無砂混凝土大口井在丘陵地區(qū)的應(yīng)用

王科新

（平陰縣黃河河務(wù)局，山東 濟(jì)南 250400）

平陰縣是山東省濟(jì)南市郊縣，面積827 km2，人口36萬，土地面積78 000余hm2。主要地貌類型分為4種：山地占總面積的30.80%；丘陵占總面積的33.30%；平原占總面積的24%；洼地占總面積的11.90%。縣境內(nèi)主要過境河流為黃河，沿黃河居住的群眾生產(chǎn)生活用水基本依靠黃河水；居住在丘陵地區(qū)及山坡地區(qū)的群眾生產(chǎn)生活用水主要依靠深井和自然降雨，水資源非常匱乏，個(gè)別村莊沒有深井水源的生活用水都難以保障，嚴(yán)重制約了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展。

根據(jù)有關(guān)水文地質(zhì)勘測(cè)資料，平陰縣地下水分為松散巖類孔隙含水巖組和碳酸巖類裂隙巖溶含水巖組兩大類。大部分丘陵地區(qū)因第四系亞砂土和亞黏土夾礫石層，堆積物比較厚而透水性又強(qiáng)，其底部為中寒武紫色頁巖不透水層，形成小區(qū)域水位，埋深10～20 m，礦化度在 0.9～1.0 g/L 之間，PH 值約為 7.0，微硬，但可滿足農(nóng)業(yè)、人畜用水的標(biāo)準(zhǔn)；根據(jù)地質(zhì)條件適宜修建大口井。2010年在平陰縣洪范城鎮(zhèn)大寨片區(qū)創(chuàng)新性地利用大型設(shè)備采用大開槽與修馬道相結(jié)合施工法共修建10眼無砂混凝土大口井，同時(shí)配套布設(shè)PVC管道40 km，修建蓄水池10座；在解決該片區(qū)人畜用水同時(shí)新增灌溉面積300 hm2，發(fā)揮了較大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

國(guó)內(nèi)修建大口井的施工方法主要為沉井法和人工大開槽法，有施工規(guī)范和成熟的施工經(jīng)驗(yàn)；其中沉井法適宜第四系松散層，涌水量不大，流沙層較薄的地方；人工大開槽法適宜第四系松散層，含水層較薄、地下水埋藏淺的地方。在丘陵、山區(qū)當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件為第四系亞砂土和亞黏土夾礫石層，且礫石層較厚時(shí)，采用機(jī)械設(shè)備大開槽及修馬道相結(jié)合施工法修建無砂混凝土大口井，在國(guó)內(nèi)沒有施工規(guī)范也未查到相關(guān)施工經(jīng)驗(yàn)；平陰縣洪范池鎮(zhèn)大寨片區(qū)通過采用大開槽與修馬道相結(jié)合的施工方法修建無砂混凝土大口井，并為施工方以后修建無砂混凝土大口井提供了成熟的經(jīng)驗(yàn)。

1 施工要點(diǎn)

1.1 主要結(jié)構(gòu)

根據(jù)平陰縣水文地質(zhì)勘測(cè)資料，淺層地下水埋深10～20 m，據(jù)此確定井深20 m；進(jìn)水方式采用井壁進(jìn)水；結(jié)合當(dāng)?shù)馗善鍪罂诰?jīng)驗(yàn)習(xí)慣井徑為Φ9 m；井壁采用厚0.5 m，井臺(tái)高出地面0.8 m，厚0.3 m。1）基礎(chǔ)：當(dāng)開挖至巖基后采用C20混凝土找平，在找平的基礎(chǔ)上沿井壁做高500 mm、寬900 mm的鋼筋混凝土，基礎(chǔ)寬度比井筒兩邊各寬出200 mm，以便更好承重。2）井底：大口井為非完整井時(shí)，井底鋪設(shè)600 mm厚的反濾層；大口井為完整井時(shí)，采用200 mm厚C20混凝土進(jìn)行封底。3）井簡(jiǎn)：井筒包括井臺(tái)、無砂混凝土井筒和圈梁三部分。井臺(tái)是大口井的地上部分，高出地面800 mm，主要作用為保護(hù)井和人畜安全，防止洪水、污水及雜物進(jìn)入井內(nèi)；無砂混凝土井筒為進(jìn)水結(jié)構(gòu)，每隔2 000 mm設(shè)C20鋼筋混凝土環(huán)狀圈梁，環(huán)狀圈梁高200 mm。4）井蓋：采用預(yù)制板式，由多根橫梁和蓋板組成，上設(shè)人孔、泵管孔和通氣孔，主要為修建泵房、安裝機(jī)泵和閥門、管件之用。

1.2 主要施工工藝流程

井位確定→操作坑開挖→基底清理→安裝卸料設(shè)備→預(yù)制混凝土梁、板→基底找平→澆筑承重基礎(chǔ)→回填濾料或封底→井筒制作（分節(jié)進(jìn)行）→井筒外土方回填（分節(jié)進(jìn)行）→安裝梁、板→抽水試驗(yàn)。

1.3 主要工序施工要點(diǎn)

1）井位確定，并對(duì)大口井進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

2）土方開挖 。井位確定后按1∶0.5邊坡放線，采用大型挖掘機(jī)開挖，在容易放置開挖土方的方向開馬道，馬道寬6～8 m，每下降4 m在馬道留一平臺(tái)安置1部挖掘機(jī)倒土，遇到透水層設(shè)置水泵降水，逐次開挖至巖基，地面設(shè)置大型裝載機(jī)倒土；開挖到巖基的寬度要超設(shè)計(jì)混凝土基礎(chǔ)1 m。

3）基底清理。開挖至巖基后，采用高壓水槍對(duì)基底進(jìn)行清理，對(duì)松動(dòng)巖石采用人工或風(fēng)鉆進(jìn)行破除。

4）安裝卸料裝置。送料口可加工成上口直徑1 m、下口0.2 m的漏斗，用0.2 m的含鋼絲塑料管來傳送混凝土料物，平臺(tái)除運(yùn)料口外做防護(hù)設(shè)置。

5）基地找平。

6）澆筑混凝土基礎(chǔ)。包括鋼筋綁扎、模板支護(hù)和混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)等；基礎(chǔ)寬度比井筒兩邊各寬出0.2 m，高度0.5 m。模板采用拼裝式木模板，高度為0.5 m，分內(nèi)外兩種，內(nèi)模外凸，外模內(nèi)凹，內(nèi)外模與混凝土接觸面均釘有0.25 mm厚的鍍鋅鐵皮，支模前清理其表面水泥漿膜等雜物后并涂刷水溶性脫模劑。

7）井簡(jiǎn)制作。包括鋼筋綁扎、模板支護(hù)和混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)等；模板與基礎(chǔ)摸板相同，高度為2.5m，模板與已有井筒重合0.3 m，2 m內(nèi)澆筑無砂混凝土，剩余0.2 m澆筑C20鋼筋混凝土，無砂混凝土井筒和圈梁可一次澆筑完成，有利于提高混凝土工程進(jìn)度，模板在混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的75%后，方可拆模。

8）回填濾料或封底。大口井井筒澆筑一節(jié)后，為保證井水水質(zhì)，井底采用適合含水層類別的反濾層進(jìn)行回填，濾料層數(shù)為2～3層，每層厚200～300 mm，總厚度為600～1 000 mm(與含水層粒徑成反比)；濾料應(yīng)按不同規(guī)格過篩除泥，量方后分別堆放。

9）抽水試驗(yàn)。大施工結(jié)束后洗井，以壁凈水清為結(jié)束。待水位恢復(fù)至靜水位后進(jìn)行抽水試驗(yàn)，抽水試驗(yàn)一般為一個(gè)落程，其降深必須大于含水層厚度的1／2～2／3，水位穩(wěn)定延續(xù)時(shí)間不少于 8 h，同時(shí)應(yīng)做好抽水試驗(yàn)、水位恢復(fù)、氣溫和水溫的觀測(cè)和記錄；試驗(yàn)結(jié)束后取全分析和細(xì)菌水樣各一組送檢。根據(jù)試驗(yàn)資料和檢驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行水質(zhì)水量評(píng)價(jià)，編寫成井報(bào)告。

通過理論計(jì)算，根據(jù)土地高程不同配置性能不同的潛水泵，單井可以達(dá)到如下指標(biāo)：當(dāng)單井吹水量為80 m3/h、每天灌溉20 t、連續(xù)灌溉12 d時(shí)，可有效灌溉32 hm2土地，經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益明顯。2010年5月通過實(shí)踐證明，所修建大口井均能達(dá)到上述指標(biāo)。

大口井修建完成后，需完善供電及水泵配套設(shè)施，同時(shí)布置管道工程及蓄水池工程，管道工程每隔50 m布設(shè)出水口以方便管道附近土地的澆灌；在高程較高的位置設(shè)置蓄水池，方便較高土地的農(nóng)作物點(diǎn)種及小范圍土地的澆灌。

2 應(yīng)用成果

2010年2—5月平陰縣在洪范池鎮(zhèn)大寨片區(qū)成功修建10眼無砂混凝土大口井，在解決該片區(qū)人畜用水同時(shí)增加灌溉面積320 hm2；2010年8—12月又在其他幾個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)成功修建10眼無砂混凝土大口井，并配套管道及蓄水池工程。通過以上措施的實(shí)施，平陰縣丘陵地區(qū)在解決群眾生活用水的基礎(chǔ)上新增灌溉面積640余hm2，增加群眾種植效益576萬元；同時(shí)通過創(chuàng)新工藝節(jié)約工程投資619.6萬元，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益明顯。

3 建議

在無客水來源的丘陵、山區(qū)，當(dāng)?shù)叵滤宦癫剌^淺、含水層滲透性較強(qiáng)，地質(zhì)條件為第四系亞黏土夾礫石層、且礫石層較厚時(shí)，可采用大型機(jī)械設(shè)備利用大開槽與修馬道相結(jié)合的施工方法修建無砂混凝土大口井，具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、施工方便、檢修容易、造價(jià)低廉、使用年限長(zhǎng)、容積大能兼起調(diào)節(jié)水量作用和機(jī)泵配套適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，具有較好的使用價(jià)值和推廣價(jià)值。

1）施工位置要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇在丘陵的谷底、山泉附近及水庫邊，同時(shí)配合對(duì)稱四極電測(cè)深點(diǎn)和高電法剖面進(jìn)行選擇，以確定最優(yōu)大口井的位置。

2）施工時(shí)間宜在冬春等旱季進(jìn)行，以降低降水成本和施工難度；由于大口井多選在干枯河床、古河道地段、泉眼附近等地勢(shì)低洼的地方，應(yīng)盡量躲避雨季施工，以降低降水成本和施工難度。

3）根據(jù)所選大口井位置土質(zhì)情況采用不同的施工方法。當(dāng)所選大口井處在第四系松散層，涌水量不大，流沙層較薄的地方，當(dāng)采用沉井法施工；當(dāng)所選大口井第四系亞黏土夾礫石層、且礫石層較厚時(shí)，可采用大型機(jī)械設(shè)備利用大開槽與修馬道相結(jié)合的施工方法修建無砂混凝土大口井。

4）多個(gè)大口井適宜同時(shí)開工，以便提高機(jī)械設(shè)備及模板的利用。

5）配套工程要齊全以便更好地發(fā)揮其效益。