷设；临时设施的搭设；现场照明设备的安装；材料堆放和储放⑼

根据现场施工用电量约需800kW，确保施工用电；现场施工用水量300t/d。在现场供电、供水系统未形成前，钻井、洗井用自备发电机发电，供水可采用从已打好的井中抽水使用。

本工程具有工期紧、规模大、标准高等特点。为保证本工程顺利施工，将调集精干的队伍,性能良好的大型专用机械设备来组织施工。用我们类似工程的施工经验精心组织,精心施工,确保工程如期竣工,为后期结构施工创造条件。降水施工管理和主要技术人员配备如下：

井点测量定位→安放护筒→钻机就位→钻孔→清渣换浆→回填井底碎石垫层→吊放井管→回填井管与井壁间砾石过滤层→管井洗井→井管内下设水泵、安装抽水控制电路→试抽水（验收合格）→降水井正常抽水运行→降水期结束→封填降水井。

1）严格按照施工现场所提供的控制轴线或控制点测放井位，并必须现场监理工程师复核鉴定后方可进行施工。施工基坑南侧靠近地下自来水管线部位，应先确定管线准确位置后再测放井位。如井位离管线较近，不能保证管线安全时，立即报告项目部值班人员，经设计技术人员进行井位调整，确保管线安全时才能施工。

2）降水井采用正（反）循环钻机成孔，以保证成孔质量。护筒安放误差，钻机就位误差。特殊部位根据实际情况进行调整。

3）沉渣、泥浆参数（成孔后清渣换浆，沉渣要求不大于，泥浆比重为1.05）达到要求后回填井底碎石垫层，采用碎石，厚度为。

4）沉放井管：本工程井管采用外径的水泥无砂管。采用托盘法沉放井管。为防止泥沙进入井管内，井管开始沉放时在井底放砼托盘，砼托盘与井管接触的地方用水泥粘结。每节井管接头处同样采用水泥粘结，接中损坏的井管禁止使用。然后在井管外通长包裹两层尼龙纱网（70～80目），纱网接头处增加300宽附加层，四周附3道竹片，用8#铁丝扎牢，以防井管下放时发生错节现象。为保证井管下放在井孔中部，每隔在井管外围设导正圈。井管下放时缓慢下放，严禁快放。若在下放时发生卡管、塌孔等异常现象需将井管重行拔出，下钻扫孔后再次安放。

5）回填滤料采用3～圆砾石，滤料必须洁净，不得含有砂或泥土。滤料应从井管四周同时均匀填入，不得用铲车填料，应用铁锹下料。填料时应将井口暂时封盖以防滤料填入其中，从井底连续填至地面。地面下500mm内应用粘土填充密实。

6）洗井采用污水泵洗井法。洗井应在填好滤料8小时内进行，一次性洗完。最终洗至井内排出的水由浑变清达到正常排水为止。

7）水泵安放前检查潜水泵转向、连接电缆、排水胶管、吊泵绳索，确信正确、安全后下放。吊泵绳索宜采用6mm2的钢丝绳。

8）每台泵应配置一个控制开关，主电源线路沿降水井排水管路设置。控制开关单独装箱，并在电路内连接水位自动控制器，以防井内没水时泵体空转烧坏电机。其他电路严格按照配电原则进行敷设。

9）安装完毕后放水泵至水面以下3m开始试抽水。抽水过程中定时测定抽水量、水位等值，做好记录。试抽水满足要求后转入正常抽水。

10）降水系统施工完后，应试运转，如发现井管失效，应采取措施使其恢复正常，如不可能恢复则应报废，另行设置新的井管。

11）管井井点在使用过程中，应经常对电动机、传动机械、电流、电压等进行检查，并对管井内水位和流量进行观测和记录。

12）井管使用完毕后，用砂石填实，基础以外的井上部500mm用粘土填实。

1)单井出水量稳定，能满足设计要求。

2)抽出水的含沙量不超过0.5‰。

4)降水施工的质量检验标准应符合下表的规定。

在降水过程中，应定人、定时按下表格式做好的降水记录。

工程名称： 记录单位： 年 月 日

说明：在降水水位稳定前每天观测3次，降水水位稳定后每天观测1次。

1)严格按照国家有关规范及本施工方案设计要求进行施工，不得擅自改变降水井施工工艺流程。

2)本工程降水井施工期间由第三分部负责降水施工管理，必须24小时值班进行过程监控，并做好施工记录；技术质量部负责组织检验批的自检和报验。

3)降水井开始抽水时水泵不能一次性放到井底进行大降深抽水，否则井中水跃值过大，反复几次将破坏井管和所填滤料，造成井内大量涌沙现象，抽出的水中含沙量太大，深井淤积而报废。抽水电泵应每次下放3m～5m。

4)本工程降水采用深井自动控制系统，保持深基坑部分井内动水位在17m以下。

①管井井点成孔直径应比井管直径大200mm。

②使用空隙率＞15%的砾石水泥过滤器，内径300mm，井管长20.5m，即高出地面0.5m。

③下管的同时用水反冲洗，把钻孔内的泥浆全部稀释排除。

④成井后及时用泵洗，直至水清。含砂量≤0.5‰即可下入潜水泵抽水。

6）排水要求：管井抽出的地下水，不得泛流，用集水管排入基坑东侧下水道内，集水总管沿基坑周边布置，遇出土口位置埋入地下。

7）基坑内布置有降水井，土方开挖时注意保护降水井，距降水井0.5m范围的土要用人工清理，禁止挖土机直接挖或碰撞降水井。

8）井内安放潜水电源，可用绳吊入滤水层部位，潜水电机、电缆及接头应有可靠绝缘，并配备保护开关控制。设置深井泵时，应安放平稳牢固，转向严禁逆转，防止转动轴解体，安放完毕后应进行试抽，满足要求后再进入正常工作。

认真贯彻“安全第一、预防为主”的方针，贯彻执行国家颁发的《建筑安装安全技术操作规程》、《中华人民共和国建筑法》及北京地区的有关规定，实行安全责任制，作好安全生产日记，同时还要做到如下要求：

1）严格遵守北京地区有关建筑安全交底制度，执行岗前安全教育和安全交底并做好记录，执行安全检查。

2）设立电工值班制度,非电工不得随意接电,电工应随时检查电路情况，及时排除隐患。

3）人员进入现场必须佩带安全帽,高空作业系安全带。

4）现场严禁使用明火，严禁酒后作业。

5）机械操作工、电气焊工、电工等特殊作业工种人员应持证上岗。

6）夜晚施工需要有足够的照明度。

7）开工前对参加的施工人员，特别是司机进行安全教育，遇有特殊情况及时向现场值班人员报告。

8）严格遵守机场的安全管理规定，及时办理有关证件，施工人员不得随意到机场管理区内走动。

10　文明施工管理规定

1）现场临设、料具的布置必须符合施工总平面布置图要求；施工现场的所有机械设备和建筑设备应做到定位并归类码放整齐，现场道路应平整畅通；

2）禁止在场区内搭设临时用房；

3）施工现场严禁随地大小便，严禁打架斗殴、大声喧哗泵站工程施工组织设计.docx，减少噪音扰民。

4）加强泥浆的排放、回收和管理，泥浆要定向排放，严禁泥浆满场溢流。

5）抽降水过程中组织好有序排水。

6）施工场地位于机场施工管理区内，施工人员进出大门主动出示有效证件。　　

附图1：基坑降水井及排水平面布置图

【冀】J17S301：建筑室外预制混凝土排水检查井及雨水口附图2：场地排水系统示意图意图