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1、降排水试验施工方案一、工程简介1.1 简述沙河南黄河南郑州2段工程第二施工标段设计桩号为SH（3）185+220.3SH（3）190+688.1，标段长度5.468km，标段内共有各种建筑物4座，其中：河渠交叉建筑1座，左岸排水1座，分水口门1座，退水闸1座。其中，十八里河倒虹吸是本标段最大的建筑物。南水北调中线一期工程总干渠十八里河渠道倒虹吸属于郑州2段内的河渠交叉建筑物，工程位于河南省郑州市南郊的刘湾村西约250m处，107国道和郑州至新郑公路从附近通过。十八里河渠道倒虹吸主要建筑物由进口至出口依次为：进口渐变段、进口检修闸、管身段、出口控制闸和出口渐变段组成。渠道倒虹吸进口渐变段起点桩号
2、为总干渠SH（3）187+061.1，出口渐变段终点桩号SH（3）187+445.1，建筑物总长384m，其中倒虹吸管身段长220m。倒虹吸设计流量295m3/s，加大流量355m3/s，设计水头0.15m。倒虹吸管身横向为4孔2联箱形钢筋混凝土结构，单孔尺寸7m6.8m（宽高）。1.2 气象水文及工程地质1.2.1 气象水文总干渠郑州2段属温带大陆季风型气候区，夏秋两季受太平洋副热带高压控制，多东南风，炎热多雨，冬春两季受西伯利亚和蒙古高压控制，盛行西北风，干燥少雨。段内多年平均气温14.4，全年1月份温度最低，平均气温0.1；月平均最低气温4.3，极端最低气温16.3；7月份气温最高，月平
3、均气温27，月平均最高气温32.1，极端最高气温42.3。最早地面稳定冻结初日在12月13日，终日2月14日，历年最大冻土深度27cm。霜冻最早为10月10日，终日最晚为4月26日。本渠段多年平均降雨量632.3mm，多年平均降水日数79.9d。降水年内分布很不均匀，年际变化大，70%80%集中在汛期，夏季受东南季风影响，雨量集中，且多暴雨，年降水量从山区到平原呈递减的趋势。标段内总干渠沿线交叉河流的河道特征随着集流面积和地形、地貌的变化各有不同，集流面积大于20km2的有1条，河道洪水受降雨影响较大，且洪水历时较短，在枯水期径流较小。各河道施工期设计洪水见表1-3、1-4。表1-3 河道施工
4、洪水（汛期）成果表序号河道名称建筑物型式设计洪峰流量(m3/s)设计洪峰流量对应天然水位(m)5%10%20%5%10%20%1十八里河渠倒虹273195123124.66123.92123.17表1-4 河道施工洪水（非汛期10月5月）成果表序号河道名称建筑物型式设计洪峰流量(m3/s)设计洪峰流量对应天然水位(m)5%10%20%5%10%20%1十八里河渠倒虹10.272.6121.8121.8121.81.2.2 工程地质（1）十八里河渠道倒虹吸该建筑物位于河南省郑州市南郊刘湾村西约250m处山前倾斜平原，场区地势南西高，北东低；十八里河呈西南东北向，河谷开阔，呈“U”形，宽约300m
5、，深约10m，河床宽约80m；左岸冲沟较少，地形较平坦，地面高程130m左右；右岸地面高程约129130m，冲沟发育，沟深约10m，岸坡多直立。4场区地层划分为5个工程地质单元，分别为：轻粉质壤土（alQ2），最大厚度7.60m，土质不均，夹细砂透镜体及薄层砾卵石、砂壤土、粉质粘土；黄土状重砂壤土（alplQ3），厚度一般513m，土质不均，夹有较多的细砂透镜体及厚0.42.1m的薄砂层；重粉质壤土（dlplQ2），一般厚36m，零星含钙结核；轻粉质壤土（dlplQ2），厚约1214m，土质不均，局部夹有厚约12m的棕红色重粉质壤土；粉质粘土（dlplQ2），钻孔未揭穿，揭露厚度5.0m。场区
6、地震动峰值加速度0.10g，相当于地震基本烈度度。地下水为第四系孔隙潜水，主要含水层为黄土状重砂壤土及粉质壤土，特别是河床第层轻粉质壤土底部1.0m左右的砾卵石层，富水性较好，下部粉质粘土为相对隔水底板，勘察期间所测潜水位高程115.9116.3m。第层黄土状重砂壤土属中等透水，第层粉质粘土为微透水，其余各层均属弱中等透水层。场区地表水、地下水化学类型分别为HCO3-（K+Na）-Ca-Mg型和HCO3-Ca型，对混凝土均无腐蚀性。倒虹吸管段：斜管段建基面多为第层轻粉质壤土，少量为第层重粉质壤土，水 平段建基面高程约106.4m，基础置于第层轻粉质壤土上，建基面均处于地下水位以下， 施工时应采
7、取适当的排水措施。基坑开挖最深约22m。出口渐变段与节制闸段：闸基及出口渐变段基础均置于第层重粉质壤土上，其承载力标准值为160kPa。地下水水位116m左右，高于渠底约24m，存在基坑排水问题。开挖边坡高约16m。（2）水文地质条件及其评价场区属黄河冲积、冲洪积平原，局部砂丘、砂地，钻孔揭露深度范围内地层为第四系松散层，岩性主要为壤土（Q4，Q3）、粉细砂（Q4，Q3）。该段地下水含水层主要为第四系松散层孔隙含水层组。含水层组主要由第四系黄土状轻壤土、砂壤土、粉细砂组成。粉细砂层渗透系数一般1.1110-44.610-3cm/s，属中等透水性；黄土状轻壤土、砂壤土渗透系数一般4.3210-6
8、3.6810-4cm/s，属中等弱透水性。勘探期间地下水位高于渠底板。地下水主要接受大气降水入渗、侧向迳流等方式补给，以蒸发、侧向迳流及人工采的方式排泄；根据渠线资料，场区上部潜水水化学类型 多为HCO3-Ca型，沿线环境水水质良好，对混凝土均没有腐蚀性。1.2.降水深度要求：降水深度应根据设计工程构筑物的开挖底部高程、设计降低水位至最深开挖底部高程下的距离为12并根据工程的实际要求来分析。二、试井依据南水北调中线一期工程郑州2段工程第二施工段设计招标图集；工程地质手册第三版三、试井地点、内容及目的拟在管身段桩号SH(3)187+280.8作为试井段（沿十八里河上下游各打一眼井作为试验井）。试
9、验内容为检验单井出水量、出砂量及含水层渗透系数。试验目的为求取综合地层渗透系数K，（10m深度范围及20m深度范围），为场地开挖降水提供降水依据。四、降水试验施工 4.1管井降水设计参数的确定 4.1.1井距（2025米）； 4.1.2井深（开挖槽底最低标高下12米）； 4.1.3管井成孔直径800mm，井管采用无砂混凝土井管，外径600mm、内径500mm；井管与井孔之间填滤料，滤料为2-3mm豆石或干净砾石，井管口高出地面0.3m。 4.1.4降水井中心线距开挖上口线20m； 4.1.5井内放置2.5KW潜水泵，将水抽至地面集水池。 4.1.6排水采用塑料管将降水井抽出的水直接排入道路永中
10、部位开挖的排水沟（排水沟用塑料布铺盖）流入沉淀池，在排入现况雨水管或雨水沟内； 4.2 降水时间的确定 降水井在施工完成后开始降水，直到要求停止降水时为止。降水一定时间后，观察地下水位是否达到要求降低深度。 4.3管井施工方法及技术措施：4.3.1管井施工工艺流程 4.3.2施工准备 （1）详细调查地下管线分布情况（走向及埋深），关闭、阻断渗漏水源。 （2）调查场地周围雨、污水管线，清除管道淤泥，安排排水通道。 （3）组织项目人员进行开工前教育和安全、技术交底。 （4）水、电齐备，场地平整后，人员、材料、设备进场。 （5）连接水、电，安装调试设备。 （6）规划现场平面布置，合理安排成井施工设备
11、和施工顺序。 4.3.3放井位： 定井位应由专业测量人员进行，井位应设置显著标志，必要时采用钢钎打入地面下300mm，并灌入石灰粉，定位完毕请监理组织验收。 4.3.4挖泥浆池： 根据场地条件在红线内距降水井3m处适当位置挖泥浆池。废浆应及时外运并作妥善处理，保持现场环境卫生。 4.3.5挖探坑： 为清除井位下障碍物，应在井位处挖探坑，直径800mm，深1.01.5m，当井口土质松散时，须设置护筒，避免泥浆侵泡、冲刷导致孔口坍塌。 4.3.6成孔： 管井采用反循环钻进工艺成孔，地层自然造浆护壁。根据降水井成孔情况，确定局部钻进到砂土地层时，是否采用膨润土护壁成孔。孔径不小于800mm，钻孔应保
12、持圆正垂直，孔深不小于设计深度，正偏差50 mm。 4.3.7换浆： 井管下入前应注入清水置换泥浆，并用水泵或捞砂管抽出沉渣，使井内泥浆密度保持在1.151.25g/cm3。 4.3.8吊放井管： 井管采用无砂砼管，在混凝土预制井托上放置井管，在底部中间设导中器，四周栓8号铁丝，缓缓下放，当管口与井口相差200mm时，接上节井管，接头处用玻璃丝布粘贴，以免挤入泥砂淤塞井管，竖向用24条30mm宽竹条绑扎井管管身，固定井管。底端井管作为沉砂管，以上3.0m井管外包一层40目尼龙网，作为过滤管段。在粉土、粉细砂地段也应缠一层40目尼龙网，避免堵塞井壁。为防止上下管节错位，在下管前将井管依方向立直。
13、吊放井管要垂直，并保持在井孔中心，为防止雨、泥砂或异物进入井中，井管要高出地面300mm。 4.3.9填滤料： （1）井管下入后立即填入滤料。滤料沿井孔四周均匀填入，宜保持连续，将泥浆挤出井孔。填滤料时，应随填随测滤料填入高度，当填入量与理论计算量不一致时，及时查找原因。不得用装载机直接填料，应用铁锹下料，以防不均匀或冲击井壁。洗井后，如滤料下沉量过大，应补填至井口下1.5m 处，其上用粘土封填。 （2）滤料必须符合级配要求，合格率要大于90%，杂质含量不大于3%。 4.3.10洗井 （1）成井后，借助空压机清除孔内泥浆，至井内完全出清水止，再用污水泵反复进行恢复性抽洗，抽洗次数不得少于6次。
14、 （2）洗井应在成井4小时内进行，以免时间过长，护壁泥皮逐渐老化难以破坏，影响渗水效果。 （3）洗井后进行试验性抽水，确定降水井出水量及水位降低能否满足设计开挖要求。 4.3.11水泵安装： （1）潜水泵用钢丝绳吊放，泵的端部至井底距离不小于0.5m。 （2）安装并接通电源，每井附近设置电闸箱，预埋电缆，做到单井单控电源，并安装时间水位继电自动抽水装置和漏电保护系统。 4.3.12降水井剖面图4.3.13抽降： (1)联网抽降后应连续抽水，不应中途间断，水泵、井管维修应逐一进行。开始抽水时，因出水量大，为防止排水管网排水能力不足，可有间隔的逐一起动水泵。(2)抽水开始后，做抽水试验，检验单井出
15、水量、出砂量及含水层渗透系数。当出砂量过大，可将水泵上提，如出砂量仍然较大，应重新洗井或停泵补井。4.3.14水位观测：(1)为了控制了解在抽水过程中，地下水位的变化情况，同时为土方开挖提供可靠的依据，达到指导施工的目的。拟定在每一管线设 50mm钢制观测管，与主孔并在一起进行安装，抽水前应进行静止水位的观测，抽水初期每天早晚7点观测2次，水位稳定后应每天观测1次，水位观测精度2cm，并绘制地下水水位降深曲线。(2)在施工过程中，在试井的一侧设置排水边沟，接入十八里河河道，边沟上口0.4m，下口0.3m。挨着试井设置一口集水井，并与排水边沟相通。五、降排水试井施工保证措施 5.1施工质量保证措施 5.1.1现场成立降水管理组，由专门技术人员进行现场管理，对施工过程和施工质量严格控制。 5.1.2布设降水井时，井位应根据图纸严格选定，须避开地下结构和欲埋设管线位置。 5.1.3进场材料按要求进行复试，机械设备要严格检查，不符合要求的一律不得使用。 5.1.4施工期间应保证连续供电，在发生供电障碍时应立即启用现场发电设施供电，避免因停电造成井内水
