輕型井點(diǎn)降水在燎原水庫泄洪閘施工中的應(yīng)用

孫亞娟

(海倫市農(nóng)業(yè)開發(fā)辦，黑龍江 海倫 152300)

1 工程概況

燎原水庫位于松嫩平原東北部，地勢呈東高西低，地貌形態(tài)為通肯河漫灘，其南部為崗阜高平原，北鄰?fù)虾樱孛娓叱淘?90～193 m，通肯河河曲較發(fā)育，地表植被茂盛。隸屬于海倫市，距海北鎮(zhèn)西6 km，蓋家屯后。水庫始建于1956年，1958年大壩合攏并投入運(yùn)行，水庫1976年全面續(xù)建。水庫主體工程現(xiàn)狀由土壩、泄洪閘和灌溉閘等3部分組成，工程等別為Ⅲ等，工程級(jí)別為3級(jí)，按20 a一遇洪水設(shè)計(jì)，100 a一遇洪水校核。

2009年除險(xiǎn)加固，重建泄洪閘位于老泄洪閘處，為開敞式寬頂堰，堰頂高程191.50 m，為3孔，總凈寬21 m，閘室長10 m。平板鋼閘門控制，尺寸7 m×1.8 m。泄洪閘總長36 m，進(jìn)口段長8 m，控制段長10 m;陡坡段長10 m，消力池長8 m;海漫長20 m。進(jìn)口采用“八字型”翼墻，邊墻為懸臂式擋土墻。閘室與陡坡段采用“U型槽”結(jié)構(gòu)，消能為擴(kuò)散式底流消能，邊墻采用懸臂式擋土墻結(jié)構(gòu)。最大泄量79.47 m3/s。

水閘閘址處河床內(nèi)揭露地層皆為第四紀(jì)地層，其表層堆有較厚的填土，其下部為性質(zhì)和狀態(tài)不同的粉質(zhì)黏土、砂土及礫石，土層水平方向分布較規(guī)律、穩(wěn)定，垂直方向性質(zhì)有一定差異。土層分布為:①有機(jī)質(zhì)土:黑色、濕，含植物根系。該層厚度為0.30 m，底面高程為190.86 m。②低液限粉土:灰色～灰綠色，稍濕～飽水，可塑狀，黏性中等。該層厚度為2.00～2.80 m，底面高程為188.06～188.14 m。③級(jí)配不良細(xì)砂:灰色、飽和、稍密狀，顆粒以細(xì)砂為主，中砂次之。厚度為0.80～0.90 m，層底面高程為186.68～187.34 m。④級(jí)配不良細(xì)礫:灰色、飽和、密實(shí)狀，顆粒以礫石為主，粗砂次之，含卵石，礫卵石磨圓好，厚度＞0.80～2.90 m。其下為基巖。

閘基處表層有2.00～2.80 m厚的微弱透水性黏土，其下為中等～強(qiáng)透水的砂性土(級(jí)配不良細(xì)砂、級(jí)配不良細(xì)礫)，底部為相對(duì)不透水的泥巖。由于砂性土屬中等～強(qiáng)透水層，且地下水埋藏較淺，水量較豐富，為保證主底板基礎(chǔ)混凝土干場作業(yè)，本工程采用了射流泵井點(diǎn)降低地下水。

2 輕型井點(diǎn)布置及設(shè)計(jì)

2.1 井點(diǎn)管長度計(jì)算

根據(jù)《地下工程勘察設(shè)計(jì)與施工技術(shù)實(shí)用手冊(cè)》(第三卷)輕型井點(diǎn)剖面設(shè)計(jì)得輕型井管長度計(jì)算公式為:

式中:H1為井點(diǎn)管埋設(shè)面至基坑底的距離，本工程平均為2 m;H為降低后的地下水位至基坑中心底距離，本工程取1 m;I為地下水降落坡度，環(huán)狀井點(diǎn)為1/10，單排井點(diǎn)為1/4～1/5，本工程雙排井點(diǎn)設(shè)計(jì)，取1/7;L為井點(diǎn)管至群井中心的水平距離，本工程渠道平均開口寬度為36 m，因此L=36/2=18 m。

經(jīng)計(jì)算H埋≥5.57 m，本工程取H埋=5.7 m;H濾為水管長度，本工程取1.3 m;H露為井點(diǎn)管露出地面長度，本工程取0.5 m。經(jīng)計(jì)算輕型井管長度H=7.5 m。

2.2 基坑涌水量計(jì)算

根據(jù)文獻(xiàn)[1]基坑涌水量按下式計(jì)算:

式中:k為土的滲透系數(shù)，本工程取2.3 m/d;S為抽水時(shí)基坑水下降值，為2.5 m;H為抽水前坑底以上水位高度，為1.5 m;R為抽水影響半徑，查表得R=50 m;r0為假想半徑，m;a、b為矩形基坑的長邊及短邊，本工程取50 m長為一個(gè)抽水單元，基坑短邊為渠道開口開挖寬度，最寬為38 m;η為系數(shù)，查表得1.16;m0為從坑底至下臥不透水層的距離，m，地質(zhì)勘察未揭穿，取50 m。經(jīng)計(jì)算50 m長基坑總涌水量為550.4 m3/d。

2.3 單根井點(diǎn)管出水量計(jì)算

根據(jù)公式:

式中:k為土的滲透系數(shù)，本工程取2.3 m/d;r為濾管半徑，本工程井點(diǎn)管直徑取50 mm，半徑為25 mm;l為濾管長度，為1.3 m。經(jīng)計(jì)算單根井點(diǎn)管出水量q=16.17 m3/d。

2.4 確定井點(diǎn)管數(shù)量

根據(jù)公式:

式中:Q為總涌水量，m3/d;q為單井涌水量，m3/d。

經(jīng)計(jì)算n=39，取40。

2.5 確定井點(diǎn)管間距

根據(jù)公式D=Ln及一般規(guī)定，井點(diǎn)管間距1.0～2.5 m取值2.5 m;式中L為總管長度，50 m。

井點(diǎn)管沿渠線兩側(cè)布置，每側(cè)布置20個(gè)，則D=2.5 m。

2.6 輕型井點(diǎn)平面布置

根據(jù)以上設(shè)計(jì)計(jì)算，本工程1個(gè)抽水單元布集水管2套，每套集水總管長50 m，共20節(jié)，每節(jié)2.5 m。兩側(cè)布置井點(diǎn)管，井點(diǎn)管距渠外緣邊線1.0 m;井點(diǎn)管間距2.5 m;每根井點(diǎn)管埋入土下7.0 m，露出地面以上0.5 m;為保證基坑兩端降水需求，基坑兩端需外沿布置一定寬度的井點(diǎn)管，按照要求外沿長度不小于基坑寬度，因此兩側(cè)外沿長度各取30 m。每1個(gè)抽水單元配1臺(tái)JS-45射流泵，功率7.5 W，每臺(tái)水泵處設(shè)100 m長塑膜防滲排渠，將水排至基坑外。

3 輕型井點(diǎn)施工

3.1 井點(diǎn)管制做及埋設(shè)

井點(diǎn)管每根長7.5 m，其中露出地面0.5 m，埋入土深7.0 m。井管為φ50 mm鋼管，下部1.3 m為濾管，濾管為在井點(diǎn)管壁上鉆φ15 mm的星棋狀排列濾孔，濾管外包兩層濾網(wǎng)，內(nèi)層為細(xì)濾網(wǎng)，采用30～50孔/cm的生絲布，外層為粗濾網(wǎng)，采用8～10孔/cm的尼龍絲布。

井點(diǎn)管埋設(shè)前首先進(jìn)行沖孔，沖孔直徑為φ250 mm，沖孔時(shí)先用1 t吊葫蘆配起重三角架將φ50 mm的沖管吊起，并插在井點(diǎn)埋設(shè)位置上，然后開動(dòng)壓力為1.0 MPa的高壓水泵，將土沖松。沖孔時(shí)沖管垂直插入土中，并做上下左右擺動(dòng)，邊沖邊沉，當(dāng)沖孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度時(shí)，須盡快減小水壓。井孔沖成后立即拔出沖管，插入井點(diǎn)管，并立即在井點(diǎn)管與孔壁之間人工回填黏性土料，表面搗實(shí)，以防漏氣，黏性土料用沿渠土料場的表層黏性土料。

3.2 連接與試軸

將井點(diǎn)管、集水總管與水泵連接起來，形成完整的井點(diǎn)系統(tǒng)，安裝完畢后進(jìn)行試軸，檢查是否有漏氣現(xiàn)象。正常抽水情況下盡量避免時(shí)抽時(shí)止，應(yīng)保證細(xì)水長流，出水澄清，避免出水混濁，引起水土流失導(dǎo)致建筑物失穩(wěn)。

4 結(jié)論

由于輕型井點(diǎn)降水的成功實(shí)施，燎原水庫泄洪閘得以基礎(chǔ)開挖、主體工程混凝土澆築等均做到了干場作業(yè)，為工程的質(zhì)量和工期提供了有力保證。實(shí)踐證明，對(duì)于細(xì)砂、粉細(xì)砂層的地層采用輕型井點(diǎn)降水是一種好方法。

[1] 水利水電工程施工手冊(cè)編委會(huì).水利水電工程施工手冊(cè):第2卷[S].北京:中國電力出版社，2002.

[2] 王玉勝.真空井點(diǎn)降水法在軟基處理中的應(yīng)用[J].黑龍江水專學(xué)報(bào)，2010，37(3):53-55.

[3] 李同貴，王德文，劉鐵平，等.正交直線供水邊界完整(井)干擾井穩(wěn)定流計(jì)算公式推導(dǎo)及應(yīng)用[J].黑龍江水專學(xué)報(bào)，2009，36(2):60-63.

[4] 金東元，沙勝玉.基坑施工降水設(shè)計(jì)與施工技術(shù)[J].黑龍江水利科技，2010，38(2):124-125.

[5] 陳百鳴，鄒菊英，張麗榮.十里河交叉樞紐坡水及截流溝涵閘工程大面積深基坑降水施工[J].黑龍江水利科技，2010，38(6):88-89.