降水试验方案

1一、工程概况南水北调中线一期工程总干渠焦作1段2标工程位于河南省焦作市解放区和山阳区，施工总长度4.3km，桩号范围Ⅳ33+700～Ⅳ38+000。主要包括长度3526m的明渠、普济河渠倒虹、闫河渠倒虹、1座退水闸、4座公路桥梁、焦作管理处、1座排污廊道、8座抽排泵站等。渠道为梯形断面，渠底宽度为21m，渠底高程98.574m～98.113m，渠道内外边坡为1:2，一级马道(堤顶)宽5.0m，渠道纵比降为1/29000。全渠段采用混凝土衬砌，渠坡厚度12cm，渠底厚度10cm。混凝土衬砌强度等级为C20，抗冻标号F150，抗渗标号W6。全渠段采用复合土工膜防渗。在渠底及渠坡防渗复合土工膜下均铺设保温板防冻层。二、工程地质与水文地质该标段在新庄～恩村工程地质段内，粘性土均一结构，地层岩性主要为重粉质壤土和粉质粘土（alplQ14），地表断续分布有一层人工填土。该段以半挖半填为主，挖方深度一般2~7m，最大挖深8m，渠坡岩性主要由重粉质壤土、粉质粘土（alplQ14）组成。根据焦作地面气象观测站，段内最早地面稳定冻结初日在12月9日，终日2月19日，历年最大冻土深度19cm；霜冻初日最早为10月17日，终日最晚为4月3日，并观测有多年各月平均降雨量和降雨日数、多年各月平均气温、各月平均最高和最低气温、极端最高、最低气温、多年各月平均风速、最大风速等资料，见表2－1。表2－1焦作站水文气象资料统计成果表观测项目月份（月）合计平均极值123456789101112多年各月平均降雨量（mm）6.89.422.627.344.476.4148.0108.361.837.917.97.6568.4多年各月平均降水日数（d）2.73.75.15.76.67.611.510.68.26.34.22.574.7多年各月平均气温表（℃）1.03.89.016.421.926.527.526.422.016.29.03.115.2多年各月平均最高气温（℃）5.99.014.522.127.632.131.930.827.221.914.48.220.5多年各月平均最低气温（℃）-3.2-0.74.110.916.020.923.422.417.211.14.3-1.210.4多年各月极端最高气温（℃）18.825.429.835.039.343.340.439.037.735.927.024.643.3多年各月极端最低气温（℃）-13.2-17.8-5.8-1.36.612.615.911.86.2-0.8-7.3-16.3-17.82多年各月平均风速（m/s）2.22.32.62.72.62.52.32.01.92.02.32.42.3多年各月最大风速（m/s）13.015.318.016.318.022.014.715.012.013.712.015.022.0最大冻土深度（cm）1919因此，结合本工程实际情况，以及进度计划安排、施工技术要求，本标段主渠道降水拟采取管井法进行井点降水，沿渠道中心布置。三、编制依据及试验目的3.1编制依据1、《南水北调中线一期工程总干渠焦作1段第二施工标段施工招标文件（合同编号：ZXJ/SG/HYD-006》；2、南水北调中线一期工程焦作1段第二标段渠道施工图；3、南水北调中线一期工程焦作1段第二标地质总断面图；4、《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJ/T111-98）；5、《水电水利工程钻孔抽水试验规程》（SL320-2005）；6、《水文地质手册》。3.2试验目的1、通过抽水试验施工，选取合适的井型结构等有关抽水井的参数。2、通过抽水试验了解含水层富水性、查明含水层的地层结构、复核含水层的渗透系数。获取本地段综合地层渗透系数K，影响半径R等。3、确定单井出水量、干扰情况下的出水量，预测基坑降水的实际涌水量，并根据涌水量和降深之间的关系选择合适的基坑降排水方案及降水深度及井间距。四、试验规划因本项目为线路工程，全线长4.3㎞，沿线地下水位深度不均匀，根据地质剖面图，Ⅳ33+700～Ⅳ34+800段地下水位高于渠底高程2.5～4m；Ⅳ34+800～Ⅳ35+900段地下水位高于渠底高程0～2.5m；Ⅳ35+900～Ⅳ36+500段地下水位于渠道底附近。闫河倒虹吸出口段至Ⅳ38+000地下水位基本在渠道设计开挖底一下，施工时需根据现场复勘情况确定是否采用排水措施。据此，标段内拟定做3个单井抽水试验，分别位于Ⅳ34+500、Ⅳ35+000、Ⅳ35+900位置。五、抽水试验井的设置与结构35.1抽水试验井的设置分别在Ⅳ34+500、Ⅳ35+010、Ⅳ35+900渠道中心位置布置3口抽水井，每口抽水井附近布置3口观测井，具体见《单井抽水试验井布置图》。抽水井观测井观测内容Y1G1、G2、G3水位降深、出水量、回水时间Y2G4、G5、G6水位降深、出水量、回水时间Y3G7、G8、G9水位降深、出水量、回水时间5.2抽水试验井结构试验位置Ⅳ34+500Ⅳ35+010Ⅳ35+900备注抽水井井深17m15m13m内径30cm30cm30cm结构过滤管下1m为沉淀管，井壁外侧过滤管段填充过滤料过滤管下1m为沉淀管，井壁外侧过滤管段填充过滤料过滤管下1m为沉淀管，井壁外侧过滤管段填充过滤料观测井井深16～5m14～5m12～5m直径59mm59mm59mm井距详《单井抽水试验井布置图》结构过滤管下1m为沉淀管，井壁外侧过滤管段填充过滤料过滤管下1m为沉淀管，井壁外侧过滤管段填充过滤料过滤管下1m为沉淀管，井壁外侧过滤管段填充过滤料六、试验操作及方法本试验为单井抽水试验，采用定流量的非稳定流抽水试验法。工作流程：钻机就位→钻孔→成孔清孔→下井管→填砾料→洗井→试抽水→正式抽水→记录→试验成果报告。6.1抽水井、观测井的钻探抽水井和观测井根据孔位布置图结合现场情况确定，造孔时，先钻造抽水孔后钻造观测孔，钻探完成后应测量各孔（管）口的坐标、高程。孔内所有测探、过滤器等的安装，均应从统一固定基点算起。1、钻机就位：按照选定的抽水井和观测井的孔位（参见附图），架设钻井机具，并做好施钻前的准备工作（如井管、砂砾料的采购等）。2、钻进清孔：钻进前量好钻具总长度，精确计算出机上余尺，控制钻进深度。钻4进中要对地层进行描述，明确含水层的确切层位和岩性。钻孔严格控制井孔垂直度（α≤1％），保证井孔孔径上下一致。钻孔完成后及时进行清孔，清除孔内余土，保证孔底高程达到设计标高。3、下井管：井管应平稳入孔，以免脱落，为了保证井管不贴靠在井壁上，使井管外有一定的填砂砾宽度，在井管上下各加一组扶正器，保证井管外侧的填砂砾间隙。下管要准确到位，自然落下，不可强力压下。下好井管后，校正井管使其居中并临时固定。4、填砂砾料：井管固定好后，在井管外侧回填砂砾料。5、封口：为了防止上部泥浆及降水直接流入砂砾料内影响成井质量，在砂砾料灌填结束后，在井口外围区域回填粘土进行封口。6、洗井洗井采用活塞和空压机联合洗井方法，洗井要求达到井内出清水，基本不含砂为止。7、下泵试抽洗井结束后，待水位恢复再按设计位置下沉水泵，下入位置宜在井管下半部分即8-10m深的位置，以保证足够的降深。试抽前，先连接好排水管道及电源线路，试抽3个小时，测定抽水井内水位及观测井内水位变化，等水位恢复后，进行正式抽水试验。8、抽水需要每天派人24小时现场值班，并按下表格式做好抽水记录。6.2抽水水位观测观测时间开始按开泵后抽水井中的水位观测间隔为1、2、3、4、6、8、10、15、20、25、30、40、50、60、90、120min，以后每间隔30min观测1次，至480min后每隔60min观测1次，至1200min后每隔2h观测1次，直至抽水停止。试验过程中，详细记载所发生的有关情况，随时检查各种观测记录，并现场绘制Q～s曲线、s～t曲线、Q～s曲线与q～s曲线（q为单位降深涌水量，Q、s、q均为稳定时段内的平均值）。当Q～s曲线反常时，分析和查明原因，必要时进行重做。根据现场实测的水位降深资料，运用配线法，直线图解法、水位恢复法估算含水层参数，根据实际情况得出建议降水方案设计选用的含水层参数，根据实际情况得出建议降水方案设计选用的含水层参数，包括：渗透系数K、导水系数T、压力传导系数a、贮水系数S、越流因素B、影响半径R。抽水试验结束后，立即同步观测抽水孔和观测孔的恢复水位，观测时间同抽水试验一样，并且测量孔深和复测各孔（管）高程。6.3抽水水量观测5水量观测：采用流量表读数，若发现水量过小而水位降低缓慢，可考虑改用流量较小的水泵，流量观测次数与地下水位观测同步。在整个抽水试验的过程中，抽水井的出水量应保持常量，若前后两次观测的流量变化超过±5%时，应及时调整。根据实际出水量合理调整施工阶段的井结构、数量。七、抽水试验资源配置1、人力资源配置编号工种数量备注1管理人员32技术人员6负责测量、布孔、记录等3技工6打井造孔4普工12打井、抽水及试验的相关工作2、机械设备配置编号机械名称规格型号数量备注1水井钻机SPJ-3002打井造孔2发电机50kw2备用3潜水泵QS40-25-5.55抽水,2台备用4电测水位计105水表3八、试验资料整编1、渗透系数计算根据记录数据依据《建筑施工计算手册（第二版）》第三章中土的渗透系数计算公式进行计算，见下式：K=0.73Q（lgr1-lgr）/(h12-h2)=0.73Q(lgr1-lgr)/(2H-S-S1)(S-S1)式中K-渗透系数（m/d）；Q-抽水量（m3/d）；r-抽水井半径（m）；r1-观测井至抽水井的距离（m）；h-由抽水井底标高算起完全井的动水位（m）；6h1-观测井的水位（m）；S-抽水井的水位降低值（m）；S1-观测井的水位降低值（m）；H-含水层厚度（m）。2、影响半径计算3KHtRu式中R：影响半径，m；K：渗透系数，m/d；H：潜水含水层厚度，mt：时间，d；u：给水度3、抽水试验成果报告将现场采集的数据进行了汇编，包括抽水孔水位观测记录、观测孔水位观测记录、流量观测记录、水位恢复记录等。根据现场资料整理绘制Q-s曲线、s-t曲线、s-lgr及h2-lg(1+tk/Tt)曲线等。通过试验取得计算参数的原始资料，包括钻孔柱状图等，再依据试验数据计算出渗透系数、降水半径等试验成果，将试验成果编写试验报告上报至监理单位。九、保证措施9.1技术保证措施1、钻机基础牢固平稳，磨盘水平“三点一线”，（孔位、磨盘、大钩成一垂线）。2、钻孔严格控制井孔垂直度（α≤1％），保证井孔孔径上下一致。3、为保证数据真实可靠，在测绳下端部系上浮球，确保测绳下端部正处于水平面。4、严格按照方案要求的时间间隔进行数据采集。5、安排人员24小时值班，正确如实记录所需要数据填写记录表格。9.2安全保证措施1、施工现场严禁私拉乱接电源，非电工不得从事电气作业。2、现场的照明线路必须绝缘良好，布线整齐且应相对固定，并经常检查维修，照明灯悬挂高度应在距离地面2.5m以上，经常有车辆通过之处，悬挂高度不得小于5m。73、行灯电压不得超过36v，在潮湿地点工作时，行灯电压不得超过12v，行灯必须带有防护网罩。4、水泵电源线路不得破损，裸露线芯，以及接近热源和直接绑在金属构件上。5、施工现场电气设备和线路（包括照明等）应配装触电保护器，以防止因潮湿漏电和绝缘损坏引起触电及设备事故。6、钻机平台必须平整坚实牢固，满足最大负荷1.3～1.5倍的承载安全系数，钻架脚周边一般情况要保证有50～100cm的安全距离，临空面必须设置安全围栏。7、必须严格遵守先立钻架后装机，先拆机后拆钻架，立架应从下而上，拆架从上而下的原则。十、附录1、附记录表：1）基本技术资料记录表2）抽水井安装记录表3）观测井安装记录表4）钻孔水位观测记录表5）抽水试验观测记录表6）稳定流单孔抽水试验参数计算成果表2、附图：《单井抽水试验井布置图》。8目录一、工程概况...........................................................1二、工程地质与