南水北调干渠施工降排水施工方案_secret

xx南水北调中线一期工程xx段VIII标降排水方案xx南水北调中线一期工程xx段VIII标项目部二0一一年六月二十四日编制：审核：审批：降排水方案一、工程概况南水北调中线一期工程xx段是总干渠xx首至xx南段的一个设计单元，位于河南省xx市xx县境内，起点位于xx支流东岸xx区和xx县的分界处，设计桩号124+751，终点位于xx北岸xx县和xx交界处，设计桩号185+545；xx段全长60.794km，xx段共分为9 个标段。

xx段VIII标是第8 个标段，起点设计桩号173+532，轴线坐标为(X=3687064.551m，Y=513394.263m)(1954 年北京坐标系，下同) ，终点设计桩号179+532，轴线坐标为(X=3689721.855m，Y=518734.715m), xx段VIII标长度为6.000km。

二、地质条件本标段地表多为第四系履盖，出露和揭露的地层有上第三系（N）和第四系（Q）。

上第三系（N）河湖相沉积，具多韵律构造，由棕褐色、黄、灰绿、灰白色粘土岩、砂质粘土岩、泥灰岩、砂岩、砂砾岩等互层或其中几种岩性组成，多数为泥质结构，呈微胶结，局部钙质微胶结。

岩性、岩相变化大，厚薄不一，钻孔揭露最大厚度60m 以上。

粘土岩具中等～强膨胀性，一般单层厚3～17m。

多数地段岩性相变为砂质粘土岩或泥灰岩。

砂岩一般单层厚5～12.4m。

砂砾岩砾石含量15%～40%，砾径一般3～8cm，大者11cm以上，层厚4～10m，最大厚度23m。

第四系中更新统（dl-plQ2），以黄、棕黄色粉质粘土为主，局部粘粒含量增加渐变为粘土，局部夹灰白、灰绿色粘土条带。

含钙质结核局部富集成层。

粘性土一般具弱～中等膨胀性、一般厚7～15m。

第四系上更新统（alQ3）上部为褐黄～灰褐色粉质粘土、粉质壤土，局部夹有机质粘土或含泥砾砂透镜体；下部由灰黄～褐黄色含泥中细砂、砾卵石、粉土质砾组成，一般具二元结构。

粉质粘土具弱膨胀性。

粉土质砾常与砂砾卵石层为淅变关系，砾径3～8cm，大者达11cm 以上，砾卵石含量达30～65%，层厚2～7.5m。

全新统下部（alQ41）由粉质壤土、粗砂、砾砂等组成；厚度1～9.0m，全新统上部（alQ42）：主要由砂砾卵石组成，厚1.0～6.5m，分布于河床。

三、渠线水文地质条件1、桩号173+532～175+111 渠段为上中膨胀土为主，下软质碎屑岩渠段，渠道挖深10～18m，为挖方渠段，渠坡主部由dl-plQ2粉质粘土、粘土、砾质土组成，局部渠底揭露N 砂岩、砂砾岩。

Q2 粉质粘土、粘土，局部为粉质壤土，厚7～13m，呈可塑～硬塑状，具中等膨胀性，土体裂隙较发育。

N 砂岩、砂砾岩具中等透水性。

N 砂岩、砂砾岩为含水层，厚5～13m，具承压性，水头高出渠底板3～10m，基坑开挖易发生涌砂涌水或基坑突涌。

上部土体具中等膨胀性，渠坡稳定差。

2、桩号175+111～177+201 渠段175+111～177+201 渠段为半挖半填段，挖方段为上弱膨胀土，下砾质土渠段，渠道挖深0～7m，填高2～9m，为半填半挖渠段，渠坡主部由alQ3粉质粘土组成，局部渠底揭露alQ3砾质土。

alQ3粉质粘土厚3～7m，呈可塑～硬塑状，土体裂隙较发育。

砾质土呈褐黄色，砾以石英为主，局部段为砂砾石层，具弱至中等透水性。

3、桩号177+201～179+532 渠段177+201～179+532渠段主要为填方渠段，其中桩号177+201～177+481 为以粘性土为地基的填方渠段，桩号177+481～177+532 渠段为以砂砾石层为地基的填方渠段，渠段地面高程125～128m，填高11～14m，地基土主要为alQ4粉质壤土、砂砾石，alQ3 粉质粘土、壤土。

为了对渠线水文地质情况进一步了解，项目部在173+600～176+900渠段布置16个先导孔，并委托长江岩土工程总公司进行了勘探，勘探结果表明，整个渠段西高东低，随着桩号递增分别为挖方段、半挖半填段、填方段，地面高程从141.71m~132.11m在递减，地下水位高程与地面高程走向基本一致，由西向东随着桩号的增加地下水位从138.21m~126.41m递减。

其中在173+600～175+778渠段渠底开挖面在地下水位线以下-0.5~10.06m，在175+778～176+900渠段渠底开挖面在地下水位线以上0.5~1.4m。

四、施工降排水1、施工降排水总体布置从上面的地质情况和勘探结果来看，为保证后期渠道衬砌旱地施工，需要对173+532～175+778渠段进行降水的，降水深度为开挖面0.5米以下。

渠道降排水计划总体分三个阶段实施，第一阶段是一级马道以上土方开挖，开挖垄沟形式降低土体潜水，并利用明沟加集水井抽排到渠堤外永久排水沟内(土方施工前先行开挖)，同时考虑边坡的稳定和安全；第二阶段在一级马道高程进行管井降水，以降低土体潜水及承压水，一级马道高程以下配合土方开挖采取自上而下分段分层开挖垄沟的方式辅助降排水；第三阶段是在基坑开挖结束后利用明沟加集水井对地表雨水进行抽排，确保旱地施工。

由于土方开挖时分段开挖，段长150~200米，降水时渠轴线方向按200米分段考虑。

2、降水方案的选择根据招标文件地质水文情况和先导孔勘探资料显示，近地表为潜水含水层，深部具有承压性，渠段内上第三系粘土岩和砂质粘土岩为不透水层，上第三系（N）层间含水层多为承压水，地下水主要贮存于上第三系砂岩、砂砾岩层中，构成多层层间含水层，砂岩单层厚3.0～15.7m，砂砾岩单层厚4～13m。

全新统冲积含砾粗砂、砾质中砂渗透系数k=i×10-3～i×10-1cm/s，更新统粘性土渗透系数k=i×10-8～i×10－4cm/s，粗砂、砂砾卵石渗透系数k=i×10-3～i×10－2cm/s，砂岩渗透系数k=i×10－4～i ×10－2cm/s，砂砾岩渗透系数k=i×10－4～i×10－2cm/s。

需降水渠段渠道挖深7～18m，渠坡主部由dl-plQ2粉质粘土、粘土、砾质土组成，局部渠底揭露N 砂岩、砂砾岩、alQ3砾质土，为保证施工期间基坑渗透稳定，根据基坑形状、渗透系数、岩层揭露及降深要求，采用双排管井降水，管井布置在渠道两侧的一级马道边（双排管排距为76.42米）。

3、管井验算①根据基坑（200米一段为例）平面计算假想半径X0为：X0—基坑的假想半径（m）A—基坑井点管所包围的平面面积（m2）②计算抽水影响半径采用有压完整井计算总涌水量，砂岩和砂砾岩平均渗透系数取K=6*10-3 cm/s=5.18m/d，根据先导孔结果，透水层顶高程为131.80米，厚度H暂按13米计，水头降至开挖面以下0.5m，最大降水深度S为4.3m，引用影响半径R为：R==1.95*4.3=68.84mR—抽水影响半径（m）S—水头降低值（m）；S取4.3米。

H—含水层厚度（m）；H取13米。

K—透水层渗透系数（m/d）；K=6*10-3 cm/s=5.18m/d。

③计算基坑涌水量QQ=2.73k=2.73*5.18*=2635 m3/d=3.05*10-2 m 3/sQ —基坑涌水量（m 3/d ）；H 、S 、K 、R 、X 0符号意义同前。

④求深井过滤器每米进水量qs /m 10974.015106*1*3.0*14.3*215K rl 2q 335--⨯=⨯==π q —过滤器每米进水量（m 3/s ）r —过滤器半径（m ）；r 取0.3米l —过滤器长度（m ）；l 取1米K —透水层渗透系数（m/s ）；K=6*10-3 cm/s=6*10-5 m/s 。

⑤求深井过滤器进水部分需要的总长度LL=Q/q=3.05*10-2/0.974*10-3=31.31 mL —深井过滤器进水部分需要的总长度L （最小长度）。

Q —基坑涌水量（m 3/s ）；Q=2635 m 3/d=3.05*10-2 m 3/s 。

q —深井过滤器每米进水量（m 3/s ）；q=s /m 10974.033-⨯。

⑥群井抽水单个深井过滤器长度l 0计算布置方式为井距20m ，平均井深22.8m ，需降水渠道总长为2246米，采用双排布置在一级马道边，考虑到分段环型封闭降水时，封头的管井对开挖造成影响，计划在分段打井时，每排管井按段内间距向两端延伸，延伸长度为两倍管井排距。

l 0== =7.47 ml 0—群井抽水单个深井过滤器长度（m ）h —抽水影响半径R 处的水位（m ），h=透水层厚－水位降深=13-4.3=8.7米。

其它符号同前。

nl0L，满足要求。

4、管井试验及抽水设备配置管井施工前先打试验井，确定透水层厚度和管井深度，试验井打好后试抽水，利用观测管测量数据绘制降水漏斗影响范围曲线，验算井距和井深并进行调整，优化降水方案。

井管：采用砼井管，井管内径初步选定φ500mm，管壁厚度50mm，通过试验后确定管径大小，其下部为1m的沉淀管，上部为无砂砼滤管。

水泵：每口深井内配置1台150QJ20-26/4型深井泵，同时配备5台备用。

5、管井施工⑴、施工程序井位放样→做井口、安护筒→钻机就位、钻孔→回填井底砂垫层→吊放井管→回填管壁与孔壁间的过滤层→安装抽水控制电路→试抽→降水井正常工作⑵、钻探成孔采用XY-3B型钻探设备钻探成孔。

孔径按设计要求选用直径800mm钻头，一次成孔。

配套水泵为BWT450/12泥浆泵，最大工作压力不低于1.2Mpa，输浆量不低于5L/S，可钻性控制在2.5~4m/h，在粘土层可自造浆，进入砂砾岩、砂岩时采用泥浆池合格泥浆。

严格控制泥浆比重1.1至1.2，泥浆粘度18~20秒，一般自钻孔流出的比重在1.2~1.3，经高位池沉淀滤后入低位池，经检测合格方可泵送到钻孔循环。

⑶、吊放井管、滤料回填及粘土止水为保持钻孔与井管同心，井外壁绑扎导向木块，钻架不移动，用原钻架吊装混凝土管，在复量孔底高程无误后，填写记录。

底端先配置一节混凝土盲管，用硬木托盘用钢丝绳揽吊，徐徐下落孔内，直至预定深度。

盲管上接滤管，对好企口，外壁包一层60目尼龙滤布，两管接头200mm，用无纺布包扎，其外再用3~4根毛竹片竖向固定，用10#镀锌铁丝箍紧，管外用导管法回填中粗砂。

⑷、洗孔、抽水井管安装好后，应立即进行洗孔，不可拖延。

洗井后，出水量达到设计标准，即开始正式抽水，并且通过观测孔测记地下水位。

边成井边测量边分析边改进边加井，直到基坑水位降到设计标准水位。

此外还定期监测出水的浑浊度，常期出水不清，应作预处理。

其结构形式见管井柱状结构图。

图8-1 管井柱状结构图五、封井在砼渠坡衬砌施工完成以后，经监理工程师批准，开始有序地逐个进行停抽封井，为了保证封堵安全，在封堵前先用砂砾回填至地面高程1.0m以下，上部1.0m填粘土夯实。