综合降水措施在黄河入海口同兴干渠泵站工程中的应用

1、综合降水措施在黄河入海口同兴干渠泵站工程中的应用 综合降水措施在黄河入海口同兴干渠泵站工程中的应用何勇1，邓伏波2(1中国水利水电第十二工程局萧山公司，浙江杭州311004；2浙江省水电建筑安装有限公司浙江杭州310051） 摘 要：通过东营市同兴干渠渠首泵站深基坑降水的实践，根据设计提供的地质资料结合现场实际情况，经计算和方案比较，选用深井为主、轻型井点为辅的综合降水措施，边施工边调整降水参数，不断优化降水方案，满足了施工要求。对泵站所处环境与地质条件、深井、轻型井点的布设与施工作了论述。 关键词：泵站；深基坑；深井降水；轻型井点降水；工程实例1工程概况 同兴干渠渠首泵站工程位于黄河入海口东

2、营市垦利县境内，为下镇地区农业综合开发项目之核心工程，与胜利干渠相接，由进水闸、闸后出水池、4120m直径2.0m预应力钢筋混凝土埋管、进水池、主机段、泵站出水池等配套设施组成。工程于2002年5月底开工，土建工程要求9月底完工并提交安装工作面。受地理条件影响和限制，进水闸出水池、预应力钢筋混凝土埋管和泵站进水池基础开挖深度都较大，最深处达到10m。由于地处黄河入海口冲积平原，地下水丰富，受东面水库和胜利干渠排沟的影响大，加之工期紧，如何保证基坑开挖、管道安装和混凝土施工旱地作业是该工程如期完工的关键。2环境和地质条件 施工区域地貌单元属于黄河冲积平原。根据设计提供的地质资料，地层属于黄河第四

3、纪沉积土层，开挖地层自上而下穿过3个透水层，2个不透水层：自上而下为45m厚素填土和粉土、0.5m左右厚红泥夹层、23.2m厚粉砂土、0.8m左右厚粉质粘土、粉土和粉质砂土，红泥夹层和粉质粘土为相对不透水层，分布高程不稳定，第一层分布在EL2.5m左右，第二层分布在EL0.0m左右。开挖场地地下水属潜水类型，水位受大气影响和周围地表水变化而变化，勘测期间地下水位EL4.25.0m，施工期间通过试挖，地下水位基本埋深在EL45m。但泵站位置东面和西面都有养殖水库，距基坑很近，东面还有部分基坑开挖区是水库回填粉砂土，该部位地下水埋深较高，分布在EL5.35.0m。3降水方案 基坑开挖包括进水闸出水

4、池、预应力钢筋混凝土埋管基础、泵站进水池和主机段。进水闸开挖尺寸16.6m25.5m(b)，最低处EL-1.78m；预应力钢筋混凝土埋管基础开挖宽14.7m、长120m，底部EL-1.58mEL-1.38m；泵站进水池和主机段开挖尺寸23.5m35.5m(Lb)，最低处EL-1.98m。基坑开挖有效面积3022m2，降水面积13990m2，最大降水深度8.3m(图1)。 由于工期紧，没有时间进行抽水试验，降水方案完全依靠设计提供的地质资料进行计算和方案比较。经过充分的比较和论证，为确保工程降水做到万无一失，争取一次成功，结合当地的降水设备，拟采用综合降水方案，即深井降水辅以轻型井点降水的方案。

5、深井降水主要对渗透系数较大的第三透水层进行降水，轻型井点降水主要对第一和第二透水层进行辅助降水，并充分考虑应急措施，根据阶段降水效果对降水方案和参数及时进行调整（图2）。4深井布置和施工4.1深井布置 深井降水主要针对第三层粉土和粉质砂土，按最不利因素考虑，地表EL取8.0m、基坑底EL取-2.0m，基坑底宽取23.5m，渗透系数K=7.35md，确保基坑中心部位降水深度低于基底开挖面0.51.0m。按无压非完整井公式计算，影响半径R=187.7m，系统总涌水量Q=7511.6m3。经试算共布置18口深井比较合理，布置井距20.025.0m，有效井深21.0m(井底控制在EL-13.0m)，考

6、虑运行期及施工原因会有所沉积，井深均超深23m。降水深井采用无砂混凝土管，内径40cm，外径50cm，管外用铅丝包扎尼龙滤网布并外加15cm厚豆子石作反滤层。4.2深井施工 深井施工质量好坏，直接影响降水效果，从测量定位、泥浆配制到成孔、无砂管安装和洗井等工序均严格控制。 （1）深井定位。严格按降水设计方案布置的孔位定位，为便于运行和操作，深井离基坑开挖上口边线距离1.5m，采用经纬仪放样，井口埋设钢护筒，长度1.0m左右，并高于原始地面0.2m，周边用粘土回填夯实，以免塌孔。 （2）泥浆制备。泥浆采用就地粉质粘土制备，泥浆比重控制在1.25gcm3左右，由于地层穿过两层粘土隔水层，可有效防止

7、塌孔，对造孔较为有利。 （3）深井成孔。采用正循环回旋钻机成孔，孔径80cm，使用四锥形钻头，配套12kW泥浆泵，钻进速度一般在3.0m/h左右，并尽量一次成形。 （4）无砂混凝土管安装。无砂混凝土管内径40cm，外径50cm，单节长度1.0m。成孔后对孔内泥浆进行置换，使之达到1.1gcm3左右(确保不塌孔为原则)，随即进行无砂混凝土管安装。底部一节用实心管，木托盘定位，四股钢丝绳捆吊，逐节缓慢吊放。无砂管先用尼龙网带缠绕作为过滤，用铅丝扎紧，再用4根竹片辅以铅丝固定外加导向块，确保管中心位置正确。安装后的无砂管高出地面1020cm。无砂管与孔壁间15cm距离用15mm豆子石作为反滤层，边填

8、筑边冲清水，保证填筑密实，顶部08m用粘土回填密实，防止地表水进入孔内。 （5）深井清洗。为使深井达到良好的降水效果，反滤料填筑完成后，立即进行洗井。采用气腾法，即向孔内注入清水的同时，向孔底通入压缩空气，使孔内泥浆和残余物自流出井外，直至回水清澈为止。4.3深井抽水 按非完整井深井井点涌水量公式计算总涌水量为7511.6m3d，单井出水量417.3m3d，抽水设备选用JQB-1.5-6型潜水泵，功率2.2kW。潜水泵用滑轮悬吊在井中，先试抽，符合要求后再正式抽水，抽水过程中及时升降潜水泵，以确保好的抽水效果。5轻型井点布置和施工5.1轻型井点布置 由于第一和第二透水层较薄，厚度在3m左右，深

9、井虽已穿透该透水层，但布置间距较大，在该透水层中影响半径较小，降水效果不明显，故布置二级轻型井点分别对第一和第二透水层降水。采用井点管直径32mm，总管直径80mm，单套总管长度4052m，配套V5型真空泵和3BA-9型离心泵。结合地质和基坑开挖设计要求，共布置一级轻型井点10套，二级轻型井点8套。5.2轻型井点施工 井点管布置间距1.3m，单根长度6m，下端1.2m制作成滤管，管壁上梅花形布置小孔，用棕皮缠裹后，铁丝扎紧，底部用钢板封死；总管单根长度4m，法兰连接，总管上间隔1.3m布置32mm直径接头，接头管使用32mm直径橡胶软管。井点管埋设采用射水法，100mm直径十字形射水器安装在3

10、2mm直径钢管上，用软管接2in潜水泵，射水成孔同时用人力下压和转动，成孔深度大于井点管埋设深度0.5m左右，成孔后随即下井点管和灌中粗砂，孔口用粘土封闭。5.3轻型井点抽水 按完整井涌水量公式计算单井涌水量为5.4m3d，井点管出水能力8.8m3d，大于涌水量，离心泵出水量45m3h大于单套井点（单套最多井点管40根）涌水总量8.3m3h，井点管的布置和设备选用能满足要求。抽水前先试抽，检查管路是否漏气、漏水及淤塞，正常出水后开始投入使用。6降低降水费用的措施及应注意的问题6.1降低降水费用的措施 （1）通过优化降水方案和参数来降低降水费用。由于井点数量多，施工周期长，可采取分施工段抽降水和

11、优化降水参数等措施来降低降水成本和费用。由于“六干排”横穿埋管段基础，基坑施工受施工导流影响分两期完成，通过一期的降水成果和开挖揭露的地层情况，优化二期基坑降水参数，调整井点管和深井的间距，减少了3口深井和3套二级轻型井点，减少了投入，降低了费用。 （2）采用加快工程进度和改变降水方式来降低降水成本。深井和轻型井点的费用由成井费用、设备租赁费、运行维护费和电费组成。通过分析，降水总费用占工程费用的8%10，抽水电费占降水费的40左右。施工中应加大投入、合理组织和调度，加快基础和回填施工进度，缩短工期，减少降水时间，降低成本；降水稳定后，通过间隔抽水、间断抽水等方式减少抽水时间，以节约电费来降低

12、降水费用。6.2应注意的问题 （1）降水时应考虑对周边建筑物的影响。由于华山路紧邻基坑以西，距降水深井和一级降水轻型井点都较近，降水过程中出现了整体沉降，最大沉降达到15cm，采取补水措施后沉降得到控制。（2）应加强降水过程观测。降水过程一般为先大后小，先混后清，如果长期混浊并有泥沙抽出应停止抽水以免塌孔，造成降水失败。 （3）降水前应尽量不扰动原土。由于靠水库部位为大面积的回填土，降水非常困难，轻型井点出水量少，坡面长期湿润，并出现整体滑动，造成两口深井报废。 （4）深井处理。深井尽量不要布置在建筑物范围内，抽水结束后及时采用碎石进行回填，并用水夯法夯实。7结语 （1）通过降水过程观察，降水效果非常显著，整体降水57d，地下水降水漏斗基本稳定，水位降低值大于原设计值，为基础施工和管道安装创造了良好的施工条件。 （2）对于地下水丰富，地质条件较复杂，降水深度大，并含有多个不透水层时，采用深井