坎儿井开挖施工工艺

坎儿井开挖施工工艺

1坎儿井的布置及其构造

新疆坎儿井主要由暗渠、竖井、明渠、涝坝等组成，其布局一般顺地下潜流流向，与地下潜流平行或斜交。暗渠是坎儿井的主要组成部分，暗渠长度一般为3～5 km，本项目长度0.5km，具体视潜水位埋藏深度、暗渠纵坡和地面坡降而定，最长的超过10 km,。暗渠纵坡在冲积扇上部砂砾土层纵坡较大，一般为1/200～1/60；灌区内部细土土层内纵坡较小，一般为1/1 200～1/500，比地面坡降平缓得多，所以暗渠经一段距离后，可逐渐延伸至地面，将坎儿井水引出到地面进行自流灌溉。

暗渠可分为集水段和输水段：①集水段在潜水位以下部分开挖，主要截取和汇集地下水。位于冲积扇上部的坎儿井，其集水段较短，一般情况下为1个源头，个别坎儿井由2～3个源头（水源）汇集组成，集水段长度一般在50～100 m。②输水段是暗渠输水通道，把集水段汇集的地下水引出地面，在潜水位上干土层内开挖。暗渠的纵坡比当地潜水位纵坡要平缓，所以集水段下游一定距离后，就可高出潜水位。

竖井主要供开挖暗渠时定位、下井、排土和通风等，便于在后期运行管理过程中检查、岁修和维护。开挖时的砂土，由各个竖井垂吊至地面堆积在竖井口周围，具有防洪或防止地面水进入暗渠的作用。2个竖井之间的间距控制在50m左右；竖井深度，上游段为40～70 m，有的可达100 m，中游段20～40 m，下游段3～15 m，本项目

竖井深度10.0米。其断面一般为圆形，直径控制在2.0m。

暗渠的出口称为龙口，其下接明渠，其作用是将暗渠流出来的地下水引入储水涝坝，明渠长度视龙口至灌区距离不同，一般在100～2 000 m，间或达到5 000 m；其流量一般为2～215 L/s。

明渠末端一般都建有涝坝，即小水池，主要用以夜蓄昼放，以提高水温，并便于集中轮灌。涝坝主要作用是调配坎儿井水，使坎儿井水得到充分利用。一般涝坝库容300～15 000 m3，现状基本上未进行防渗处理。

2坎儿井主要施工方法

目前，坎儿井施工基本上仍保留传统工艺，主体工程包括暗渠的放线、开挖、延伸和竖井间疏通等工程。

（1）放线。本项目按照设计在灌区上游0.5 km选择了一处水源，估算潜流水位埋深约在10.0m左右。根据确定的坎儿井位置，并根据可能穿过的土层岩性，考虑暗渠的纵坡控制在1/200左右。

（2）竖井定位及凿井。从下游开始挖掘暗渠，先挖渠首段和龙口，逐步向上布置竖井。每挖好1个竖井，即从竖井底部向上游或下游单向或双向逐段挖通暗渠，然后修正暗渠纵坡。此外，为了防止风沙和碎石从竖井口落入坎儿井，并避免由于气温周期性波动产生反复冻结和融化导致竖井口坍塌，当前竖井口处冬季常用树梢或木板及土料分层封盖。目前，竖井定位可借助GPS卫星定位完成，竖井采用1m3挖掘机和人工辅助开挖，G10风镐配合，人工装土，竖井提升机提运土。本项目总长0.5 km，按照50m一个竖井，总计需开挖11

个竖井。

（3）暗渠开挖。暗渠开挖断面一般为窄深式，宽、高分别为0.6、1.6 m。开挖暗渠和竖井所使用的工具，主要为镢头和刨锤。开挖暗渠一般在黑暗中进行，先挖渠底，后挖顶部，靠油灯照明定位（在竖井内垂挂2个油灯，依据其方向和高低校正暗渠的方向和纵坡）。为了防止挖偏，要用两手轮流交叉挖。遇到松散砂层时，为免塌方，防止以后水流掏刷，必须局部用板支撑。

目前，暗渠开挖一般采用人工开挖，G10风镐配合，人工装运弃土弃渣，提升机竖井提升排土。本项目坎儿井暗渠采用宽0.6 m、高1.6 m的椭圆形结构。按照一个月工期核算需暗渠开挖需让人工10人。G10风镐5台。

（4）排土。在暗渠开挖过程中，排土一般采取人工水平运土至竖井底部，再用土筐从竖井使用辘轳起吊的方式进行。在过去一般用人力拉，在较深的竖井用牛力拉，传统工艺所需劳动力一般组织3～5名坎儿井工匠（暗渠内挖掘1～2人，井口提土1人，井外倒土1人，赶牛1人）。本项目井口10人。采用5辆小四轮拖拉机，5座三脚架和绞盘两台，25kw发电机1m3空压机两台完成起吊和下井工序，总计11口竖井，同时工作5口竖井，分5个施工小组。每个小组配备人员4名，G10风镐一台，小四轮拖拉机一辆，绞盘机一套，三脚架一套，25KW发电机和空压机各布置在第三个竖井和倒数第三个竖井处。工期一个月。

2坎儿井施工进度

2017年6月1日开工。施工人员总计20个人。每个小组两口竖井开挖及暗渠开挖。首先每个小组开挖竖井工期2天，暗渠开挖100米，需工期12天，暗渠修整1天。施工进度横道图见下图。

施工进度横道图