基坑碎石垫层汇水盲沟导水地下水位自动控制潜水泵抽水降水施工工法.docx
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基坑碎石垫层汇水盲沟导水地下水位自动控制潜水泵抽水降水施工工法
基坑内碎石垫层汇水、盲沟导水，地下水位自动控制潜水泵抽水降水施工工法
编制单位：
华通路桥集团有限公司
主要执笔人：
1.前言
在大面积、深基坑、基底及基坑周边土质为含有不均匀粉砂土透水层且有地表积水沿粉砂土渗出，基坑周边均为现有建筑物，无法进行基坑外降水且基坑内又无法有效集中降水。
建筑物基础为筏板基础，板底褥垫层为碎石的情况下，若不能将渗水及时处理，将使整个工作面处于淤泥中或被水淹没，使基坑及基础施工无法进行,工程质量难以保证，工期延迟，这就必须将四周及基坑底渗水收集处理到一个低于基底相对稳定的标高范围之内，使工作面和被水淹的基底土隔开，形成一个可以正常施工的工作环境。
山西金地建设开发集团有限公司的名仕豪庭项目地处阳泉市南大街、新华街及南庄路口的交叉口，基底面积约5300m2，在基坑开挖及地基处理过程中，基坑四周及基底遭遇地下水干扰，一度使工程处于停工状态，为此华通集团有限公司和阳泉建筑设计院、阳泉市建筑行业的专家多次针对现场情况进行技术攻关，最终形成沿基坑周边设碎石汇水、导水盲沟、基底面层普遍设碎石垫层渗水、在盲沟最低点处设集水坑安装潜水泵自动抽水系统的施工工法。
采用本施工工法可以有效地控制水流方向、水位标高，保证建筑物在基础及主体施工过程中处于无地下水干扰的正常状态下施工，充分发挥挖掘机、装载机等施工机械的效用，减少人工投入，再加科学管理，使施工技术智能化程度较高，保证了技术先进，确保了工程质量，施工安全，工程进度，降低工程成本，创造良好的经济效益和社会效益。
2.工法特点
2.1、可以将基坑周边高于基底的地下水有效地控制在工作面以外，不会进入施工作业面。
2.2、可以将基底渗出的地下水控制在碎石垫层以内，不会淹没施工作业面。
2.3、使用材料为级配碎石，和CFG复合地基褥垫层一样，充分发挥褥垫层碎石的作用，减少了材料的投入，降低了工程成本。
2.4、可以充分发挥施工机械的工作能力，保证施工机械合理配置，合理施工，提高了工作效率，确保了施工工期。
2.5、通过地下水位来控制抽水泵的启停，保证了地下水位在工作面以下。
2.6、地下水外排实现智能化控制，确保地下水位不会过高或过低，保证周边土体的稳定和正常的施工作业环境及施工的安全。
2.7、减少了人工投入，确保了施工安全。
2.8、创造了在水中施工的正常施工条件，确保了工程质量。
3.实用范围
本施工方法适用于大面积、深基坑，基底及基坑四周土质为粉砂土且渗水比较均匀，地基为CFG复合地基，基础为筏板基础的群体工程。
4.工艺原理
利用级配碎石耐压性强，碎石间空隙渗水性好而又不会影响碎石稳定性、将水充分过滤而又不使基底土流失的特性，保证将涌到碎石层的水有良好的流动性和方向性，用抽水量和地下水量匹配的潜水泵，安装水位自动控制开关，控制水泵启停，将碎石层中的水及时抽走，使水保证在碎石垫层内一定的标高，不致地下水过度降低而影响地基的稳定，为施工创造正常的施工条件，同时又不会影响地基的承载力。
5.施工工艺流程及操作要点
5.1、施工工艺流程：
→
↓
→→
钢筋笼周边碎石回填
↓
↓
→→
水位自动控制装置安装
材料准备
↓
制作
→→
潜水泵
安装
↓
排水管安装
↓
排水系统运行
排水系统调试
↓
→
挖盲沟、渗水层
↓
碎石层填充
↓
上部结构施工
↓
封闭排水井
↓
5.2、操作要点：
5.2.1、排水井开挖
5.2.1.1、位置及标高确定
根据设计施工图纸确定排水井平面位置及开挖顶、底标高，保证排水井在正常排水期间不影响结构及施工交通，且顶标高在整个基坑的最低点。
5.2.1.2、排水井开挖
5.2.1.2.1、开挖深度：
2.20米，宽度约1.5米，长度约2.8米。
5.2.1.2.2、开挖机械：
250挖掘机。
5.2.1.2.3、开挖：
按照准确定位的排水井位置，用250挖掘机开挖，开挖过程中要随时注意井壁的稳定性，开挖的土方及时用工程车外运，保证井坑周边排水顺畅。
5.2.2、排水井钢筋笼制作安装
5.2.2.1、排水井钢筋笼制作：
5.2.2.1.1、钢筋笼尺寸：
高度3.52米，直径650mm。
5.2.2.1.2、钢筋型号规格：
竖向钢筋：
Φ18、φ10。
箍筋：
Φ18
5.2.2.1.3、钢筋间距：
竖向钢筋：
Φ18、φ10钢筋间隔布置，间距150mm。
箍筋间距250mm。
5.2.2.1.4、钢筋笼制作：
严格按照钢筋笼要求将钢筋笼先绑扎成型，然后将箍筋和竖向钢筋节点全部焊接连接，保证钢筋笼的整体稳定性。
5.2.2.2、排水井钢筋笼外围裹铅丝网：
5.2.2.2.1、材料规格型号：
铅丝网：
网孔为15*15mm，铅丝网铅丝直径0.8mm。
镀锌防腐。
绑丝：
22号绑丝。
5.2.2.2.2、铅丝网敷设：
将铅丝网沿着钢筋笼外围紧紧和钢筋笼裹在一起，然后用绑丝均匀的将铅丝网和钢筋笼绑扎在一起。
绑扎点间距：
沿钢筋笼外围隔孔梅花布置。
5.2.2.3、钢筋笼安装：
5.2.2.3.1、准备工作：
在排水井旁边备足用来铺垫井底及钢筋笼周边的碎石。
将挖好的排水井周边松散泥土清理干净并在底部垫一层碎石，厚度为500mm，用挖掘机拍实。
5.2.2.3.2、钢筋笼吊装就位：
用钢丝绳将钢筋笼绑好，用挖掘机将钢筋笼吊装，垂直放置在排水井中心，并作可靠的临时支撑。
保证钢筋笼垂直、稳定。
5.2.2.3.3、钢筋笼周边碎石回填：
用挖掘机将碎石在钢筋笼周边均匀分层回填，保证碎石密实，钢筋笼垂直。
5.2.2.4、钢管制作安装：
5.2.2.4.1、钢管规格型号：
DN300，壁厚8mm。
长度：
3.52米。
止水钢板长度×宽度=700*700mm。
厚度5mm。
5.2.2.4.2、钢管制作：
5.2.2.4.2.1、下料：
按照钢管将止水钢板的要求进行精确下料。
5.2.2.4.2.2、钻孔：
在距管端1米的范围内用台钻钻孔，孔径为20mm，环向间距200mm，竖向间距150mm，梅花型布置。
孔径要均用，周边要清理干净。
5.2.2.4.2.3、止水钢板制作安装：
5.2.2.4.2.3.1、止水钢板中间割孔：
在700*700*5mm的钢板上放出中心点，画直径为305mm圆孔，用氧气乙炔沿线割孔。
5.2.2.4.2.3.2、止水钢板安装：
在钢管上根据管的安装高度，基础筏板的标高，确定钢板安装位置，保证止水钢板安装在筏板混凝土厚度的中间。
然后将止水钢板和钢管焊接连接，焊缝应饱满连续均用。
5.2.2.4.2.4、钢管安装：
5.2.2.4.2.4.1、钢管就位：
用挖掘机将制作好的钢管起吊就位，保证钢管在钢筋笼的中心，并用钢筋将管和钢筋笼临时焊接固定。
5.2.2.4.2.4.2、钢管周边碎石回填：
人工将碎石在钢管周边均匀回填碎石，保证密实。
碎石回填标高在筏板基础垫层底标高。
5.2.2.5、水位自动控制装置制作安装：
5.2.2.5.1：
材料规格型号：
不锈钢浮球：
直径150mm。
行程控制杆：
φ16圆钢。
导向杆：
φ20钢管。
16A行程开关,16A交流接触器，16A漏电保护器，16A刀闸。
15w信号灯。
5.2.2.5.2：
制作：
根据钢管深度，水位控制标高，制作好导向杆、行程杆。
安装好行程开关及相关电器控制开关。
5.2.2.5.3：
安装：
将制作好的控制系统固定在钢管壁上，要不影响潜水泵上下安装。
5.2.2.6、潜水泵安装：
5.2.2.6.1：
材料规格型号：
潜水泵：
扬程：
30m。
功率：
2KW。
出水口孔径25mm。
排水管：
De25PVC管。
5.2.2.6.2：
安装：
将潜水泵和排水管连接在一起，顺钢管将泵放到管底。
将控制线和控制系统连接。
吊装泵的铁丝固定在管顶部。
5.2.2.6.3：
排水系统调试：
按照排水量、水位控制标高，启动潜水泵，昼夜值班，观察潜水泵运行情况，是否将水位保持到一定水位，若有差错要及时调整。
5.2.2.6.4：
排水系统运行、维护：
排水系统运行正常后，要排专人定期检查、做好记录，定期对易损部件进行更换，保证正常运行。
5.2.2.7、挖盲沟：
5.2.2.7.1、盲沟线路及截面宽度的确定：
根据周边渗水情况，将盲沟全部设置在基坑周边，基础筏板外1000mm左右。
截面上口宽1300mm，下口宽800mm。
5.2.2.7.2、盲沟的开挖：
以排水井为最低点，用挖掘机按照0.6%的坡度随着工作面的展开，逐步开挖盲沟，保证新开挖工作面的水可以顺畅地通过盲沟排走。
5.2.2.8、盲沟填充碎石：
5.2.2.8.1、准备工作：
根据每天的工程进度、工作面、盲沟开挖长度等情况准备适量的碎石。
将盲沟中的松散泥土、淤泥清理干净。
5.2.2.8.1、碎石回填：
用装载机将碎石分层分段逐步将盲沟填满，回填要均匀密实。
碎石中不得含有泥或其它杂质。
5.2.2.9、基底下填充碎石：
5.2.2.9.1、准备工作：
根据各部位基底标高、碎石褥垫层厚度，将基底土开挖到褥垫层底，人工清理平整，不得扰动褥垫层底原土。
5.2.2.9.2、碎石回填：
用装载机将碎石分片运到基底面上，初步整平，人工按标高整平，然后用250挖掘机进行碾压密实。
5.2.2.10、基础及其它结构施工：
按照设计图纸要求，合理组织施工。
5.2.2.11、封闭排水井：
5.2.2.11.1、准备工作：
1）、根据竣工地面标高，将外露钢管割到比地面低50mm。
2）、备足碎石、水泥、微膨胀剂，并干拌均匀。
3）、将排水井中的水抽到地下水水位最低。
泵抽不到为止。
4）、按照排水井钢管直径下好封口钢板。
5.2.2.11.1、钢管内微膨胀混凝土封闭：
将潜水泵取出，将拌制均匀的微膨胀混凝土干料快速倒入钢管井内并分层捣实，到将地下水初步封闭后，再改用拌制好的微膨胀混凝土将钢管井灌注到地面下60mm。
5.2.2.11.2、钢板封闭：
待微膨胀混凝土硬化7天后，看管内没有地下水外渗，将割好的钢板放到管内，周圈均匀焊接，将钢管彻底封闭。
5.3劳动力组织见表1
表1劳动力组织情况表
序号
工种
数量
工作
备注
1
司机
3
开挖掘机、装载机
2
焊工
1
焊排水钢管
3
电工
1
安装自动控制装置
4
水暖工
1
安装排水管
5
技术员
1
测量
6
管理人员
2
负责现场管理
7
杂工
3
辅助机械整理现场
6.材料与设备
6.1所需主要材料见下表2：
表2主要材料表
序号
名称
规格
单位
数量
用途
备注
1
青碎石
5-31.5mm
m3
工程需要
盲沟、褥垫层
2
钢筋
Φ18
kg
工程需要
钢筋笼
3
钢筋
Φ10
kg
工程需要
钢筋笼
4
铅丝网
15*15
m2
工程需要
钢筋笼
5
绑丝
22#
kg
工程需要
钢筋笼
6
钢管
Dn=300mm
m
3.52
排水钢管
7
钢板
h=5mm
Kg
工程需要
排水钢管
8
潜水泵
H=30m
台
1
抽水
9
PVC管
De=25
m
工程需要
抽水
10
钢筋
Φ16
m
工程需要
导向杆
11
开关
16A
个
2
行程开关
12
接触器
16A
个
1
13
漏电保护器
16A
个
1
自动保护
14
刀闸
16A
个
1
隔离开关
15
灯泡
15w
个
1
信号灯
6.2所需主要机具测量设备见表3：
表3主要机具测量设备表
序号
名称
规格
单位
数量
用途
备注
1
挖掘机
250
台
1
挖土、填碎石
2
装载机
50
台
1
运填土、碎石
3
铁锹
把
5
平碎石
4
钢尺
50m
把
1
测量
5
钢尺
5m
把
1
测量
6
水准仪
S3
台
1
控制标高
7
全站仪
台
1
测量
7.质量控制
7.1工程质量控制标准
7.1.1材料：
级配碎石必须为青碎石，级配必须良好，泥含量不得超过3%。
7.1.2施工过程中必须分层铺填，及时用挖掘机分层碾压，保证级配良好，压实均匀。
7.1.3施工过程中遗留在碎石层上的土要及时清理，保证碎石中不得掺入土及其它杂质。
7.1.4钢筋笼竖向钢筋和箍筋焊接要牢固，钢筋间距要符合设计要求。
7.1.5钢筋笼吊装要保证钢筋笼位置在挖好的排水井中心，并保证垂直。
7.1.6钢筋笼周边碎石回填要分层进行，保证密实，保证钢筋笼垂直而且不移位。
7.1.7钢管安装保证在钢筋笼中心且垂直，下部坐在碎石层上。
7.1.8钢管周边碎石回填也需分层回填密实，保证钢管垂直。
7.1.9安装在钢管内的导向杆必须垂直。
7.1.10浮球钢管和导向钢管之间配合间隙必须均匀，保证浮球钢管垂直上下。
7.1.11所选的行程开关、接触器、刀闸都必须符合有关的标准，反应必须灵敏。
动作迅速。
7.2工程质量保证措施
7.2.1建立岗位责任制和质量监督制度，明确分工职责，落实施工质量控制责任，各行其责。
7.2.2严格把好材料进口关，对进场的碎石等其它材料，要严格检查、检验、试验，收集其相关的质量证明资料。
7.2.3做好材料现场管理关，对所需材料在现场必须合理存放，保护保证不被污染、损坏。
7.2.4合理安排各个施工工序，加强施工工序质量控制：
1）、技术人员对施工图纸必须充分的研究，制定明确合理的施工方案。
2）、测量人员严格按照施工方案的要求精确地定位放线。
3）、加强施工技术交底工作的落实到位，使各个工种严格按照技术交底的要求履行自己的工作职责及标准。
4）、加强施工过程中的质量巡查，对不符合要求的施工行为要及时制止并调整。
5）、加强施工过程的质量检查检验，及时取样，进行试验。
确保符合规范及施工方案要求。
6）、加强成品保护工作，凡完成一个分项工程必须采取相应的办法进行保护，减少工序间的破坏或其它破坏。
7）、做好资料整理工作，凡完成一分项工程，都应及时收集其相关的资料，保证资料真实可靠，反应工程的实际情况。
8.安全措施
8.1在施工过程中需注意的安全事项有：
1）、必须做好基坑周边临边的防护工作，设置防护栏杆、防护网。
2）、加强对基坑边坡的观察，对凡有异常的边坡必须及时采取稳妥的措施进行支护，保证边坡稳定。
3）、合理组织机械施工，避免机械相撞或机械伤人。
4）、注意施工现场照明、抽水泵等临时用电线路及设备的安全。
8.2具体安全措施为：
1）、针对工程实际编制合理科学的施工组织设计，严格按照施工组织设计要求组织施工。
2）、对边坡必须边施工边锚喷，确保边坡稳定、封闭。
3）、合理规划现场机械运行线路，保证机械运行通畅，不交叉。
4）、加强现场指挥，保证机械、人员均有各自的合理活动空间，保证互不相伤。
5）、配备专业电工、经常对施工现场的临时用电线路、设备检查、维修、更换。
6）、加强施工现场的巡检工作，对安全防护不到位，违章操作等安全隐患必须及时排除。
7）、及时召开班前会，对每天的具体工作安排，安全注意事项，安全防护等内容要讲解到位，让工人心中明白每天干什么工作，安全方面具体注意哪些事项。
9.环保措施
9.1成立环境管理领导小组，明确各自的职责。
9.2在施工过程中严格按照有关环境保护的法律法规，加强对施工现场的燃油，工程材料，设备，生活垃圾等的有效管理和控制。
制定具体的措施。
9.3做好周边交通环境疏导，保证居民、行人出行方便、公共交通畅通，施工机械进出场顺利。
9.4严格按照施工总平面要求，砌筑围墙，临街面要抹面，做和市容市貌相符合的宣传内容。
场地内工作区域划分合理，材料堆放有序，各种标牌放置合理、醒目。
施工现场要及时清理，保证整洁、交通畅通。
9.5对施工机械进出场要注意对所装货物的封闭，对轮胎用水要冲洗干净，减少道路抛洒、扬尘，污染道路。
9.6施工现场进出口要设置截流沟、沉淀池，对现场所产生的污水全部截流，经过沉淀池处理后再排入城市排水管网，沉淀池中淤泥要及时清理。
9.7对施工过程中产生的固体垃圾要合理有序堆放并及时清理外运。
9.8合理安排施工作业时间，尽量在居民休息时间停止大噪声的施工作业，保证居民正常的休息。
10.效益分析
10.1采用本施工方法使用的材料易取，价格便宜,并且和设计的褥垫层材料一样，减少了额外材料的投入。
10.2可以充分采用机械进行施工，发挥机械的最大效用，提高了工作效率。
10.3采用智能化自动抽水系统，减少人为控制，降低了人工投入，维修费用少，减少机械使用费用。
一次投入，整个工程使用。
10.4为后期施工创造了正常的工作作业环境，减少了其它技术费用。
10.5缩短了施工周期，加快了施工进度，确保了工序的连续性，减少工序的相互干扰，损坏，确保了各个工序的施工质量，增加了智能施工的分量，科技含量比其它传统工艺要高，综合经济效益和社会效益明显比其它传统施工工艺要高地多。
11.应用实例
本工法在山西金地建设集团有限公司开发的名仕豪庭项目施工过程中得到了充分的利用，取得了良好的效果。
名仕豪庭项目地处阳泉市南庄路和新华街交叉路口，于2009年3月开工，2011年12月交工。
剪力墙结构，筏板基础，地下二层，地上25层。
总建筑面积约73000m2。
地基及正二层以下在2009年10月开始，2010年5月份完毕，建筑面积约22000m2。
2010年6月份进入地上标准层施工。
基坑深度高达25m左右，基坑面积约5000m2。
基坑周边地下水位比基底高6m左右。
基底及基底上6m左右土质均为粉砂土，地下水从基坑周边及基底往外同时快速渗水。
为此在将基坑周边边坡支护好的前提下，根据建筑设计总平面图，在下地下二层的坡道部位用先开挖一个直径约2m的深坑，坑底标高比设计基底标高低2.50m左右。
挖好后，下一个用钢筋焊接的直径为650mm的钢筋笼，用挖掘机在周边填碎石。
里边放置带水位自动控制开关的潜水泵进行抽水。
沿基坑周边挖沟，沟的宽度为挖掘机一斗宽，深度为带0.6%的坡度坡向渗水井，保证在最浅处沟底比设计基底标高低1000mm左右。
开挖边沟时要随时控制沟底标高，保证排水坡度，挖好一节及时回填碾压级配碎石。
这样可以将基坑周边边坡上渗出的水全部收到盲沟中，及时让水泵将水抽走，为基坑中间的土方开挖创造条件。
基坑中间土方开挖底标高比设计基底标高低约500mm，挖好一块也用级配碎石及时碾压回填，这样从基底渗出的水也通过碎石层流到盲沟中，逐步开挖，回填碾压碎石，将整个基底开挖清理到设计标高。
在浇筑钢筋混凝土筏板基础时，在渗水井钢筋笼内放置一根带止水钢板直径为300mm，长为2500mm的钢管，浇筑混凝土时将钢管周边一同浇筑。
在钢管内放置潜水泵继续自动抽水。
这样一直保持到竣工验收。
最后将潜水泵取出，用混凝土将钢管灌注，然后用钢板封口。
这样保证了整个工程施工过程中不被地下水困扰，各分部分项工程的施工质量得以保证，确保了整个工程的工程进度。
受到了各方的好评。
具体施工见附图：
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