一种富水砂卵石地层高渗透超深基坑降水施工方法技术

本发明专利技术属于超深基坑降水技术领域，公开了一种富水砂卵石地层高渗透超深基坑降水施工方法，包括现场勘察，查明现场的地质条件和水文参数；基于地质条件和水文参数设计降水井，获得降水井参数和井位数据；现场测量放样定井位，并在井位点处埋设护口管；利用钻机在井位点进行钻孔，并在钻孔过程中对孔壁进行加固；钻孔至设计深度后，清孔、下井管，并在井管与孔壁之间填充过滤料；将污水泵放入井底对其进行反复抽洗；安装水泵及管路系统，进行抽降水；降水井完成使用目的后，拆卸水泵及管路系统，并进行回填捣实。该方法根据实际施工情况合理规划降水井，能够容纳地下涌水，使得超深基坑内保持干燥，顺利进行深基坑结构施工。

A dewatering construction method of high permeability and ultra deep foundation pit in water rich sandy pebble stratum

【技术实现步骤摘要】
一种富水砂卵石地层高渗透超深基坑降水施工方法
本专利技术属于超深基坑降水
，具体涉及一种富水砂卵石地层高渗透超深基坑降水施工方法。
技术介绍
基坑降水是指在开挖基坑时，地下水位高于开挖底面，地下水会不断渗入坑内，为保证基坑能在干燥条件下施工，防止边坡失稳、基础流砂、坑底隆起、坑底管涌和地基承载力下降而做的降水防渗漏工作。随着城市地下空间开发规模扩大，高层建筑及地铁、高铁迅速发展，越来越多的地下设施源源不断地涌现，超大、超深基坑工程越来越多，而部分超深基坑可能会出现在富水砂卵石地层，富水砂卵石地层区域开挖超深基坑地下水处理问题，如大量抽排地下水会导致地基承载力下降，给周围建筑的稳定性构成威胁，如何控制好地下水，减少其对超深基坑开挖和支护结构施工的负面影响，成为富水砂卵石地层超深基坑施工中一个重要而又较难处理的施工环节。现有的施工技术中常采用钢板桩、水泥搅拌桩或截水帷幕控制地下水，但此类方法只能满足涌水量较小且降水深度较浅的工程，而针对含富水砂卵石地层超深基坑的降水控水方法还没有，而这种地质条件在实际工程中很常见，富水砂卵石地层超深基坑如仅仅采用排桩施工，将无法降水，如采用地下连续墙作为围护结构，则存在施工周期长，经济成本高等缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种富水砂卵石地层高渗透超深基坑降水施工方法，以解决现有技术存在的上述一个或多个技术问题。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种富水砂卵石地层高渗透超深基坑降水施工方法，包括以下步骤：现场勘察，查明现场的地质条件和水文参数；基于所述地质条件和所述水文参数设计降水井，获得降水井参数和井位数据；现场测量放样定井位，并在井位点处埋设护口管；利用钻机在井位点进行钻孔，并在钻孔过程中对孔壁进行加固；钻孔至设计深度后，清孔、下井管，并在井管与孔壁之间填充过滤料；将污水泵放入井底对其进行反复抽洗；安装水泵及管路系统，进行抽降水；降水井完成使用目的后，拆卸所述水泵及管路系统，并进行回填捣实。进一步的，所述基于所述地质条件和所述水文参数设计降水井，获得降水井参数和井位的方法包括：基于所述地质条件和所述水文参数，分别计算获得现场的涌水量、单井出水量、降水井数量以及降水井深度，并根据所述降水井数量布设降水井井位，获得降水井参数和井位数据。进一步的，所述基于所述地质条件和所述水文参数，计算获得现场的涌水量的方法为：利用公式(1)计算现场的涌水量：式中，Q—涌水量，m3/d；K—含水层的渗透系数，m/d；H—含水层厚度，m；S—设计降深，m；R—降水影响半径，m；r0—等效半径，m；h—动水位至含水层底板深度，m；hm—潜水含水层厚度与动水位以下的含水层厚度的平均值，l—有效过滤器长度，m。进一步的，所述单井出水量由地层汇水能力、井管透水能力以及水泵抽水能力构成；其中：采用计算公式(2)计算获得所述地层汇水能力：式中：l—过滤器有效长度，m；r—管井半径，m；K—渗透系数，m/d；采用计算公式(3)计算获得井管透水能力：q井管＝πnVgDgL……(3)式中：q井管—过滤管的允许进水流量，m3/s；n—过滤管进水面层有效孔隙率；Vg—过滤管允许进水流速，供水管井不宜大于0.03m/s；Dg—过滤管外径m；L—过滤管有效进水长度，m；所述水泵抽水能力由水泵流量乘以24h获得。进一步的，所述基于所述地质条件和所述水文参数计算获得所述降水井数量的方法为：采用计算公式(4)计算所述降水井数量：n＝1.1Q/q……(3)式中：Q—涌水量，m3/d；q-地层汇水能力、井管透水能力以及水泵抽水能力中的最小值。进一步的，在井位点处埋设护口管之前，所述方法还包括：开挖深度不小于3m的探坑，探明地下是否有无管线，若无管线，则在井位点处埋设护口管；若有管线，则查明管线来源并做好管线保护措施，若管线影响降水井位置，则对降水井位置进行调整。进一步的，在钻孔过程中对孔壁进行加固的方法包括：从孔口至砂土层中不少于1.5m的范围内采用钢护筒加固，所述钢护筒的顶部高出地面不少于0.3m，所述钢护筒的顶部四周开设若干个溢浆孔；所述钢护筒以下的孔壁采用化学泥浆加固，所述化学泥浆由粘性土或膨润土与水混合而成，所述泥浆的相对密度为1.10～1.15，粘度为20～25s，酸碱度为pH8～10。进一步的，所述清孔的方法包括：提升钻头，然后通过不同的循环方式排除孔底沉淤，并不断注入洁净的化学泥浆水，用以降低桩孔化学泥浆水中的泥渣含量；清孔结束时测定孔底沉淤，孔底沉淤厚度不大于30cm。进一步的，所述井管包括实管和设置于所述实管底部并与所述实管连接的滤管，所述滤管为桥式滤管，所述下井管的方法包括：利用吊车分节吊放，各节井管之间同心并焊接严密，下到设计深度，顶部低于地面20cm，地面采用100×100×2cm钢板盖进行保护。进一步的，在井管与孔壁之间填充过滤料的方法包括：采用人工沿井孔四周均匀连续填入，滤料填至井口位置；其中，滤管部分滤料采用4～7mm的砾石，填充高度超过过滤管上端5m～10m，下部与底端齐平，其余部分使用原状土回填。与现有技术相比，本专利技术提供的技术方案具有如下有益效果或优点：本专利技术所提供的富水砂卵石地层高渗透超深基坑降水施工方法通过实际施工情况和施工要求，对超深基坑内的降水井的结构、位置和数量进行合理规划，所述降水井能够容纳地下涌水，使得超深基坑内保持干燥，能够顺利进行深基坑结构施工；钻井施工的施工量小，且在施工的过程中，可以与超深基坑结构的施工同时进行，不产生相互的干扰，提高了施工的效率。参照后文的说明和附图，详细公开了本专利技术的特定实施方式，指明了本专利技术的原理可以被采用的方式。应该理解，本专利技术的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本专利技术的实施方式包括许多改变、修改和等同。针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。附图说明图1是本专利技术实施例提供的一种富水砂卵石地层高渗透超深基坑降水施工方法的方法流程图；图2是本专利技术实施例中降水井的布置示意图；图3是本专利技术实施例中桥式滤管的结构示意图；图4是本专利技术实施例中桥式滤管的截面示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种富水砂卵石地层高渗透超深基坑降水施工方法，其特征在于，包括以下步骤：/n现场勘察，查明现场的地质条件和水文参数；/n基于所述地质条件和所述水文参数设计降水井，获得降水井参数和井位数据；/n现场测量放样定井位，并在井位点处埋设护口管；/n利用钻机在井位点进行钻孔，并在钻孔过程中对孔壁进行加固；/n钻孔至设计深度后，清孔、下井管，并在井管与孔壁之间填充过滤料；/n将污水泵放入井底对其进行反复抽洗；/n安装水泵及管路系统，进行抽降水；/n降水井完成使用目的后，拆卸所述水泵及管路系统，并进行回填捣实。/n

【技术特征摘要】
1.一种富水砂卵石地层高渗透超深基坑降水施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
现场勘察，查明现场的地质条件和水文参数；
基于所述地质条件和所述水文参数设计降水井，获得降水井参数和井位数据；
现场测量放样定井位，并在井位点处埋设护口管；
利用钻机在井位点进行钻孔，并在钻孔过程中对孔壁进行加固；
钻孔至设计深度后，清孔、下井管，并在井管与孔壁之间填充过滤料；
将污水泵放入井底对其进行反复抽洗；
安装水泵及管路系统，进行抽降水；
降水井完成使用目的后，拆卸所述水泵及管路系统，并进行回填捣实。


2.根据权利要求1所述的富水砂卵石地层高渗透超深基坑降水施工方法，其特征在于，所述基于所述地质条件和所述水文参数设计降水井，获得降水井参数和井位的方法包括：
基于所述地质条件和所述水文参数，分别计算获得现场的涌水量、单井出水量、降水井数量以及降水井深度，并根据所述降水井数量布设降水井井位，获得降水井参数和井位数据。


3.根据权利要求2所述的富水砂卵石地层高渗透超深基坑降水施工方法，其特征在于，所述基于所述地质条件和所述水文参数，计算获得现场的涌水量的方法为：
利用公式(1)计算现场的涌水量：






式中，Q—涌水量，m3/d；K—含水层的渗透系数，m/d；H—含水层厚度，m；S—设计降深，m；R—降水影响半径，m；r0—等效半径，m；h—动水位至含水层底板深度，m；hm—潜水含水层厚度与动水位以下的含水层厚度的平均值，l—有效过滤器长度，m。


4.根据权利要求3所述的富水砂卵石地层高渗透超深基坑降水施工方法，其特征在于，所述单井出水量由地层汇水能力、井管透水能力以及水泵抽水能力构成；其中：
利用计算公式(2)计算获得所述地层汇水能力：



式中：l—过滤器有效长度，m；r—管井半径，m；K—渗透系数，m/d；
利用计算公式(3)计算获得井管透水能力：
q井管＝πnVgDgL……(3)
式中：q井管—过滤管的允许进水流量，m3/s；n—过滤管进水面层有效孔隙率；Vg—过滤管允许进水流速，供水管井不宜大于0.03m/s；Dg—过滤管外径m；L—过滤管有效进水长度，m；
所述水泵抽水能力由水泵流量乘以24h获得。

【专利技术属性】
技术研发人员：张波，张书香，孙鹤明，樊德东，胡林浩，仇意，
申请(专利权)人：中交一公局第三工程有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11