摘要:本文首先闡述了倒虹吸工程的特點(diǎn)和參數(shù),根據(jù)規(guī)范規(guī)程計(jì)算基坑排水和單井排水量,確定管井總數(shù),通過(guò)降排水試驗(yàn),得出有效結(jié)論。

　　關(guān)鍵詞:倒虹吸 管井 基坑降排水 試驗(yàn)

　　l、工程概況

　　南沙河渠道倒虹吸工程位于河北省邢臺(tái)市與沙河市之間，高店村北2km處的南沙河

　　上，是南水北調(diào)中線一期工程大型河渠交叉建筑物之一，工程起止樁號(hào)93+621～98+016，

　　全長(zhǎng)4395m，共分兩個(gè)標(biāo)段，其中南沙河渠道倒虹吸南段設(shè)計(jì)樁號(hào)為： 95+621～95+936，

　　全長(zhǎng)2315m，由進(jìn)口連接渠道、南段倒虹吸、中間明渠三大部分組成。

　　2、工程地質(zhì)與水文地質(zhì)

　　南沙河倒虹吸南段地處太行山與河北平原過(guò)渡地帶，河床南岸為低丘垅崗區(qū)，北岸為洪積扇上緣傾斜平原地帶。兩岸總體地勢(shì)西高東低，相對(duì)高差不足30m。河谷呈寬淺式，建

　　筑物軸線處寬5. 6km，河道內(nèi)高、低漫灘及兩岸一級(jí)階地發(fā)育，屬侵蝕堆積河谷地貌。工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其構(gòu)造以沙、礫、卵、粘、黃土狀壤土為主，透水性強(qiáng)，開(kāi)挖涌水量大。

　　工區(qū)地表徑流以上游鐵礦廠棄水為主，地表徑流量約0.3m3/s，地下水主要為第四系淺層孔隙潛水，主要賦存于第四系上更新統(tǒng)(Q3)和全新統(tǒng)(Q4)沖洪積卵石層中，根據(jù)初步設(shè)計(jì)階段勘察資料：?jiǎn)慰壮樗囼?yàn)成果，卵石層滲透系數(shù)為7.9×10。3～1.1×10噸cm/s;多孔抽水試驗(yàn)成果，卵石層滲透系數(shù)為5.64×10-2～6. 84×l0-2cm/s，平均滲透系數(shù)為6.4×l0-2cm/s，屬?gòu)?qiáng)透水性。由于地下水受上游來(lái)水和大氣補(bǔ)給的影響，若遇豐水年或長(zhǎng)時(shí)間降水不排除地下水位升高的可能。

　　本工程降水方式采用管井降水方案，降水試驗(yàn)區(qū)位于倒虹吸進(jìn)口漸變段，樁號(hào)93+671～93+741。為避免對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，流經(jīng)試驗(yàn)區(qū)附近的地表水和試驗(yàn)抽出的地下水用導(dǎo)流溝引至河道下游，導(dǎo)流溝鋪設(shè)雙層土工膜。

　　3、管井設(shè)計(jì)

　　3.1管井深度H計(jì)算

　　H=h+δ+hl+h2+iB

　　h-基坑深度(m)，取最大深度14. 23m

　　δ一井筒封底厚度(m)，取0.2m

　　hl一抽水泵吸水頭高度(m)取2m

　　h2一井筒內(nèi)預(yù)留回淤高度(m)取2m

　　i-降水坡度，取0.1

　　B-管井與基坑中心線的水平距離(m)取45m

　　經(jīng)計(jì)算，得知管井深度為22. 93m。

　　3.2基坑排水計(jì)算

　　降水長(zhǎng)度按照70m為一個(gè)單元進(jìn)行考慮，依據(jù)開(kāi)挖詳圖和工程地質(zhì)剖面圖，上口開(kāi)挖寬度為105. 93m，基礎(chǔ)面開(kāi)挖高程為76. 97m;本標(biāo)段地下水位線高程為86. 7m，據(jù)此進(jìn)行基坑排水計(jì)算：

　　(1)基坑總出水量Q總計(jì)算

　　根據(jù)«建筑與市政降水工程技術(shù)規(guī)范»JGJ/T111-98和«建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程»

　　JGJ120-99規(guī)定，降水基坑總出水量Q總計(jì)算公式計(jì)算為：

　　15857. 16m3/d=660. 72m3/h

　　式中：

　　K-含水層滲透系數(shù)，本工程根據(jù)招標(biāo)文件取最大值6.84*10-2cm/s=59. 1m/d;

　　H-含水層厚度，根據(jù)招標(biāo)文件技術(shù)條款水文地質(zhì)條件，含水層厚度為15. 7m;

　　S-基坑降水深度，取12.73m;

　　R-影響半徑，R=775. 51m：

　　ro-基坑等效半徑，根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(JGJ120-99) F0.6條件規(guī)定，矩形基坑等效半徑ro=0. 29 (a+b) =0. 29X (70+105. 93)=51. 02m。

　　(2)單井出水量q計(jì)算

　　根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(JGJ120-99)8.3.4規(guī)定，管井出水量q(m3/d)按

　　下列經(jīng)驗(yàn)公式確定：

　　q=1761. 25m3/d=73. 39m3/h

　　式中：

　　rs一過(guò)濾器半徑(m)，本工程取0.4m：

　　L-過(guò)濾器進(jìn)水部分長(zhǎng)度(m)，本工程取3m：

　　K-含水層滲透系數(shù)( m/d)，取59. 1m/d。

　　(3)管井總數(shù)n計(jì)算

　　根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(JGJ120-99)8.3.3規(guī)定，管井的數(shù)量n按下列公式

　　計(jì)算：

　　n=1.3x660. 72/73. 39=11.7眼，取12眼。

　　管井設(shè)置高程為87. 5m，主要布置在基坑四周，間距為70/12×2=11. 67m;

　　3.3管井設(shè)計(jì)

　　管井造孔直徑為Ø600mm，井壁采用內(nèi)徑Ø400mm的無(wú)砂混凝土管，管井底部鋪設(shè)

　　200mm厚的反濾料，井底無(wú)砂管底部用(300g/m2)土工布包裹，井管與井壁之間采用反

　　濾料填至地下水位線，地下水位線以上采用粘土回填封口。

　　4、降排水試驗(yàn)方案

　　通過(guò)計(jì)算知，在距進(jìn)口漸變段基坑中心線45m處每隔11. 67m(梅花型布置)設(shè)置一個(gè)深23. 83m深的Ø400mm管井進(jìn)行降水，管井內(nèi)安設(shè)1臺(tái)4吋深井潛水泵通過(guò)DN100硬質(zhì)塑料管將地下水通過(guò)基坑四周的排水溝抽排至基坑下游506. 5m的河道中。

　　除此之外，還考慮在漸變段中部設(shè)置2座觀察井，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)情況來(lái)復(fù)核計(jì)算結(jié)果及降水情況，及時(shí)調(diào)整管井深度及管井間距，以取得最優(yōu)的降水參數(shù)。

　　降排水前觀測(cè)一次自然水位，在抽水開(kāi)始的3天內(nèi)每隔2小時(shí)觀測(cè)一次水位流量，以后改為每隔4小時(shí)觀測(cè)一次，并做好記錄;對(duì)觀測(cè)記錄及時(shí)整理，繪制Q～t與S～t關(guān)系曲線圖，分析水位下降的趨勢(shì)與流量變化，預(yù)測(cè)水位下降至設(shè)計(jì)要求的時(shí)間，根據(jù)實(shí)際抽水情況，研究降水設(shè)計(jì)的可靠程度或提出增加井?dāng)?shù)等調(diào)整措施。

　　5、管井施工

　　(1)鉆孔

　　管井采用C2-22型沖擊鉆成孔方案，鉆孔直徑為Ø600mm。

　　采用泥漿護(hù)壁方案，為了保證成井深度，鉆孔深度大于設(shè)計(jì)深度1m。

　　(2)下管

　　鉆孔完成后，在下設(shè)無(wú)砂管之前，要先清孔，以保持井壁和無(wú)砂管的暢通、濾水。

　　然后下入井管，井管居孔中心。用Ø12mm鋼絲繩將Ø400mm無(wú)砂管依次吊入井中，下管過(guò)程中用竹片逐節(jié)固定，防止管子互相錯(cuò)位，同時(shí)在無(wú)砂砼管外包裹60孔/cm2尼龍網(wǎng)，盡量使管子居中。

　　(3)回填反濾料

　　在井管周?chē)靥罴?xì)骨料，采用邊向孔內(nèi)送水邊投細(xì)骨料，以保證填入的反濾料孔隙不被泥砂堵塞。細(xì)骨料填至地下水位線，地下水位線以上改用粘土填至地面，并壓實(shí)封閉，以防止地面水的滲入。

　　(4)洗井

　　井點(diǎn)施工結(jié)束后，立即組織洗井，洗井自上而下進(jìn)行，洗至水清，基本不出砂，出水正常，井點(diǎn)底部不存砂為止。

　　(5)抽水

　　抽水采用4吋深井潛水泵，若試抽水6小時(shí)后出水仍含有大量混濁水時(shí)，應(yīng)立即檢查井筒封底、管口連接等，如發(fā)現(xiàn)問(wèn)題須及時(shí)修復(fù)。降水過(guò)程中對(duì)抽水設(shè)備要經(jīng)常進(jìn)行檢查，觀測(cè)井內(nèi)水位和流量等，并做好記錄。記錄內(nèi)容包括：水泵運(yùn)轉(zhuǎn)、抽出水中的含泥量及基坑邊坡穩(wěn)定情況、地下水位變化情況、井底回淤情況等。

　　(6)排水

　　從管井抽出的地下水通過(guò)水泵連接DN100硬質(zhì)塑料管直接排入排水溝流至基坑下游506. 5m的河道內(nèi)。

　　(7)井孔封堵

　　待混凝土施工完畢后，方可停止抽水。抽水結(jié)束后，將井孔封堵。先迅速取出抽水設(shè)施，向井孔回填細(xì)砂，距井口2m范圍內(nèi)用C15速凝砼封閉，澆筑至建基面。

　　結(jié)束語(yǔ)

　　① 通過(guò)科學(xué)分析和計(jì)算，管井設(shè)計(jì)及管井總數(shù)的制定是正確合理的。

　?、?通過(guò)對(duì)已完成的漸變段的抽水結(jié)果，管井設(shè)計(jì)及管井總數(shù)的設(shè)置是經(jīng)濟(jì)合理、實(shí)用有效。

　?、?上述抽水試驗(yàn)方案可行，可在后續(xù)的倒虹吸管身段施工中適用。