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抽水试验设计
黑龙江省干流嫩江干流堤防工程
第七标段
巨宝排水闸站基坑降水
抽水试验
施工单位:
湖北水总水利水电工程有限责任公司
二零一六年九月
审定:
审核:
校核:
项目负责人:
编写人:
主要参加人:
1工程概况
巨宝排水闸站为自排与强排相结合的改建排水闸站,位于巨宝堤防上,桩号为10+877;自排流量21.3m3/s,强排流量10.08m3/s。
巨宝堤防工程级别2级,防洪标准50年一遇,防洪水位162.79m,建筑物级别为2级。
1.1工程任务与规模
根据《泵站设计规范》(GB/T50265-2010)中规定,排水闸站规模属于小
(1)型,泵站等别Ⅳ等,泵站建筑物级别为5级。
防洪标准20年一遇。
巨宝排水闸站为改建泵站,本次改建的主要土建工程由引渠、前池、进水池、泵房、压力水池及自排控制闸门、交通桥等组成,压水池与原排水闸涵洞衔接。
1.2工程地质及水文地质条件
1.2.1工程地质
巨宝排水闸站位于嫩江左岸漫滩之上,地势较低,地面高程在161.20~163.21m。
本次勘察所揭露的地层岩性为第四纪全新统(Q4al+l)及上更新统(Q3al+l)冲积地层,自上而下分述如下。
人工填土(Qr):
①1堤身填土:
高度3.0m,主要由低液限粘土填筑,呈可塑状态。
①4杂填土:
分布于堤段两侧,厚度1.6~3.2m,主要由杂土充填,松散,稍湿。
第四系全新统冲积层(Q4al+l):
①低液限粘土:
黄色,层厚0.8~2.4m,呈可塑状态,干强度中等,韧性中等,切面稍光滑,微透水~弱透水,分布连续。
①3低液限粘土:
灰色,层厚0.8~1.5m,呈软塑~流塑状态,干强度中等,韧性中等,切面稍光滑,微透水~弱透水,分布连续。
②级配不良细砂:
灰黄色,层厚2.6~8.0m,稍湿~饱和、松散为主,局部稍密,成分以石英、长石为主,中等透水,分布不连续。
③级配不良砾:
黄色、灰黄色,部分钻孔揭穿该层,层厚11.6~13.1m,饱和,稍密-中密,成分以花岗岩为主,强透水,分布连续。
③1级配不良粗砂:
灰色,层厚0.9~1.4m,饱和,稍密~中密,成分以石英、长石为主,强透水~分布不连续。
④级配不良粗砂:
灰色,未钻穿此层,饱和,稍密~中密,成分以石英、长石为主,强透水,分布连续。
1.2.2水文地质
本次勘察揭露地下水为第四系孔隙潜水,含水层岩性主要为级配不良砾、级配不良粗砂、级配不良细砂,地下水初见水位埋深1.6~2.5m,静止水位埋深1.0~2.9m,高程在160.12~160.34m。
地下水补给来源主要为大气降水和侧向径流补给,水位年变幅在1.0~3.0米,地下水水位呈季节性变化。
排水闸基础坐落于
级配不良细砂、③级配不良砾之上,渗透稳定条件较差,在动水位作用下易发生流土、管涌现象。
施工开挖工程采用井点法进行施工降水,避免出现基坑流土、管涌。
1.3主要工程问题
巨宝排水闸站计划于2016年9月开工,2016年11月主体工程完工。
根据工程地质及水文地质资料,基坑降水拟采用了降水井+潜水泵的井点降水方式,将基坑地下水位降低至渠底下1m范围,以保障开挖边坡的稳定及干地施工条件。
根据已有资料和踏勘初步分析,为制定合理的降水施工方案,需要确定闸站站址处地层的渗透系数。
我单位开展了现场抽水试验,对地层的渗透性开展研究。
2抽(降)水试验内容、方案及技术要求
2.1试验目的
本项试验工作的主要目的是通过现场抽(降)水试验确定闸站站址处区域内地层综合渗透系数。
通过抽水试验确定地层水文地质参数,复核降水施工方案报告中的有关参数。
2.2试验内容
采用多孔抽水试验在不同流量及降深条件下进行抽水试验,观测流量、降深以及水位变化,抽水试验尽可能达到稳定流。
根据多孔抽水试验的试验成果,采用公式法和反演方法求得含水层的综合渗透系数。
2.3试验方案
2.3.1试验方案主要依据
本次抽降水试验方案主要依据的规程规范:
1)《水利水电工程钻孔抽水试验规程》(SL320-2005);
2)《供水水文地质勘察规范》(GB50027-2001);
3)《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99);
4)《岩土工程勘察规范》(GB50021-94)
2.3.2抽水试验布置
抽水试验设一个降水井和二个观测井,全部为新打井。
降水井及观测井在一条直线上,其方向应垂直于地下水流向(垂直于闸站纵向轴线方向),位于闸站主厂房横向轴线下游13.05m处,抽水井与2个观测井的距离分别为13.35m、41.6m。
具体布置位置详见附图。
2.3.3降水井及观测井结构
抽水井和观测井井管均为壁厚5mm双壁波纹塑料管,直径400mm。
成井开孔直径为700mm,成孔后将井管用对中器吊放入井中,周围回填合适的反滤料。
打井深度为20m。
2.3.4抽水试验方案
抽水试验采用多孔抽水试验。
以1#井作为降水试验井,2#井、3#井作为观测孔进行水位观测。
抽水孔内最小降深不宜小于0.5m,最远观测孔水位降深不宜小于0.1m。
降水试验中达到稳定降深,即满足抽水孔内水位波动值小于3cm或观测井内水位波动值小于1cm这两个条件,2小时后方可停泵,然后记录井水位恢复至初始水位的过程。
变换不同的流量进行三次抽水试验,分别计算渗透系数取平均值作为抽水试验的最后成果。
2.4抽水试验技术要求
1)松散含水层抽水孔中的过滤器外壁应设置测压管,其有眼部分长度应与抽水孔过滤器一致。
多孔试验的观测孔,其过滤器长度和深度都应与抽水孔过滤器长度和深度相同。
2)在试验各次降深中,抽水吸水管口均应放在同一深度。
从潜水含水层中抽水,吸水管口宜放在最大降深动水位以下0.5~1.0m处。
3)抽水孔和观测孔中静水位和动水位、动水位和出水量均应同步进行观测。
4)按照多孔稳定流抽水试验方法进行,抽水试验时一种降深稳定时间不小于8小时。
5)抽水试验时,动水位和出水量观测的时间,宜在抽水开始后第1、2、3、4、6、8、10、15、20、25、30、40、50、60、80、100、120min后各观测一次,以后可每隔30min观测一次。
6)所有抽降水井和观测孔应在抽水前5天开始观测静止水位,掌握地下水的动态变化规律。
7)抽降水试验结束后,水位恢复观测时间应与抽降水试验开始阶段相同。
8)由于抽降水试验时间要求不能间隔,需要实行三班连续作业。
2.5抽水试验方法
选择一口井进行定流量抽水,其他井作为观测孔,同时记录流量、降深与时间的关系。
抽水设备采用电潜水泵,电源采用发电机组发电,出水量采用量水堰测量;水位观测采用多功能渗压计。
抽水井主井和观测孔的水位使用电测水位计测量,在量测前分别对各个观测尺进行了校核,设定统一计时,消除时间差的误差。
3抽水试验进行情况
3.1抽水试验
抽水试验从2016且8月4日开始,至2016后8月8日结束。
抽水试验主要是求取地层综合渗透系数。
抽水试验基本数据如下表:
第一次抽水试验:
井号
用途
到抽水井距离(m)
井口高程(m)
地面高程
(m)
动水高程(m)
最大降深(m)
出水量(m3/d)
1#
降水井
162.52
162.22
158.12
1.48
5438.4
2#
观测井1
14.25
162.47
162.18
159.31
0.29
3#
观测井2
42.73
162.51
162.24
159.42
0.18
第二次抽水试验:
井号
用途
到抽水井距离(m)
井口高程(m)
地面高程
(m)
动水高程(m)
最大降深(m)
出水量(m3/d)
1#
降水井
162.52
162.22
156.48
3.12
7223.7
2#
观测井1
14.25
162.47
162.18
159.17
0.43
3#
观测井2
42.73
162.51
162.24
159.30
0.30
第三次抽水试验:
井号
用途
到抽水井距离(m)
井口高程(m)
地面高程
(m)
动水高程(m)
最大降深(m)
出水量(m3/d)
1#
降水井
162.52
162.22
154.99
4.61
8921.5
2#
观测井1
14.25
162.47
162.18
159.05
0.55
3#
观测井2
42.73
162.51
162.24
159.23
0.37
4.试验成果计算与分析
4.1潜水含水层稳定流计算
按潜水含水层非完整井的稳定流公式计算含水层渗透系数。
根据《水利水电工程钻孔抽水试验规程》(SL320-2005)潜水含水层稳定流渗透系数计算公式:
式中:
。
通过抽水井和观测井的关系计算出的渗透系数结果如下表所示:
抽水试验成果表
抽水试
验次序
S
(m)
S1
(m)
S2
(m)
r1
(m)
r2
(m)
Q
(m3/d)
0
(m)
(m)
K
(m/d)
1
1.48
0.29
0.18
14.25
42.73
5438.4
14.8
14.52
104.29
2
3.12
0.43
0.30
14.25
42.73
7223.7
14.8
14.39
118.27
3
4.61
0.55
0.37
14.25
42.73
8921.5
14.8
14.28
106.31
平均值
109.62
4.2抽水试验成果小结
由上表可知,当地层中含有强透水层,地层的综合渗透系数可达到109.62m/d。
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