一种超深坑中坑敞开式降水工法制造技术

本发明专利技术公开了一种超深坑中坑敞开式降水工法，包括以下步骤：步骤一：基坑地质勘查(a)根据设计单位提供的勘察技术要求及建设单位提供的建筑物总平面图，结合拟建建筑物规模及场地资料，采用钻探取土试验结合多种现场原位测试综合进行，多种现场原位测试包括静力触探、标准贯入试验、重型动力触探和波速及地脉动测试。本发明专利技术通过在保证基坑开挖安全的同时最大限度减少了地下水的抽排量，周边地面沉降也被控制在最低限度，达到了最佳降水效果，基坑整体降水的思路创新，其涉及的施工工艺均为常规工艺，技术成熟，工艺简单，施工容易，质量易于控制，能够大大节约成本。

【技术实现步骤摘要】
一种超深坑中坑敞开式降水工法
本专利技术涉及基坑降水领域，特别涉及一种超深坑中坑敞开式降水工法。
技术介绍
根据以往相关基坑工程降水经验，超深基坑降水一般采用落底式竖向帷幕，切断基坑内外的水力联系，避免坑内降水对坑外环境造成较大破坏。但对高透水性土质、深厚含水层条件下承压水头高的超大基坑，落底式封闭降水将需要极深的止水帷幕，同时坑底需要满堂封底加固以避免出现管涌、突涌等安全事故，工程投入大大增加。因此，专利技术一种超深坑中坑敞开式降水工法来解决上述问题很有必要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种超深坑中坑敞开式降水工法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种超深坑中坑敞开式降水工法，包括以下步骤：步骤一：基坑地质勘查(a)根据设计单位提供的勘察技术要求及建设单位提供的建筑物总平面图，结合拟建建筑物规模及场地资料，采用钻探取土试验结合多种现场原位测试综合进行，多种现场原位测试包括静力触探、标准贯入试验、重型动力触探和波速及地脉动测试；(b)结合勘探结果，总结本工程水文地质及周边环境特点，分析基坑普挖区及塔楼区的降水技术难点，为降水方案确定提供基础依据，其中塔楼区包括坑中坑；步骤二：降水方案比选(a)降水方案在基坑支护设计方案确定阶段进行比选，根据各种支护设计方案制定相应的降水方案，降水方案以确保基坑支护安全和服务基坑施工；(b)工程基坑开挖面积大、开挖深度深，含水层厚度大，厚度约38.10米，含水层埋深，基坑土体从上至下渗透系数逐渐增加，承压水层土质为细砂层，从安全性、可行性、经济性等方面综合比较封闭式降水、敞开式降水、全基坑深井降水、分区分井深降水等方案及组合方案，最终确定非落底式止水帷幕+深井(管井)减压疏干降水方案为原则；步骤三：降水井最适宜深度及结构确定(a)分析基坑水文地质条件得知，承压含水层具有从上至下渗透系数逐渐增大的特点，因此在要求同样水位降深的情况下，降水井越深则单井涌水量就越大，如果采用完整井，则以下部含砾中砂层的给水量占绝大部分，该层水量丰富，渗透系数大，在基坑降深要求不变的情况下抽水量将大幅上升，与之相配套的各种资源消耗也将随之增加，这对控制整个基坑工程的费用不利，且降水影响范围增大，对周围环境的危害性增加；(b)根据众多基坑工程经验，在设计降深相同的情况下，非完整井实际抽水量比完整井减少了1/3，合理控制了地下水的抽排量，使得降水工程的造价更经济合理，对周边地面沉降也被控制在最低限度，因此，本基坑工程最终决定采用非完整井进行降水；(c)坑中坑外的降水井深度确定降水井的深度按下式确定：HW＝HW1+HW2+HW3+HW4+HW5+HW6式中HW——降水井深度(m)；HW1——基坑深度(m)；HW2——降水水位距离基坑坑底要求的深度(m)；HW3——其值为ir0，i为水力坡度，在降水井分布范围内宜为1/10-1/12；i0为降水井分布范围的等效半径或降水井排间距的1/2(m)；HW4——降水期间的地下水变幅(m)；HW5——降水井过滤管工作长度(m)；HW6——沉淀管长度(m)；因抽取承压水是为了降低承压水位，故在具体降水过程中应尽量减少抽水量，同时又要控制降水井的含砂量不超过有关规范要求，结合场区实际地质条件，确定普挖区和塔楼区降水井深度分别为38m和42m；(d)按照下时计算基坑内部任意点水位降深式中s—基坑内任意计算点水位降深(m)Qi—i井出水量(m3/d)；M—承压含水层厚度(m)；K—渗透系数(m/d)；rp—任意计算点至各井点距离(m)；n—降水井数量；d—含水层顶板至过滤管顶部的距离(m)；l—过滤管进水部分长度(m)；W(ui)、—井函数；(e)利用天汉软件试算坑中坑区域内的降水井深度为38m、40m、42m、44m和46m时对应土层渗透系数和影响半径下基坑地下水水位及降深情况时的降水效果，最终确定坑中坑内部的降水井最优深度为42m；(f)降水井结构确定降水井的结构通常包括井管(井壁管)、过滤管(滤水管)、沉淀管及围填滤料，松散含水层的过滤管内径不宜小于250mm，同时为方便施工以及保证不同开挖深度对承压水降深的要求，对整个基坑内不同区域的降水井结构做适当的调整，最终确定普挖区38m降水井井径为250mm，井管长度为19m，过滤管长度为18m，沉淀管长度为1m，塔楼区42m降水井井径为300mm，井管长度为26m，过滤管长度为15m，沉淀管长度为1m，步骤四：降水井数量确定(a)计算涌水量：采用减压疏干降水进行计算，并以降低承压水位至基坑开挖面以下1-9m为标准。根据降水后水位控制高度要求及地层条件，按稳定流承压环形非完整井考虑，采用大井法对基坑最大涌水量进行概算。计算公式为基坑涌水量计算公式(承压水-潜水、非完整井、稳定流、均质含水层)：式中Q—基坑涌水量(m3/d)；k—含水层渗透系数(m/d)；H—含水层底面起算的承压水测压水位高度(m)；M—含水层厚度(m)；R—抽水影响半径(m)；r0—环形井点系统的引用半径(m)；(b)计算降水井数量按普挖到裙楼底板底-19.0m考虑时Q＝68060.59m3/d＝2835.86m3/h，如果单井抽水量设计为50m3/h，则共需的井数分别为57口；如考虑纯塔楼区工程桩接桩需要按-26.70m验算时Q塔楼＝40728.02m3/d＝1697m3/h，则纯塔楼区需布置降水井34口，考虑基坑面积较大，综合采用50m3/h和80m3/h深井潜水泵进行抽排，同时考虑一定数量的安全储备，整个基坑共需降水井79口，其中普挖区38m降水井59口以及塔楼区42m降水井20口；(c)观测井数量确定为加强基坑水位观测，平均每6000-7000㎡布置一口观测井，结合普瓦区及塔楼区的情况，其中普挖区观测井设置2口、塔楼区观测井设置2口，井深同所在区域的降水井；步骤五：降水井合理布置(a)在进行降水井管布置时，井间距宜满足如下要求：b≥5πD式中b—降水管井之间的距离(m)；D—降水管井的井径(m)；(b)降水井平面布置降水井应在满足计算间距的情况下尽量等距离布置，以提高整个降水工程的施工效率，同时降水井布置应避开工程桩及地下室各层结构主要受力构件，最终确定布置图；(c)降水井管道布置降水井支管的布置综合考虑降水井及土方临时通道的位置，确定降水井支管的走向，在竖向设置灯笼架，解决由于基坑支护无内支撑，降水井竖向悬臂高度较高的问题，多根降水井支管共用灯笼架，并且根据现场情况优化降水井支管布置，将多根降水井支管汇入一处，并接入降水井总管，方便土方主通道两侧次要通道的设置，降水主管水先排入沉淀池经沉淀后，一部分用于现场施工用水、另一部分排入市政管网，在土方开挖过程中，对降水井支管的灯笼架进行换撑；步骤六：基坑支护及降水井施工(a)施工流程：普挖区及坑中坑周围支护结构施工(含止水帷幕)→土方逐层开挖→降水井跟进施工，并及时进行降水，实时对水位进行观测，确保水位位于土方开挖面以下1-2m；(b)降水井成井施工：根据成熟的冲击钻成井施工工艺进行降水井施工，并应特别注意井孔垂直度、井深控制及成孔保护等关键工序的保障；(c)降水井支管的灯笼架搭设及换撑：降水井的灯笼架必须确保确保降水井的稳定及降水井支管的布置，支撑架本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超深坑中坑敞开式降水工法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：基坑地质勘查(a)根据设计单位提供的勘察技术要求及建设单位提供的建筑物总平面图，结合拟建建筑物规模及场地资料，采用钻探取土试验结合多种现场原位测试综合进行，多种现场原位测试包括静力触探、标准贯入试验、重型动力触探和波速及地脉动测试；(b)结合勘探结果，总结本工程水文地质及周边环境特点，分析基坑普挖区(1)及塔楼区(2)的降水技术难点，为降水方案确定提供基础依据，其中塔楼区(2)包括坑中坑(3)；步骤二：降水方案比选(a)降水方案在基坑支护设计方案确定阶段进行比选，根据各种支护设计方案制定相应的降水方案，降水方案以确保基坑支护安全和服务基坑施工；(b)工程基坑开挖面积大、开挖深度深，含水层厚度大，厚度约38.10米，含水层埋深，基坑土体从上至下渗透系数逐渐增加，承压水层土质为细砂层，从安全性、可行性、经济性等方面综合比较封闭式降水、敞开式降水、全基坑深井降水、分区分井深降水等方案及组合方案，最终确定非落底式止水帷幕+深井(管井)减压疏干降水方案为原则；步骤三：降水井(4)最适宜深度及结构确定(a)分析基坑水文地质条件得知，承压含水层具有从上至下渗透系数逐渐增大的特点，因此在要求同样水位降深的情况下，降水井(4)越深则单井涌水量就越大，如果采用完整井，则以下部含砾中砂层的给水量占绝大部分，该层水量丰富，渗透系数大，在基坑降深要求不变的情况下抽水量将大幅上升，与之相配套的各种资源消耗也将随之增加，这对控制整个基坑工程的费用不利，且降水影响范围增大，对周围环境的危害性增加；(b)根据众多基坑工程经验，在设计降深相同的情况下，非完整井实际抽水量比完整井减少了1/3，合理控制了地下水的抽排量，使得降水工程的造价更经济合理，对周边地面沉降也被控制在最低限度，因此，本基坑工程最终决定采用非完整井进行降水；(c)坑中坑(3)外的降水井(4)深度确定降水井(4)的深度按下式确定：HW＝HW1+HW2+HW3+HW4+HW5+HW6式中HW——降水井(4)深度(m)；HW1——基坑深度(m)；HW2——降水水位距离基坑坑底要求的深度(m)；HW3——其值为ir0，i为水力坡度，在降水井(4)分布范围内宜为1/10‑1/12；i0为降水井(4)分布范围的等效半径或降水井(4)排间距的1/2(m)；HW4——降水期间的地下水变幅(m)；HW5——降水井(4)过滤管(6)工作长度(m)；HW6——沉淀管(7)长度(m)；因抽取承压水是为了降低承压水位，故在具体降水过程中应尽量减少抽水量，同时又要控制降水井(4)的含砂量不超过有关规范要求，结合场区实际地质条件，确定普挖区(1)和塔楼区(2)降水井(4)深度分别为38m和42m；(d)按照下时计算基坑内部任意点水位降深...

【技术特征摘要】
1.一种超深坑中坑敞开式降水工法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：基坑地质勘查(a)根据设计单位提供的勘察技术要求及建设单位提供的建筑物总平面图，结合拟建建筑物规模及场地资料，采用钻探取土试验结合多种现场原位测试综合进行，多种现场原位测试包括静力触探、标准贯入试验、重型动力触探和波速及地脉动测试；(b)结合勘探结果，总结本工程水文地质及周边环境特点，分析基坑普挖区(1)及塔楼区(2)的降水技术难点，为降水方案确定提供基础依据，其中塔楼区(2)包括坑中坑(3)；步骤二：降水方案比选(a)降水方案在基坑支护设计方案确定阶段进行比选，根据各种支护设计方案制定相应的降水方案，降水方案以确保基坑支护安全和服务基坑施工；(b)工程基坑开挖面积大、开挖深度深，含水层厚度大，厚度约38.10米，含水层埋深，基坑土体从上至下渗透系数逐渐增加，承压水层土质为细砂层，从安全性、可行性、经济性等方面综合比较封闭式降水、敞开式降水、全基坑深井降水、分区分井深降水等方案及组合方案，最终确定非落底式止水帷幕+深井(管井)减压疏干降水方案为原则；步骤三：降水井(4)最适宜深度及结构确定(a)分析基坑水文地质条件得知，承压含水层具有从上至下渗透系数逐渐增大的特点，因此在要求同样水位降深的情况下，降水井(4)越深则单井涌水量就越大，如果采用完整井，则以下部含砾中砂层的给水量占绝大部分，该层水量丰富，渗透系数大，在基坑降深要求不变的情况下抽水量将大幅上升，与之相配套的各种资源消耗也将随之增加，这对控制整个基坑工程的费用不利，且降水影响范围增大，对周围环境的危害性增加；(b)根据众多基坑工程经验，在设计降深相同的情况下，非完整井实际抽水量比完整井减少了1/3，合理控制了地下水的抽排量，使得降水工程的造价更经济合理，对周边地面沉降也被控制在最低限度，因此，本基坑工程最终决定采用非完整井进行降水；(c)坑中坑(3)外的降水井(4)深度确定降水井(4)的深度按下式确定：HW＝HW1+HW2+HW3+HW4+HW5+HW6式中HW——降水井(4)深度(m)；HW1——基坑深度(m)；HW2——降水水位距离基坑坑底要求的深度(m)；HW3——其值为ir0，i为水力坡度，在降水井(4)分布范围内宜为1/10-1/12；i0为降水井(4)分布范围的等效半径或降水井(4)排间距的1/2(m)；HW4——降水期间的地下水变幅(m)；HW5——降水井(4)过滤管(6)工作长度(m)；HW6——沉淀管(7)长度(m)；因抽取承压水是为了降低承压水位，故在具体降水过程中应尽量减少抽水量，同时又要控制降水井(4)的含砂量不超过有关规范要求，结合场区实际地质条件，确定普挖区(1)和塔楼区(2)降水井(4)深度分别为38m和42m；(d)按照下时计算基坑内部任意点水位降深式中s—基坑内任意计算点水位降深(m)Qi—i井出水量(m3/d)；M—承压含水层厚度(m)；K—渗透系数(m/d)；rp—任意计算点至各井点距离(m)；n—降水井(4)数量；d—含水层顶板至过滤管(6)顶部的距离(m)；l—过滤管(6)进水部分长度(m)；W(ui)、—井函数；(e)利用天汉软件试算坑中坑(3)区域内的降水井(4)深度为38m、40m、42m、44m和46m时对应土层渗透系数和影响半径下基坑地下水水位及降深情况时的降水效果，最终确定坑中坑(3)内部的降水井(4)最优深度为42m；(f)降水井(4)结构确定降水井(4)的结构通常包括井管(5)(井壁管)、过滤管(6)(滤水管)、沉淀管(7)及围填滤料(8)，松散含水层的过滤管(6)内径不宜小于250mm，同时为方便施工以及保证不同开挖深度对承压水降深的要求，对整个基坑内不同区域的降水井(4)结构做适当的调整，最终确定普挖区(1)38m降水井(4)井径为250mm，井管(5)长度为19m，过滤管(6)长度为18m，沉淀管(7)长度为1m，塔楼区(2)42m降水井(4)井径为300mm，井管(5)长度为26m，过滤管(6)长度为15m，沉淀管(7)长度为1m，步骤四：降水井(4)数量确定(a)计算涌水量：采用减压疏干降水进行计算，并以降低承压水位至基坑开挖面以下1-9m为标...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫相明，胡建明，张鹏，林长锋，张豪，李鹏鹏，张辉，陈忠信，叶瑜，
申请(专利权)人：中厦建设有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33