老河口封闭堤及泵站工程施工降水的设计与施工

摘要：老河口封闭堤及泵站工程地处淮河主河槽，地质情况复杂，采用常规、有效合理的降水措施并加以实施，起到很好的运用效果。

关键词：施工降水；设计与施工。

Abstract: LaoHeKou closed dam and pump station project is located at the huaihe river de-siltation Lord, complex geological condition, the routine, a reasonable effective rainfall measures and implement, have very good application effect.

Keywords: construction precipitation; Design and construction.

中图分类号：TU753.66文献标识码：A文章编号：

一、前言

淮河流域中游地段，受工程地质及水文地质影响，普遍存在地下承压水情况，在水闸、泵站等水工建筑物施工时，基坑降水成为工程施工不可或缺的一个组成部分，施工降水的首要目的就是保证工程施工的安全，同时要使降水工程做到安全可靠、技术先进、经济合理。

二、工程概况

姜唐湖蓄（行）洪区堤防加固工程位于淮河干流中游，由姜家湖与唐垛湖连圩而成。包括霍邱县姜家湖行洪区临淮岗坝下部分、唐垛湖行洪区及淮河堵口与临淮岗主坝间的老淮河河道与滩地，总面积121.2km2。湖内设计蓄洪水位26.4m，相应蓄洪库容7.6亿m3。其中的老河口封闭堤与泵站工程为骨干工程。本工程地处老淮河截弯取直段的终点部分，受淮河主汛长年冲刷及淤积影响，地质情况复杂，在地层分布上，常有土层突然尖灭及其他地质突变现象，现场施工地基处理及基坑降水有着特殊的困难和重要性。

1、工程规模及特征

⑴、封闭堤是横卧老河口的均质土堤，堤顶宽8m，堤顶高程28.2m。堤坡有1:3、1:3.5两种，23.0m高程设3.5m宽平台，19.25m高程以下设戗堤。长度661m。要求主河槽部位第(1)新近沉积的砂壤土必须清除干净，粘土截水槽埋入第(6)层重粉质壤土层0.5m以上。

⑵、穿堤泵站座落在左岸的滩地上，泵站轴线与封闭堤轴线垂直，建基面顶高程是13.10m，其下是水泥土深层搅拌人工地基．

2、工程地质情况

老河口封闭堤及泵站工程场区的河底高程一般在11m左右，两侧有少量的滩地，滩地高程在18~19m左右，两岸堤距约300m。地基主要由(1)(2-3)(3)(5)(6)层等组成。各层情况如下：

(1)层为新近沉积的地层，位于河床部位，由砂壤土和中粉质壤土组成，间夹有粉砂，标贯击数为1击，属流塑状态，厚度为2m左右。

(2~3)层中粉质壤土，主要分布于岸边滩地，表层为黄色、可塑，约2m以下为软塑的灰色淤质壤土，夹有砂壤土，平均标贯击数2.4击。

(3)层重粉质壤土，分布在两滩地之下，层厚在3m左右，河床中间缺失，平均标贯击数8.4击。

(5)层中细砂：厚度约2~4m，具有较大的渗透性，上覆层在河床处仅厚2m左右，为承压含水层，承压水位在19m左右，承压水头约9m。

(6)层粉质粘土和中粉质壤土呈可塑到硬塑状态 ，标贯击数9.6击，渗透系数在10-6cm/s左右，是良好的隔水层和地基持力层，其层顶高程起伏较小，一般在6.5~7.8m附近，层厚大于8m。

3、水文地质情况

地下水类型为松散岩类孔隙水，影响施工地下水含层主要有两个。即上部潜水含水层（第一含水层）和砂层承压含水层（第二含水层），潜水含水层一般由(1)、(2)等层组成，第(3)层为相对隔水层，承压含水层是(5)层，(6)层是相对隔水底板。

地下水位随丰水期和枯水期的不同而升降。四月份的淮河水位和相应的地下水位均在18m左右。(3)层渗透系数在A×10-5～10-6cm/s , (5)层砂层渗透系数在A×10-3～10-4cm/s.

三、施工降水设施设计

1、防止基底突涌验算计算

⑴、河床处 (5)层中细砂的层顶高程，在6号孔是10.37m，上覆层厚度1.5m，七号孔是9.77m，上覆层厚2m。若依据招标文件提供的(1)层土的湿密度是1.92g/cm3，承压水位19m进行计算， 满足承压水不出露的上覆层最小厚度是：Z0﹥（19-10.37）/1.92，Z0﹥4.5 m，这样承压水位将出露。

⑵、若依据招标文件提供的(2-3)层土的湿密度是1.84 g/cm3。5号孔(5)层中细砂层顶高程是11.13m进行计算，满足基底不被突涌拱起破坏的上覆层最小厚度是Z0﹥（19-11.13）/1.84，Z0﹥4.3 m，而实际上只有13.1-11.13=1.97m，这样不降承压水开挖土方将会造成基底突涌破坏。

2、承压水位控制计算

为确保河床处的承压水不出露，泵站地基土不被承压水拱起破坏，必须进行人工降排承压水。依据招标文件提供的(5)层中细砂的渗透性质，采用管井井点法降低承压水水头，因必须满足封闭堤建基面9.77m高程的施工要求，承压水要降到9.27m。承压水位控制观测采用施工测压管的方法进行观测。

3、封闭堤与堵口泵站的基坑涌水量计算

⑴、承压水的水位是19.0m，基坑内的滩地地面高程约在19~20m左右，降水井沿基坑四周布置，管井井点布置在基坑滩地19.0m等高线上。深井形式初步按承压水完整井考虑。

⑵、基坑涌水量计算

承压完整井涌水量计算采用公式Q=2.73*K*M*S/(lgR-lgγ0)

式中K——渗透系数，招标文件提供A×10-3～10-4cm/s，需进行抽水试验确定，计算时取K=5×10-3cm/s，即K=4.32m/d。

M——含水层厚度，招标文件提供2-4m，计算时取4m，需进行现场地质复勘确定。

S——设计水位降深：19-9.27=9.73m，计算时取10m。

R——影响半径，需要现场做抽水试验确定，按经验公式计算：

R=10S√K=10×10×√4.32=208m。

γ0——基坑范围引用半径，γ0=150m。

4、估算管井干扰出水量q

管井q=240*l*d/a

式中d——滤管外径，0.4m。

l——滤管有效工作部分长，取2m。

a——与含水层渗透系数有关的经验系数取1.0。

q=240×2×0.4=192m3/d

5、降水井深度确定

经计算

6、降水井数量n及井点间距计算

n=1.15Q/q=1.15×3322/192=19.9 (口井)

考虑选用参数的误差及管井的实际出水能力，按22口井施工。

井点间距为740/22=33.64m。

7、水泵的选型与排水系统构造

⑴、水泵的选型

单井涌水量q=192m3/d＝8 m3/h，水泵吸水口保持在动水位以下，选用深井潜水泵排水能力大于1.3倍单井涌水量。综合选用QY-25型潜水泵能满足要求，该泵流量为15 m3/h，扬程达25m，电机功率2.2kW。共选用44台，每口井使用一台，备用一台。

⑵、排水系统构造

使用φ200支管将每口井出水口串联集中排到外河，支管与水泵出水口之间安装逆止阀。水泵工作采用自动液位控制系统，每口井安装一只指示灯。

8、测压管布置及观测

⑴、按管井的平面位置布置10根测压管。

⑵、测压管水位的观测

采用电测水位计进行观测两次测读误差小于2cm，测绳长度由计量监督部门校准，由专人定时进行观测记录。

9、供电线路及电源

鉴于降水工作的重要性，以及工程现场的施工设备易对供电线路造成危害，配备两台150kw发电机作为备用电源，同时配备两套供电线路至现场开关柜，以确保降水运行安全。

四、深井施工

1、 钻孔

钻孔采用回转钻成孔，粘土和稳定土层清水冲洗，砂土层泥浆固壁冲洗携砂，泥浆的密度和粘度对管井的出水量和洗井工作有直接影响需严加控制。钻孔成孔直径600-700mm，可满足下井管和围填滤料的要求。钻孔达到设计深度多钻0.3-0.5m。

3、下管

井管沉放前进行清孔，适当稀释泥浆，下井管时安装井管扶正器，其外径比井孔直径小30-50㎜，采用托盘浮板法下井管，利用泥浆浮力和井管重力调节沉浮，10.0m高程以上采用盲管。

4、滤料回填

井管安装完毕，注入清水稀释泥浆密度接近1.05，采用动水循环法投放滤料。滤料沿井管四周均匀填入，速度适当，防止下沉过程蓬堵搭接。投放滤料高度超过滤管上部或含水层顶板3-5m，填砾完毕及时洗井，并补填滤料。

5、洗井、抽水

井管安装回填后立即进行抽水洗井。以潜水泵大幅度降水抽水为主，清除井底淤积沉淀物，破除井壁附着泥浆和抽出含水层中的泥土、细砂及渗入含水层中的泥浆，并使管井周围地层形成天然反滤层、扩大井孔周围的渗透性。

洗井结束，进行抽水试验，检查地下水位下降情况，调整水泵使抽水量与渗水量相适应，达到预定降水高程。

五、结论

综上所述，在降水工程施工过程中，通过采用科学合理的降水措施，有效的保证了在大基坑、复杂地质情况下的降水效果。