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1、宿州市宿城一中地面沉降监测井塈基岩标施工设 计 书安徽省地质环境监测总站二一二年十月前 言过量开采松散层地下水将会导致地面沉降。地面沉降是一种缓变型地质灾害，日常生活中我们感觉不到，一旦地面沉降超过一定的限度，结果将是灾难性的。地下管道将遭到破坏，铁路公路安全遭受威胁，水利工程效益难以发挥,河流通航局部受阻，暴雨过后城市积水、房屋倾斜桥梁断裂等等。地面沉降不仅影响居民的日常生活，也将严重制约城市建设和经济发展。20世纪以来，因大量抽取松散岩层中的地下水，我国16个省、市、自治区的96个城市或地区先后发生地面沉降，其中最严重的是长三角、华北平原和汾渭盆地，仅长三角中心地区因地面沉降所造成的经济损
2、失就高达3500亿元，全国地面沉降量超过200毫米的地区达到7.9万平方公里。我省阜阳市自1989年发现地面下沉以来，经多年监测，地面沉降范围已达700平方公里，市区中心地面最大下沉已超过1.5米，市政工程、基础设施已受到破坏。宿州市城市供水主要开采松散层地下水，每年城西水源地开采量达3000多万方，现已形成多个地下水漏斗中心，局部地面沉降超过40毫米。为合理开采城西地下水水源地，防止宿州市出现灾害性地面下沉，急需开展地面沉降监测工作。受宿州市水务局委托，我站（安徽省地质环境监测总站）承担了宿城一中监测井塈基岩标工程施工工作。一、工作区概况1、工作地点安徽省宿州市宿城一中附近，宿州市现状供水水
3、源地（城西水源地）近中心位置。2、场地地质条件据前人工作资料，宿城一中地下岩层由松散层（第四系+上第三系）下伏基岩（下第三系）构成。自老至新分述如下：下第三系（E）：隐伏于上第三系之下，顶板埋深180250m，岩性主要为砂岩、泥岩、砂质页岩、夹薄层石膏，厚30100m。上第三系（N）：隐伏于第四系下更新统地层之下，顶板埋深100m左右，岩性主要为灰黄色亚粘土，块状、结构紧密，厚60左右m。第四系（Q）：分布广泛，本区第四纪松散堆积物分布广泛，主要岩性为粘性土和砂性土，厚100m左右。3、场地水文地质条件浅层含水层组：由上更新统含水砂层组成，岩性以粉砂为主，次为粉土、细砂。含水层顶板埋深约15m
4、，底板埋深约30m,含水砂层累计厚度15m左右，属潜水微承压水。单井涌水量500m3/d左右，水化学类型主要为HCO3-CaMg和HCO3-Na型，溶解性总固体多小于1g/l，总硬度300mg/l左右。深层水层组：由中下更新统和上第三系含水砂层组成，岩性主要为灰黄、棕黄色粉细砂、中细砂，结构松散、分选性好。与浅层含水层组相比,砂层厚度大,颗粒较粗,富水性强。含水层顶板埋深约50m，底板埋深约100m,含水砂层累计厚度30m左右，单井涌水量10002000m3/d；水质好，水化学类型以HCO3-CaNa和HCO3-NaCa型为主，溶解性总固体均小于1g/l，总硬度约为250mg/l。碎屑岩类孔隙
5、裂隙含水岩组：由下第三系碎屑岩构成，埋深在180250m，地下水仅赋存于粗粒砂岩、中细砂岩形成的古风化带中，单井涌水量为1001000m3/d。二、目标任务本次工作旨在城西水源地中心部位建立一座基岩标，为地面沉降测量、控制提供基础设施。具体任务如下：1、通过资料收集、地面沉降调查和地球物理勘查，确定基岩标施工位置、结构和深度；2、进行基岩标兼作观测井施工；3、测量确定基岩标的坐标与二等水准高程；4、编制施工报告和工程验收报告。三、技术路线1、收集资料充分收集宿城一中周边基础地质、水文地质、工程地质、地形测量等方面的资料，为下一步野外调查、物探勘查、水准测量、综合研究奠定基础。2、地面调查采用1
6、:1万地形图作为手图，高精度GPS定位，重点调查水文地质结构、地下水开采现状、工程地质条件、地面沉降的发育状况、危害程度等。3、地面物探通过开展电法勘测，寻找含水砂层富集地段，推断基岩面埋深，为基岩标位置的确定和深度确定提供依据。4、基岩标施工为有效测量地面沉降总量，按地面沉降二等水准测量要求构建一座简易基岩标，120m以浅成井抽水用作观测井，120200m采用水泥封孔固井，井口设置标头用于对城西水源地进行长期沉降监测。5、坐标水准测量基岩标建成后，须对基岩标的坐标和标头高程进行测量。6、报告编制编制基岩标施工、成井报告。四、工作标准本项目工作主要参照以下相关标准：（1）区域水文地质、工程地质
7、、环境地质综合勘查规范（1/5万） GB/T1415893；（2）城市环境水文地质规范 DZ5587；（3）地下水监测规范 SL/T18396； （4）水位观测标准 GBJ13890；（5）水文地质钻探规程 DZ/T014894 ； （6）地面沉降水准测量规范 DZ/T015495 ； （7）地面沉降监测技术要求 DD200602;五、实施方案1、收集资料本次工作将充分收集区内已有的基础地质、水文地质、工程地质、环境地质资料，区域地下水开采历史、开采井分布、开采量、地下水水位、地下水漏斗资料，各类水准点分布及测绘数据，1:1万1:5万老地形图等资料。2、沉降调查在充分收集和利用已有资料的基础上
8、，对地下水开采情况和地面沉降现状开展调查。（1）水文地质调查对地下水含水层岩性特征，地下水补径排条件及地下水开采历史等开展较全面的调查；对地下水位漏斗和变化特征进行了分析和总结；对区内深层地下水开采历史、现状及水位动态变化特征等进行调查。绘制水文地质剖面图，地下水等水位线图等相关图件。（2）工程地质条件调查对松散层工程地质性质进行调查，结合宿州市和宿州市水工环综合详查时施工的孔隙水压力观测孔的土工试验成果进行分析整理，对该地区0.00-200m地层的工程地质性质和固结状态力求取得进一步的认识，找出主要压缩层。（3）地面沉降现状调查城市建筑破坏:调查受地面沉降的影响，建筑物地基产生不均匀沉降，导
9、致地基下沉、房屋开裂、路基下沉、监测标志等的破坏。道路桥梁破坏，铁路等的安全运营受到威胁：铁路和轻轨都是高速运营的交通工具，其轨道对不均匀沉降非常敏感，由于不均匀沉降，改变了铁路、轻轨等交通工程的设计坡度，成为波浪式的状况，将严重影响运营效益及使用年限，并增加道路维护费用。在沉降严重的地段，铁轨可能形成应力集中的地段，甚至会出现轨道断裂，造成交通事故。井管上升:井管上升是机井的井管所穿过的地层由于地面沉降产生垂向压缩变形，而井口和井台的高程不变，机井周围地面相对下沉的结果。井管上升较直观的反映地面沉降现象，在地下水集中开采区这一现象较为普遍。井管上升容易引起出水管错位和掉泵等，影响机井的正常使
10、用，增加维修成本。地下管线破坏、雨后积水:地下管线分为有压管线和无压管线，有压管线一般口径大，单根长度短，接口多，地下管线一般跨度比较大，经常是穿越不同的沉降区，由于地面的不均匀沉降会对管线产生不均匀的剪应力，最终导致管线开裂；或者由于不均匀沉降使管线的高程发生变化，造成管道上下游高程差减小甚至下游高程高于上游，使管道功能降低，增加运行和维修成本。水利工程的破坏：主要表现为河道堤防高程损失，行洪能力降低。地面沉降不仅造成闸体下沉，自身的稳定性受到影响，而且大幅降低防潮闸的泄洪和挡潮功能，还造成闸上、下淤积、闸门止水失效、闸基防渗异常等问题。这些都直接影响工程的效益，危及城市的防洪安全。地面沉降
11、使水库围堤达不到设计堤顶高程，减小库容，影响水库蓄水和输水能力。3、基岩标施工按国家相关规范要求，基岩标构建需采用双层套管，内层套管坐落在基岩上作为测量标高，外层套管置于松散层中，随地层压缩下滑，保护内层套管不受地层变化影响，确保基岩标的精准度（见右图）。但考虑到费用需在100万元以上，本次工作难以承担。因宿州市地下水开采层位在120m以浅；宿城一中地下岩层由松散层（第四系+上第三系）下伏基岩（下第三系）构成松散层厚度在200m左右，地层压力相对较小，且没有软土分布，因此基岩标可采用高强度单层8mm无缝钢管井管构建（见下页图），120200m采用高标号水泥封孔。该井管顶部磨平作为基岩标（监测中
12、可观测注意观测管口发现倾斜，若倾斜，应进行校正），同时可实现对地下水位进行观测。场地：在物探提供的井位处进行钻探施工。钻探：小口径取芯，同步开展简易水文地质观测。钻探深度需钻入新鲜基岩10m(单轴抗压强度5MPa)，钻孔孔深100m误差不得超过0.2m，每25m测斜1次，误差不超过0.5，孔斜有超差趋势时必须纠偏。预计孔深200m左右，井管采用无缝钢管，壁厚宜为78mm。成井：下管前，应下钻将孔底磨平，要确保管底水平；下管时，因采用伸缩式扶正器，可提升也可转动，要确保下管顺直；120200m下花管加筋，采用钻杆注水泥浆进行封孔，确保井管与基岩胶结成一体；松散层段（0120m）根据含水层埋藏情况
13、进行填砾止水；地表以下25m粘土球封孔，顶部5.0m需用PO42.5水泥固井；出露地面的井管管口必须打磨水平。洗井：成井结束后，采用压风机洗井、直至水清砂净。抽水试验：开展三个落程的稳定流抽水试验，确定水井出水量，为下一步开采方案（水泵的选择、下泵深度的确定、抽水量的确定）提供依据。水质化验：抽水试验结束前，采取一组水样，送权威检测部门进行水质化验。坐标高程测量：因为该点作为基岩标，须从宿州北部符离集山区一等水准点引测，坐标采用GPS定位，高程采用二等水准测量，最终确定出该点的坐标与标头高程，为此后地面沉降测量提供基础数据。4、报告编制编制基岩标施工成井报告一份。六、工作进度（1）2012年1
14、0月，完成资料收集、地面调查和物探工作；（2）2012年12月中旬，完成基岩标施工工作；（4）2012年122013年1月，完成基岩标坐标高程测量；（5）2013年2月，完成基岩标施工成井报告。七、工作量与经费报价根据上述工作部署统计出实物工作量，按市场价进行了经费概算，详见表3。总费用37万元。表3 主要实物工作量及经费报价一览表序号实物工作量经费概算（万元）经费报价（万元）1设计费包括专家咨询论证费（前期工作费用）5.05.02基岩标施工34.166930.03成果报告及专家验收评审费2.02.0总 费 用41.166937.0附件：1、附件：2、宿州市宿城一中地面沉降监测井塈基岩标水文物
15、探预算根据中国物价出版社出版，国家发展计划委员会、建设部工程勘察设计收费标准（2002年修订本）第39页收费如下：（一）电测深：30个物理点500.0元/点=15000.0元（二）技术工作费：（一）22%=15000元22%=3300.0元（三）材料费（含两箱干电池）：500.0元（四）运输费：500.0元（五）税金【（一）+（二）+（三）+（四）】4.42%=853.0合计：（一）+（二）+（三）+（四）=20153.0元大写（人民币）：贰万零壹佰伍拾叁元整宿州市宿城一中地面沉降监测井塈基岩标施工小口径钻探取芯概算勘探深度200米 表1 名 称自然进尺（m） 岩土类别系数孔深系数孔径系数 一、钻探工作收费基价0.0190.0(1.5)1.40.9（
