南水北调中线南沙河倒虹吸南段降排水试验

　　摘要:本文首先阐述了倒虹吸工程的特点和参数,根据规范规程计算基坑排水和单井排水量,确定管井总数,通过降排水试验,得出有效结论。

　　关键词:倒虹吸 管井 基坑降排水 试验

　　l、工程概况

　　南沙河渠道倒虹吸工程位于河北省邢台市与沙河市之间，高店村北2km处的南沙河

　　上，是南水北调中线一期工程大型河渠交叉建筑物之一，工程起止桩号93+621～98+016，

　　全长4395m，共分两个标段，其中南沙河渠道倒虹吸南段设计桩号为： 95+621～95+936，

　　全长2315m，由进口连接渠道、南段倒虹吸、中间明渠三大部分组成。

　　2、工程地质与水文地质

　　南沙河倒虹吸南段地处太行山与河北平原过渡地带，河床南岸为低丘垅岗区，北岸为洪积扇上缘倾斜平原地带。两岸总体地势西高东低，相对高差不足30m。河谷呈宽浅式，建

　　筑物轴线处宽5. 6km，河道内高、低漫滩及两岸一级阶地发育，属侵蚀堆积河谷地貌。工程地质结构复杂，其构造以沙、砾、卵、粘、黄土状壤土为主，透水性强，开挖涌水量大。

　　工区地表径流以上游铁矿厂弃水为主，地表径流量约0.3m3/s，地下水主要为第四系浅层孔隙潜水，主要赋存于第四系上更新统(Q3)和全新统(Q4)冲洪积卵石层中，根据初步设计阶段勘察资料：单孔抽水试验成果，卵石层渗透系数为7.9×10。3～1.1×10吨cm/s;多孔抽水试验成果，卵石层渗透系数为5.64×10-2～6. 84×l0-2cm/s，平均渗透系数为6.4×l0-2cm/s，属强透水性。由于地下水受上游来水和大气补给的影响，若遇丰水年或长时间降水不排除地下水位升高的可能。

　　本工程降水方式采用管井降水方案，降水试验区位于倒虹吸进口渐变段，桩号93+671～93+741。为避免对试验结果的影响，流经试验区附近的地表水和试验抽出的地下水用导流沟引至河道下游，导流沟铺设双层土工膜。

　　3、管井设计

　　3.1管井深度H计算

　　H=h+δ+hl+h2+iB

　　h-基坑深度(m)，取最大深度14. 23m

　　δ一井筒封底厚度(m)，取0.2m

　　hl一抽水泵吸水头高度(m)取2m

　　h2一井筒内预留回淤高度(m)取2m

　　i-降水坡度，取0.1

　　B-管井与基坑中心线的水平距离(m)取45m

　　经计算，得知管井深度为22. 93m。

　　3.2基坑排水计算

　　降水长度按照70m为一个单元进行考虑，依据开挖详图和工程地质剖面图，上口开挖宽度为105. 93m，基础面开挖高程为76. 97m;本标段地下水位线高程为86. 7m，据此进行基坑排水计算：

　　(1)基坑总出水量Q总计算

　　根据«建筑与市政降水工程技术规范»JGJ/T111-98和«建筑基坑支护技术规程»

　　JGJ120-99规定，降水基坑总出水量Q总计算公式计算为：

　　15857. 16m3/d=660. 72m3/h

　　式中：

　　K-含水层渗透系数，本工程根据招标文件取最大值6.84*10-2cm/s=59. 1m/d;

　　H-含水层厚度，根据招标文件技术条款水文地质条件，含水层厚度为15. 7m;

　　S-基坑降水深度，取12.73m;

　　R-影响半径，R=775. 51m：

　　ro-基坑等效半径，根据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99) F0.6条件规定，矩形基坑等效半径ro=0. 29 (a+b) =0. 29X (70+105. 93)=51. 02m。

　　(2)单井出水量q计算

　　根据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)8.3.4规定，管井出水量q(m3/d)按

　　下列经验公式确定：

　　q=1761. 25m3/d=73. 39m3/h

　　式中：

　　rs一过滤器半径(m)，本工程取0.4m：

　　L-过滤器进水部分长度(m)，本工程取3m：

　　K-含水层渗透系数( m/d)，取59. 1m/d。

　　(3)管井总数n计算

　　根据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)8.3.3规定，管井的数量n按下列公式

　　计算：

　　n=1.3x660. 72/73. 39=11.7眼，取12眼。

　　管井设置高程为87. 5m，主要布置在基坑四周，间距为70/12×2=11. 67m;

　　3.3管井设计

　　管井造孔直径为Ø600mm，井壁采用内径Ø400mm的无砂混凝土管，管井底部铺设

　　200mm厚的反滤料，井底无砂管底部用(300g/m2)土工布包裹，井管与井壁之间采用反

　　滤料填至地下水位线，地下水位线以上采用粘土回填封口。

　　4、降排水试验方案

　　通过计算知，在距进口渐变段基坑中心线45m处每隔11. 67m(梅花型布置)设置一个深23. 83m深的Ø400mm管井进行降水，管井内安设1台4吋深井潜水泵通过DN100硬质塑料管将地下水通过基坑四周的排水沟抽排至基坑下游506. 5m的河道中。

　　除此之外，还考虑在渐变段中部设置2座观察井，根据现场实测情况来复核计算结果及降水情况，及时调整管井深度及管井间距，以取得最优的降水参数。

　　降排水前观测一次自然水位，在抽水开始的3天内每隔2小时观测一次水位流量，以后改为每隔4小时观测一次，并做好记录;对观测记录及时整理，绘制Q～t与S～t关系曲线图，分析水位下降的趋势与流量变化，预测水位下降至设计要求的时间，根据实际抽水情况，研究降水设计的可靠程度或提出增加井数等调整措施。

　　5、管井施工

　　(1)钻孔

　　管井采用C2-22型冲击钻成孔方案，钻孔直径为Ø600mm。

　　采用泥浆护壁方案，为了保证成井深度，钻孔深度大于设计深度1m。

　　(2)下管

　　钻孔完成后，在下设无砂管之前，要先清孔，以保持井壁和无砂管的畅通、滤水。

　　然后下入井管，井管居孔中心。用Ø12mm钢丝绳将Ø400mm无砂管依次吊入井中，下管过程中用竹片逐节固定，防止管子互相错位，同时在无砂砼管外包裹60孔/cm2尼龙网，尽量使管子居中。

　　(3)回填反滤料

　　在井管周围回填细骨料，采用边向孔内送水边投细骨料，以保证填入的反滤料孔隙不被泥砂堵塞。细骨料填至地下水位线，地下水位线以上改用粘土填至地面，并压实封闭，以防止地面水的渗入。

　　(4)洗井

　　井点施工结束后，立即组织洗井，洗井自上而下进行，洗至水清，基本不出砂，出水正常，井点底部不存砂为止。

　　(5)抽水

　　抽水采用4吋深井潜水泵，若试抽水6小时后出水仍含有大量混浊水时，应立即检查井筒封底、管口连接等，如发现问题须及时修复。降水过程中对抽水设备要经常进行检查，观测井内水位和流量等，并做好记录。记录内容包括：水泵运转、抽出水中的含泥量及基坑边坡稳定情况、地下水位变化情况、井底回淤情况等。

　　(6)排水

　　从管井抽出的地下水通过水泵连接DN100硬质塑料管直接排入排水沟流至基坑下游506. 5m的河道内。

　　(7)井孔封堵

　　待混凝土施工完毕后，方可停止抽水。抽水结束后，将井孔封堵。先迅速取出抽水设施，向井孔回填细砂，距井口2m范围内用C15速凝砼封闭，浇筑至建基面。

　　结束语

　　① 通过科学分析和计算，管井设计及管井总数的制定是正确合理的。

　　② 通过对已完成的渐变段的抽水结果，管井设计及管井总数的设置是经济合理、实用有效。

　　③ 上述抽水试验方案可行，可在后续的倒虹吸管身段施工中适用。

期刊VIP网，您身边的高端学术顾问

文章名称： 南水北调中线南沙河倒虹吸南段降排水试验

文章地址： http://www.qikanvip.com/shuili/3249.html