高地下水位軟基管井降水試驗與方案

王蓉蓉

（山西省滹沱河坪上水利工程管理局，山西 太原 030002）

1 工程概況

山西省坪上應急引水工程位于忻定原盆地，供水線路分為供水主干線及供水支線，其中供水主干線長28.63km，季莊～忻府供水支線長28.10km，季莊～原平供水支線長35.79km。供水主干線及供水支線大部分施工區(qū)域屬于地下水位較高的軟基，為保證工程施工質量，施工過程要求抽水快、降速快、疏干快，通過選取供水主干線樁號13+100—13+850段為抽降水試驗段，根據試驗結果，科學、經濟、合理地確定降水方案的技術參數。

選取的觀測段位于山西五臺縣瑤池村與潭上村之間，滹沱河南側。地貌屬滹沱河河流漫灘、一級階地上，地形平坦，水文地質單元為河谷松散巖類孔隙水，設計開挖管槽底寬3.5m、深度為5.3m。

2 地質情況

根據巖土工程勘察資料，該段地層主要由第四系全新統(tǒng)沖積層（Q4al+pl）、寒武、奧陶系灰?guī)r、頁巖（∈+O）構成。15m左右地層巖性由上而下構成，第①層耕植土層，厚0.80m；第②層粉質粘土層，厚3.0m；第③層細砂層，厚1.50m；第④層粉質粘土層，厚1.20m；第⑤層粉細砂層，厚2.50m；第⑥層基巖為寒武、奧陶系灰?guī)r、頁巖（∈+O）構成厚未揭穿。

該試驗段粉細沙層為主要含水層，屬松散巖類孔隙潛水，地下水補給量較大，含水層巖性比較均勻，滲透性好，表層土以下0.5～2.0m見地下水，水位較高，水位變幅為0.5～1.0m。

3 降水試驗

3.1 試驗方案

管道溝槽開挖段內的含水層水位埋深2.0～2.4m，當基坑開挖深度為5.30m時，坑槽部位水位降深約需5.8m?？紤]到工程水文地質條件的特點，本工程擬采用管井降水，降水井在管道溝槽1.0～1.5m外西側單排均勻布置，井數為15～20眼，井間距10～15m，井深為10～15m，井口及井底孔口直徑為600mm，采用直徑為400mm的水泥質無砂管，管外鋪設粒徑為2～8mm的砂礫料。

為確保降水方案有利于施工，在試驗過程中根據降水的實際情況進行調整。試驗采用定流量10m3/h、20m3/h、40m3/h、單孔、互阻、多孔群抽水，并在規(guī)定時間對指定井孔水位進行觀測和數據記錄。

3.2 試驗要求

試驗采用穩(wěn)定流抽水，通過非穩(wěn)定流進行觀測。觀測時間從抽水開始至停泵，前4min每1min觀測1次、第6～10min每間隔2min觀測1次、第15～30min每5min觀測1次、第40～120min每20min觀測1次，然后每30min觀測1次，水位用電測水位儀觀測，誤差不超過±1cm，水量用水表觀測，誤差不超過±0.1m3。

選用WQ15-15-1.5、QX25-18-2.2N、QY40-16-3型潛污水泵，采用定流量3次降深，先小降深再大降深，同步觀測主孔及觀測孔水位，然后對主孔及觀測孔做恢復水位試驗。試驗過程要求降水孔水位深均在7.0～8.0m之間。

排水沿基槽與井孔北側采用消防水帶或膠皮管排至排水渠，最終再直接排入滹沱河中，排水渠底鋪設塑料布以防滲水。

3.3 降水試驗成果

3.3.1 單孔抽水試驗

單孔抽水時，采用穩(wěn)定流抽水，多孔觀測的方案，其它孔設置為觀測孔。水泵選用WQ10-15-1.5、QX25-18-2.2N、QY40-16-3型潛水泵，定時流量10m3/h、20m3/h、40m3/h，抽水時間為72h，穩(wěn)定時間24h，試驗結果見表1。

表1 單孔抽水試驗結果

3.3.2 互阻干擾抽水試驗

互阻干擾抽水時，選用樁號13+298和13+278處降水井進行，采用穩(wěn)定流抽水，多孔觀測的方案，其它孔設置為觀測孔。泵型選用QX25-18-2.2N、QY40-16-3型潛水泵，定流量20m3/h、40m3/h，抽水時間96h，穩(wěn)定時間24h，試驗結果見表2。

表2 互阻干擾抽水試驗結果

3.3.3 多孔抽水試驗

多孔抽水時，選用5個降水井進行試驗，采用穩(wěn)定流抽水、觀測，泵型選用WQ10-15-1.5、QY40-16-3、QX25-18-2.2N型潛水泵，穿插水泵進行，確定流量為10m3/h、20m3/h、40m3/h，抽水時間120h，穩(wěn)定時間24h，試驗結果見表3。

表3 多孔抽水試驗結果

4 管井降水方案設計

4.1 井深設計

根據試驗結果，近河流段的地下水補給量相對較少，進行生產性開挖施工，井深可確定為10～12m。在一級階地范圍內水量較大，主孔水位H下降約10m，靜水位0.6m，降水井進水要求為0.3H，約為3m，井底部位設1～2m的沉淀深度，該段井深可設計為15m。

4.2 井距、井位

從抽降水試驗結果和本區(qū)的水文地質條件復雜性分析，各地段不同，地下水補給量也不同，局部地段也可能形成水眼，給施工遭成很大不便，井位、井距的設計根據下列方案對比選擇。

雙排井位、井距的設計可用于地下水補給量特別大，開挖施工深度大的（檢查井等）部位，其優(yōu)點保證降水施工，缺點是占地面積大，費用高，影響開挖施工。

單排井位、井距的設計可用于地下水補給量較大，開挖施工深度5～6m的部位，其優(yōu)點是能夠保證降水施工。占地面積小，費用低，不影響開挖施工。缺點是局部遇地下水補給量特別大的情況，需明排配合。單排井距可據具體情況選擇10～15m（不小于15m），布置在開挖邊線1m左右。單排井距也可適具體情況選擇15～20m，三角形布置在開挖邊線約1m處。

4.3 水泵的選擇

根據本次抽水試驗結果，分別選用WQ10-15-1.5、QX25-18-2.2N、QY40-16-3型潛污水泵，流量為10m3/h、20m3/h、40m3/h，穿插間隔下泵能夠滿足降水施工。

5 結語

在生產施工過程要防止形成回滲，防止重復抽水加大工作量。在水量較大部位進行單孔、互阻、多孔抽降水試驗，抽降水試驗結果和水文地質參數計算的數據，為生產施工中的井位、井距的設計提供了參考，為基坑開挖、支護及降水等施工提供了科學依據。