深井降水抽水试验方案概要.docx
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深井降水抽水试验方案概要
引航道深井降水抽水试验方案
一、工程概况
引江济汉工程是一条引长江水到汉江的特大型干渠,是南水北调中线一期工程的一个组成部分。
通航工程是结合引水干渠建设沟通长江、汉江中游航线的一项航运工程。
工程所在地位于江汉平原中偏西北部,从长江荆江河段引水到汉江兴隆河段,地跨荆州、荆门、潜江三市。
引江济汉通航工程依托于引江济汉干渠,两端另辟有进出口和引航道。
进出口处分别布置一座Ⅲ级船闸,船闸最大通航船舶为2×1000t级船队。
引航道进口在长江左岸的荆州市李埠镇龙洲垸,与引水干渠取水口相邻,相距1500m,引航道下游端与引水干渠于设计里程桩号K2+300处汇合。
二、岩土工程条件
1、水文地质
工程区位于长江的一级阶地,主要有两个含水岩组,上部为全新统粘性土相对隔水层,下部为粉细砂、砂卵石孔隙承压水含水岩组。
(1)全新统粘性土相对隔水层:
主要分布于上层粘性土中,包括粘土、粉质粘土及淤泥质粘土及粉土,含水层厚度一般为2~5m,水量不丰富,地下水埋深一般较浅,多为1.8~3.5m,局部地带在某一时段(一般为丰水期)具有弱承压性和弱透水含水性,粘土渗透系数一般为2~3m/d,重力给水度0.3,粉土渗透系数一般在0.061~0.182m/d,平均0.108m/d。
其补给来源主要为大气降水的入渗直接补给和长江丰水期河水补给,随季节性变化,雨季水位升高,旱季潜水排泄于长江之中,水位随之降低。
排泄途径主要为蒸发和补给河湖水。
受含水层分布不稳定及地形地貌的影响,其迳流条件较复杂,迳流方向各异。
(2)上更新统孔隙承压水含水岩组:
主要赋存于下部的粉细砂、砂砾石层中,埋藏于相对隔水的粘性土层之下。
含水层厚度随下部砂层及砂砾卵石层的厚度不同而不同,多大于30.0m。
其顶板埋深多为5~15m,含水量丰富。
承压水的补给来源主要是长江水及上部地表潜水的越流补给。
排泄途径主要是枯水期渗入长江和越流补给上部潜水。
其承压性随长江水位的影响而变化,随长江水位的升高而增大,距长江由近至远,承压性逐渐降低,水力坡度约为0.07%。
2、地层及物理力学指标
上游引航道沿线地形平坦,开阔,地形多经人工改造为农田,地势略有起伏,分布高程36.80~40.10m,根据设计资料将地层划分为如下:
①层素填土:
其成分以粉质粘土为主,褐黄-灰黄色,稍湿,可塑~硬塑状,密实度不均匀,表层含植物根系,层厚0.5~1.0m。
②-2层粉质粘土(Q4al):
呈灰褐色、黄褐色,饱水,多数呈软塑~可塑状,质地细腻,具腥臭味,该层分布普遍。
顶板埋深0.5~1.0m(高程36.083~39.155m),分布厚度4.5~19.5m。
②-3层淤泥质粉质粘土(Q4al):
呈灰色,饱水,呈流塑状,具腥臭味,呈透镜式不连续分布,一般厚度1.4~2.2m,在接近长江附近的地段有厚度超过3m的分布层,其余主要零星分布于龙洲垸船闸以南至长江一带的农田中。
③层粉土(Q4al):
灰褐色,饱水,夹薄层粉砂、粉质粘土,不均质,密实,风干易散体,顶板埋深5.1~19.0m(高程18.533~32.147m),一般层厚1.5~4.0m。
④层粉细砂(Q4al):
灰褐色、青灰色,饱和,稍密~中密,颗粒较细,含较多云母碎片。
顶板埋深7.2~23.0m(高程14.155~30.047m),一般层厚1.9~12.3m。
⑤层卵石(Q3al+pl):
多呈灰褐色、杂色,饱和,结构密实,间夹粉细砂层,卵石磨园度高,多呈次圆状,分选性较好,磨园度较好。
其主要成分为石英和砂质岩,其粒径一般为2~6cm,少数为8~10cm,约占总量的30%~50%,顶板埋深14.0~27.0m(高程10.553~22.694m)。
据钻探揭露该层在本区内均未见底。
3、主要工程地质问题
(1)开挖边坡问题
引航道开挖后,航道坑壁出露的地层自上而下大致为①层素填土、②-2层粉质粘土、(航道东侧部分区域有②-3层淤泥质粘土)、③层粉土和④层粉细砂。
其中②-2层粉质粘土、④层粉细砂厚度较大,土层高度分别约为5.0~18.0、4.0~13m。
粉细砂易产生流动,因此航道边坡开挖严格按照设计要求以1:
3的坡度进行开挖,发现有坍塌等情况的坑壁应根据坑壁土体特征可采取支护措施。
(2)基坑涌水涌砂及渗透变形问题
航道底部土体由中等-强透水等级粉细砂和卵石构成,所含的承压水对基坑开挖产生极大的影响。
承压水的水头压力能顶裂或冲毁基坑底板,造成突涌现象。
基坑突涌将会破坏地基强度,并给施工带来很大的困难,因此,必须采取降水措施。
三、抽水试验方法
1、试验目的
(1)确定含水层的水文地质参数:
主要为渗透系数K、影响半径R等。
(2)通过测定井孔涌水量及其与水位下降(降深)之间的关系,分析确定含水层的富水程度、评价井孔的出水能力。
(3)为降水工程设计提供所需的水文地质数据,如影响半径、单井出水量、单位出水量、井间干扰出水量、干扰系数等,依据降深和流量选择适宜水泵型号。
(4)确定水位下降漏斗的形状、大小及其随时间的增长速度;直接评价降水工程的涌水量。
(5)确保地下水静止水位降至基坑开挖面以下不小于0.5m的降水实施方案
2、降水井施工工艺流程
图1:
降水井施工工艺流程图
3、抽水试验孔及观测孔的选择
如附图,选择2、3号井为试验井,单井抽水试验选择2号井为抽水主井,3号井为观测井。
4、水井施工
4.1成井
成井施工设备:
采用两台CZ-150型冲击钻。
计划成井深度及孔径:
40m、φ500mm
成井工艺:
井口埋设护筒(护筒φ600mm,长3.0m,埋设深度约2.8m),采用CZ-150型冲击钻冲击成孔,考虑在卵砾层中成孔时的井壁稳定,冲击成孔过程中拟采用泥浆护壁,当一个回次冲击约2m时采用捞渣桶或泥浆泵清理孔底於渣,如此反复,直至成井深度达到设计要求。
4.2井管选择及安装
井孔施工完成后进行下一步工序:
井管的安装
井管的选择:
拟选用φ300mm、壁厚≥3mm的无缝钢管作为井管使用,各类型水井的井管结构如下表1:
降水井和观测井的井管结构数据表1
井的类型
井管长度(m)
实管长度(m)
滤管长度(m)
滤管位置(m)
滤管标高(m)
从
到
从
到
抽水井及观测井
33
19
14
19
33
19.0
5.0
过滤管孔眼的加工,根据《供水管井技术规范》(GB50296-99)及场地的地质条件,网眼设计规格可选为:
单个孔眼缝直径16-18mm,各孔眼中心距为40mm,孔隙率≥15%,梅花形布设。
滤管外用80目的尼龙网包缠2~3层。
井管的安装:
采用起重设备分节安装,安装前第一节井管底部用5mm厚圆钢板(或混凝土塞)封底,两节井管间用电焊焊接,焊接时要确保两节井管对齐且在同一轴线上,下沉井管时用对中器定出井孔中心,确保井管居中,井管安放到设计位置后固定,进行填砾及管外封闭。
4.3填砾及管外封闭
井管安装完后应及时进行填砾。
滤料的选取:
滤料规格为1-3mm,成份为粗砂及细砾,磨园度要好,其不均匀系数应小于2。
滤料填设厚度及高度:
滤料填设厚度为100mm,填设高度应大于滤管高度0.5m。
封孔:
井口下至滤管以上0.5m用风干粘土球(直径3~5cm)止水。
图2降水井结构示意图
4.4洗井
下管填砾后,及时进行洗井,采用间断抽水或活塞洗井法,直至水清、砂净,可能持续时间2~4小时,直至含砂量小于1/10万(重量比),并及时观测静止水位。
5、抽水试验方案
5.1抽水试验方法
拟采用承压非完整井稳定流抽水试验的方法,进行两次降深的抽水试验;
5.2涌水量及水位变化
在稳定延续时间内,涌水量和动水位与时间关系曲线在一定范围内波动,而且没有持续上升或下降的趋势。
当水位降深小于10m,水位波动值不超过5cm,一般不应超过平均水位降深值的1%(以最远观测孔的动水位判定),涌水量波动值不能超过平均流量的3%。
5.3观测频率及精度
(1)水位观测时间在抽水开始后第1、3、5、10、20、30、45、60、75、90min进行观测,以后每隔30min观测一次,稳定后可延至1h观测一次。
水位读数在抽水井中精确到厘米(cm),在观测井中精确到毫米(mm);
(2)涌水量观测应与水位观测同步进行;水表读数应准确到0.001m3;
5.4恢复水位观测要求
停泵后立即观测恢复水位,观测时间间隔与抽水试验要求基本相同。
若连续3h水位不变,或水位呈单向变化,连续4h内每小时水位变化不超过1cm,或者水位升降与自然水位变化相一致时,即可停止观测。
试验结束后应测量孔深,确定过滤器掩埋部分长度。
淤砂部位应在过滤器有效长度以下,否则,试验应重新进行。
四、抽水试验资料整理及参数确定
1、试验期间,对原始资料和表格及时进行整理。
试验结束后,进行资料分析、整理,提交抽水试验报告。
抽水试验提交抽水试验综合成果表,其内容包括:
水位和流量过程曲线、水位和流量关系曲线、水位和时间(单对数及双对数)关系曲线、恢复水位与时间关系曲线、抽水成果、水质化验成果、水文地质计算成果、施工技术柱状图、钻孔平面位置图等。
2、抽水试验求参方法
计算方法:
按稳定流承压非完整井考虑。
计算公式:
式中:
S——承压水降深;
K——含水层渗透系数;
M——含水层厚度(取值50m);
Qi——单井抽水量(1200和2400m3/d两种);
R——抽水影响半径(取值200m);
ri——任意点距抽水井的平面距离(m)。
由于基坑平面形状为长条形,不宜采用大井法估算涌水量,因此本方案以设计降深要求作为控制原则,利用“天汉软件”进行多种井位与流量情况下的试算,以确定最合理的降水方案。
3、报告提纲
(1)前言(目的及意义):
目的及意义、试验完成情况、存在问题及解决方法。
(2)气象与水文条件:
a.气象条件:
气温、降水等;
b.水文条件:
流量、水位等。
(3)抽水试验观测:
a.观测内容:
水位、流量、水温;
b.观测方法及工具、精度及要求;
c.观测记录成果。
(7)结论及建议。
(10)附图附表:
a.抽水试验平面位置图;
b.抽水历史曲线图;
c.水位、流量观测记录表;
五、设备及材料清单
拟投入项目使用的设备及材料
序号
设备名称
型号
数量
单井用量
备注
1
设备
钻机
CZ-150
2台套
1台套
2
钢护筒
φ600mm
4个
1个
长3.0m
3
泵井设备及配件
深井泵
100m3/h
3台
1台
电机功率18.5KW
4
防水电缆
100m3/h泵用
50m×3
50m
井泵厂家配
5
泵管
100m3/h泵用
150m
50m
每孔3m/根×12,1m/根×1,井泵厂家配
6
弯头
100m3/h泵用
3个
1个
井泵厂家配
7
夹板
5付
1付
井泵厂家配
8
垫片
100m3/h泵用
16付×3
16付
井泵厂家配
9
镙丝
50套×3
50套
井泵厂家配
10
二级配电箱
1台套
11
三级配电箱
1台套
每台套可安装6个水泵电源接口
12
井及井管结构材料
井实管
φ300mm
120m
20m
壁厚≥3mm,可用φ243mmIDPVC管替代
13
滤管
φ300mm
120m
20m
壁厚≥3mm,可用φ243mmIDPVC管替代
14
滤料
1-3mm
25m3
约4m3
15
尼龙网
80目
360m2
约60m2
16
铁丝
16#
180Kg
约30Kg
17
钢筋
φ6.5mm
85Kg
约13.5Kg
18
其它
电焊机
BX-400
1台
1台
19
焊条
φ3.2mm
3箱
0.5箱
20
水表
4吋
3块
21
水位计
5个
1个
六、质量保证措施
降水工程开始现场应由项目经理、技术专业人员负责开展各项工作,并配备电工、水泵工、水位观测工等值班人员,负责人员应制定出工作计划与程序,对降水资料及时分析,用以指导降水中的各项工作。
材料的质量、规格符合要求,并到位后方可开工。
钻机安装要平正牢固,开孔不得偏离井位点。
井深、井径要达到设计要求。
终孔后,下管前,投料成井必须经有关人员验收。
成井后应按要求进行水泵设备安装,并试抽洗井。
单井出水量应达到设计要求,含砂量不大于1/10万。
为了使降水设备正常运转应保证足够的供电电源,宜配备发电机等供电设备,以保证停电时在10分钟内发电供电。
其它设备用电不得干扰降水用电或串入降水供电线路内用电。
为保障水泵运转和正常使用,对电机设备要配有补偿保护装置。
为保障水泵运转和正常使用,对电机设备要配有补偿保护装置。
整个抽水维持期内,应当根据施工状况,进行信息法管理,确保以最适当的排水量,达到基坑具有干燥的作业空间和稳定,严禁随意开启或关闭水泵。
妥善保护降水设备、供电线路,避免行车碰撞碾压,排水渠道要保持畅道,不得向渠道内倾倒垃圾及堆放物品。
不得损坏降水设施。
作好各项记录,确保各抽水、排水和供配电系统的正常运行,发生设备等故障和基坑险情时,能及时排除。
配备备用深井泵等降水用设备,发生设备故障时,及时更换修理,使用备用设备,保证工程降水工作不会发生中断。
施工完毕后,根据设计要求封堵井孔,并加焊封口钢板。
七、安全与文明施工措施
1、安全生产管理措施
(1)建立以项目经理为组长,专职安全员为副组长,专业工长和施工队班组长为组员的项目安全生产领导小组,在项目形成安全管理体制。
(2)、自项目经理至施工班组等各级人员分级签订《安全生产合同》,使职责与利益挂钩。
(3)、落实入场安全教育制度,针对各施工阶段安全工作特点,定期进行安全技术交底。
(4)、落实安全检查制度,定期不定期组织检查现场安全生产情况。
2、现场用电安全
施工现场临时用电严格遵照安全用电规定,合理布线,做好接零接地。
重点注意以下问题:
(1)、现场施工用电执行一机、一闸、一漏电保护的“三级”保护措施。
(2)、机械设备必须执行工作接地和重复接地的保护措施;必须采用“三相五线制”。
(3)、电焊机上要有防雨盖,下铺防潮垫;一、二次电源接头处要有防护装置,二次线使用接线柱,一次电源线采用橡皮套电缆或穿塑料软管,长度不大于3米。
(4)、手持电动工具都必须安装灵敏有效的漏电保护装置。
(5)、现场用高、低压设备及线路,按编制的平面布置图安装和埋设,禁止使用破坏或绝缘性能不良的电线,严禁电线随地走。
3、机械安全防护
(1)、各种机械要定机定人维修保养,保证机械运行正常。
(2)、施工现场各种机械要挂安全技术操作规程牌。
4、安全检查和处理
(1)、班组每天进行班前活动,落实安全技术交底。
并作好当天工作环境的检查,做到当时检查当日记录。
(2)、项目经理带队每星期一组织一次本项目安全生产的自查,奖优罚劣,及时整改。
5、现场文明施工管理措施
(1)、严格按照施工平面布置图堆放原材料、施工机具及料具并挂牌堆放整齐。
(2)、现场做到工完场清,余料要堆放整齐。
(3)、现场机械必须按施工平面布置图进行设置与停放。
(4)、机械设备应洁净,标识明确。
(5)、建筑和生活垃圾集中堆放、集中搬运。
(6)、伙房要经过防疫卫生部门审批,内外要整洁,炊具用具必须干净,无腐烂变质食品,生熟食分开操作,做到无蝇、无鼠、无蜘蛛网。
施工现场设茶水桶,做到有盖加锁配杯子,有消毒设备。
(7)在全施工过程中,严格控制噪音等对周边环境的污染。
夜间不间断施工时,应向工程周围居民作好解释工作。
(8)由于施工场地特殊,在施工时,应设置“岛式”围挡,围挡设置整齐干净,同时设置警示牌,警示灯。
八、进度计划
抽水井和观测孔6天,抽水试验7天,共计13天。
九、附:
《抽水试验用表》
抽水孔安装记录表
名称
直径(mm)
长度(m)
顶端深度(m)
底端深度(m)
备注
套管
连接管
过滤器
沉淀管
记录:
校核:
年月日
观测孔安装记录表
项目
观测孔1
观测孔2
孔口高程(m)
管口高程(m)
孔径(m)
过滤器内径(mm)
过滤器长度(mm)
过滤器顶深度(m)
过滤器底深度(m)
至抽水孔距离(m)
记录:
校核:
年月日
观测孔水位记录表
孔口高程(m)
时间
孔内水深(m)
水位降深(m)
时间
孔内水深(m)
水位降深(m)
日
时
分
日
时
分
记录:
校核:
年月日
抽水试验看孔观测记录表
孔口高程(m)
时间
孔内水位
出水量
备注
日
时
分
动水位(m)
降深(m)
水表读数(m3)
出水量(m3)
记录:
校核:
年月日
基本技术资料记录表
孔号
记录:
校核:
年月日
孔口高程(m)
过
滤
器
类型
设
备
水泵名称
孔深(m)
过滤器孔隙率
水泵型号
孔径(mm)
孔眼直径
吸水管直径(mm)
含
水
层
类型
网型网号
吸水管深度(m)
水位深度(m)
填砾直径(mm)
动力
顶板深度(m)
填砾厚度(mm)
水位计
底板深度(m)
填砾高度(mm)
流量计
厚度(m)
测压管
过滤器长度(m)
止水深度(m)
顶端深度(m)
岩性
底端深度(m)
上游引航道(K0+800~K1+270)基坑开挖平面布置图
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