深井降水抽水试验方案.docx
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深井降水抽水试验方案
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。
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）
2、降水井施工工艺流程
下井管
围填砂砾
填充粘土球
洗井
放泵抽水
测量、放样孔位、验收
钻机就位对中整平
钻进、成孔
终孔
井管焊接
质量验收
井管进场质量验收
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
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m3；
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
3
泵井设备及配件
深井泵
100m3/h
3台
1台
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
φ
85Kg
18
其它
电焊机
BX-400
1台
1台
19
焊条
φ
3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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