施橋三線船閘工程抽水試驗(yàn)的應(yīng)用

曲 毅 韓忠杰

（江蘇省揚(yáng)州市航道管理處 揚(yáng)州 225000）

1 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件

1.1 工程地質(zhì)條件

施橋三線船閘主體工程閘塘開挖土方的土質(zhì)多為砂質(zhì)土、粉質(zhì)粘土、粉砂及其土層，土層的透水性較強(qiáng)，根據(jù)地質(zhì)資料，主體工程的基坑開挖范圍多為3-1層灰黃、灰色砂質(zhì)粉土、粉砂和3－3層灰色粉砂、砂質(zhì)粉土，根據(jù)一、二線船閘的施工經(jīng)驗(yàn)，墻后地下水位一般在▽3.0 m左右，滲水補(bǔ)給和潛水豐富，基坑易產(chǎn)生滲透變形。場地在勘探深度范圍內(nèi)所揭示的巖土層可分為12層。

1.2 水文地質(zhì)條件

本場地淺層地下水為松散巖類孔隙水，地下水位隨季節(jié)變化，年變化幅度最大2.15 m，最小0.84 m。大氣降水為地下水主要補(bǔ)給來源，其次為京杭運(yùn)河地表水的滲入補(bǔ)給。蒸發(fā)、植物蒸騰、層間徑流為場地地下水主要排泄方式，設(shè)計(jì)資料提供滲透系數(shù)A＝2.6×10－6m／s。

2 試驗(yàn)?zāi)康暮腿蝿?wù)

（1）了解船閘主體范圍內(nèi)埋深20 m以內(nèi)主要含水層的富水性及水力性質(zhì)，并通過抽水試驗(yàn)獲得降水設(shè)計(jì)所必須的水文地質(zhì)參數(shù)。

（2）了解潛水層水與地表水之間的水力聯(lián)系。

（3）結(jié)合本工程特點(diǎn)，提出施工降水宜采用的方法及降水井的布置。

3 施工方法和要求

進(jìn)場后，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，對(duì)施工井位場地進(jìn)行比較合理的確定和平整，采取沖水自沉法施工深井。抽水孔井管采用內(nèi)徑340 mm的無砂混凝土管，并用80目網(wǎng)和中粗砂組成過濾器；觀測孔井管，濾管采用內(nèi)徑75 mmPVC管。井管采用垂直、圓滑、井壁規(guī)則的混凝土管，以保證下管、填礫和洗井工作的順利進(jìn)行。下管前進(jìn)行沖孔，清孔。井管下沉入孔后，立即進(jìn)行填料。回填時(shí)采用環(huán)繞投放，保證濾料分布合理。在下管填中粗沙后立即進(jìn)行洗井，以抽出井管內(nèi)的泥沙和細(xì)小顆粒，使過濾器周圍形成一個(gè)良好的人工過濾層，以增加井孔的出水量。當(dāng)基本達(dá)到水清砂凈無沉淀時(shí)，進(jìn)行試抽水［1］。

4 抽水試驗(yàn)

本次試驗(yàn)采用一次降深至最大值，利用水箱測量涌水量，2009年7月19日進(jìn)行抽水試驗(yàn)。

4.1 西側(cè)

該側(cè)采用單井穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)，以35號(hào)井作為抽水井，井底標(biāo)高為－16.5 m，36，34號(hào)井和觀測孔3為觀察井。見圖1。

在抽水試驗(yàn)過程中，當(dāng)水位和涌水量歷時(shí)曲線沒有逐漸增大或減小的趨勢且涌水量的波動(dòng)值不超過正常流量值的5%，且無連續(xù)增大或減小時(shí)，即可視為穩(wěn)定。抽水試驗(yàn)穩(wěn)定時(shí)間不少于4 h［2］。

圖1 江水井、回灌井、觀測井平面示意圖

對(duì)于地下水靜止水位，在抽水試驗(yàn)前進(jìn)行觀測，開始每10～20 min觀測1次，2 h內(nèi)水位變幅不大于1 c m，且無連續(xù)上升或下降時(shí)，即視為穩(wěn)定。抽水時(shí)，動(dòng)水位、水量觀測和觀測孔水位同時(shí)進(jìn)行。觀測時(shí)間間距為：5，5，5，5，5，5，10，10，10，20，20，20，20 min，此后水位、水量觀測間距均為30 min。同時(shí)采用溫度計(jì)對(duì)大氣氣溫和抽水井中的水溫開始和結(jié)束時(shí)左右觀測1次。

4.2 東側(cè)

該側(cè)采用單井穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)，以43號(hào)井作為抽水井，42號(hào)井和觀測孔1、2為觀察井。

4.3 單井涌水量Q的測定

潛水泵為30 m3／h，采用30 m3水箱來模擬抽水井的用水量，水箱尺寸為5 m，長6 m，高1 m，測定時(shí)間為1 h，用水量測定2次，第一次用水量為27 m3／h，第二次用水量為30 m3／h，2次用水量平均為28.5 m3／h，則一晝夜Q為684 m3。

5 水文地質(zhì)參數(shù)計(jì)算

依據(jù)不同的水文地質(zhì)條件、抽水試驗(yàn)類型、井孔結(jié)構(gòu)按穩(wěn)定流方法計(jì)算水文地質(zhì)參數(shù)。

東、西側(cè)含水層為潛水含水層，抽水井為非完整井，選用下列方法，采用不同的計(jì)算公式，求滲透系數(shù)k和影響半徑R。

式中［3］：k為滲透系數(shù)，m／d；Q 為抽水孔出水量，m3／d；S為抽水孔內(nèi)的水位下降，m；L為過濾器進(jìn)水部分長度，m；r為井孔半徑，m；R為影響半徑，m。

涌水量測定2次，第一次涌水量為27 m3／h，第二次涌水量為30 m3／h，2次涌水量平均為28.5 m3／h，則一晝夜Q＝28.5×24＝684 m3。

計(jì)算35號(hào)井相關(guān)參數(shù)及K和R，見表1。

表1 35號(hào)井計(jì)算參數(shù)

計(jì)算43號(hào)井相關(guān)參數(shù)及K和R，見表2。

表2 42號(hào)井計(jì)算參數(shù)

6 結(jié)論

（1）通過抽水試驗(yàn)計(jì)算單井抽水量大于電算理論量515.5 m3／d，滲透系數(shù)K 小于假定的5 m／d。

（2）根據(jù)水利坡降確定深井的間距由25 m調(diào)整為20 m，且在基坑轉(zhuǎn)彎處加密，需布設(shè)43口井，井深底標(biāo)高在－19.0 m。

（3）抽水量大于地表補(bǔ)水和運(yùn)河補(bǔ)水量，在確保正常施工的同時(shí)，應(yīng)使臨近建筑物的補(bǔ)水量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，確保施工的安全。

（4）現(xiàn)場降水相關(guān)數(shù)據(jù)符合抽水試驗(yàn)參數(shù)。

［1］ 張永波，孫新忠.基坑降排水工程［M］.北京：地震出版社，2000.

［2］ 喬松平，王世和.管井井點(diǎn)降水的設(shè)計(jì)與施工［J］.吉林地質(zhì)，2006（9）：5-6.

［3］ 陳幼熊.井點(diǎn)降水設(shè)計(jì)與施工［M］.上海：科學(xué)普及出版社，2004.