付鐵軍　劉香坤　王龍

摘要 為探索深井降水在簸箕李灌區(qū)長距離渠道襯砌中的應(yīng)用，采用對比選取降水方式，采取虛擬基坑進行水力計算，確定井深、井距、降水時間等布井參數(shù)。通過施工確認(rèn)了深井降水計算數(shù)據(jù)的合理性。該研究可為長距離渠道襯砌的降水及水利計算問題提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞 簸箕李灌區(qū)；深井降水；襯砌；降水方式；水利計算；質(zhì)量控制

中圖分類號 S273.4 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）14-0190-02

1 工程概況

1.1 施工地理位置

簸箕李引黃灌區(qū)是全國大（Ⅰ）型灌區(qū)，位于山東省濱州市西部，黃河下游左岸。地理坐標(biāo)為東經(jīng)117°14′37″～117°58′44″、北緯37°07′41″～38°14′57″，呈南北狹長形狀，南北長130 km，東西平均寬17 km，控制版圖面積22.4萬hm2?？v貫惠民、陽信、無棣和德州慶云，涉及24個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，設(shè)計灌溉面積為7 266.7 hm2。據(jù)2013年統(tǒng)計資料，區(qū)內(nèi)國民生產(chǎn)總值332億元，總?cè)丝?10萬人，人均耕地1 306.7 m2，農(nóng)民人均純收入10 143元。

本次施工主要建設(shè)內(nèi)容為山東省發(fā)展和改革委員會“魯發(fā)改農(nóng)經(jīng)〔2012〕30號”文批復(fù)《濱州市簸箕李灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程（第五期）可行性研究報告》的部分內(nèi)容。依據(jù)山東省發(fā)展和改革委員會、山東省水利廳魯發(fā)改投資〔2014〕833號文“關(guān)于轉(zhuǎn)發(fā)下達大型灌區(qū)續(xù)建配套和節(jié)水改造工程2014年中央預(yù)算內(nèi)投資計劃的通知”和山東省發(fā)展委員會、山東省財政廳魯發(fā)改投資〔2014〕1002號文“關(guān)于下達中央預(yù)算內(nèi)投資大型灌區(qū)續(xù)建配套和節(jié)水改造工程2014年省財政專項配套投資計劃的通知”，工程預(yù)算總投資 3 057.29萬元。具體位置為灌區(qū)一干渠10+434～16+861段共6.427 km渠道襯砌、配套管理道路及水土保持治理、改造沿途涵閘13座。設(shè)計采用58 cm×38 cm×8 cm砼板護砌兩岸[1-2]。底寬9 m，彎道及橋下全斷面護砌長度共1 302.9 m。其他渠底，因蘆葦、蒲草等雜草叢生，采用水泥土護底。根據(jù)技術(shù)要求襯砌工程需要在河底開挖40 cm×60 cm齒槽澆筑混凝土齒墻，但是沿河地區(qū)地下水位較高，在沿河地帶由于水的流動及靜水壓力和滲透水壓的聯(lián)合作用，極易使砂土產(chǎn)生液化現(xiàn)象形成流砂，開挖齒槽時容易造成坍塌。因此，降低地下水位達到開挖齒槽標(biāo)準(zhǔn)成為施工中的首要問題，如果降水不達標(biāo)，容易造成開挖齒槽坍塌或者澆筑齒墻不達標(biāo)，不但會加大工程投入還會影響工程質(zhì)量。故如何降水成為工程的首要難題。

1.2 水文地質(zhì)情況

根據(jù)水文地質(zhì)報告，區(qū)域內(nèi)地下水為第四系孔隙潛水，主要接受大氣降水和灌區(qū)引黃河道來水補給，以垂直蒸發(fā)排泄為主，地下水的升降與大氣降水、干渠水位和附近河道蓄水密切相關(guān)，含水層為粉質(zhì)砂壤土，含水層間密切聯(lián)系，地下水賦存于粉質(zhì)砂壤土及黏土裂隙、孔隙中，具有一定連通性[3]。多為層狀、網(wǎng)狀分布，裂隙分布不均勻，以表層為主，透水性不均一?？辈炱陂g10+434～16+861段地下水位埋深3.10～3.80 m，地下水位平均高程7.30 ～9.00 m，常年變化幅度為0.50～1.90 m。據(jù)本次雙環(huán)滲水試驗分析，淺層粉質(zhì)壤土滲透系數(shù)平均為7.28×10-4 cm/s，粉質(zhì)砂壤土的滲透系數(shù)平均為2.83×10-4 cm/s。為中等透水。

2 降水方式的選擇

自2005年以來，灌區(qū)從上游開始共完成續(xù)建配套與節(jié)水改造工程十一期，累計襯砌渠道73.916 km。因為需要降水深度不大（1 m左右），以往工程都采用在河底順河方向開挖降水明溝加集水井進行降水。水量豐富時，加橫向降水明溝就能滿足降水需求。本次工程位于灌區(qū)下游，因為河道比降，施工高程下降很多，加上施工位置位于灌區(qū)西部地勢偏高地區(qū)，需降低水位深度增加為2 m左右。河道內(nèi)除護底外還要做水泥土處理。河道底寬也從原來的17 m縮短為9 m。綜合以上因素，以往的降水明溝加集水井的降水方式既不能滿足降水要求又妨礙影響施工。而其他輕型井點降水和噴射井點降水因需要場地和運行故障率高等特點，均不適合本次工程降水。

深井井點降水是在深基坑周圍埋置深于基底的井管，依靠深井泵或深井潛水泵將地下水從深井內(nèi)揚升到地面排出，使地下水位降至坑底以下。深井井點降水具有排水量大、降水深、不受吸程限制、井距大等優(yōu)點。深井井點降水適用于滲透系數(shù)較大（0～250 m/d）、土質(zhì)為砂石、碎石及地下水豐富的區(qū)域。經(jīng)過對比分析本次工程決定采用深井井點降水[4]。

3 水力計算

襯砌斷面為梯形，底寬9 m，邊坡1∶2，襯砌高度2.7 m。在渠底兩側(cè)需開挖0.4 m×0.6 m齒墻。襯砌長度6.427 km，擬沿河道兩岸交錯布置排水深井。將整個河道設(shè)想為一個大的虛擬基坑進行計算。則基坑開挖深度b=2.7+0.6=3.3 m。槽底寬9 m，井距離襯砌護坡0.6 m。則無砂管上口與開槽遠端水平距離Lx=9+2.7×2+0.6=15 m[5]。工程開始前提前采取單井帶一個觀測井的方法，利用穩(wěn)定現(xiàn)場抽水試驗得出滲透系數(shù)k=1.5 m3/d。降水前地下水位線離槽上口1 m，要求降水后地下水位線離槽底Δh=0.5 m，水利坡度J=1/4。

3.1 無砂管埋設(shè)深度（H）

H≥h1+Δh+JLx=3.3+0.5+1/4×15=7.55 m，取H=8 m。

3.2 初步確定井群涌水量

3.5 降水天數(shù)

現(xiàn)場測定土密度r=1.7 g/cm3，降水后土壤含水量減少ΔW=8%，則Tmin=4S′2LrΔW/Q=4×7.52×101.9×1.7×8%/1 474.12=2.12 d。

4 井點降水施工中的質(zhì)量控制

4.1 打井

打井時雇傭當(dāng)?shù)赜薪?jīng)驗的打井工進行，為避免井底掉落沉渣，打井前應(yīng)在井口預(yù)埋護筒，填沙后才可拆除。無砂管之間的連接處用濾網(wǎng)封口并用鐵絲捆扎。采用托盤鋼絲繩下管法下井管。井的外圍要填入3～10 mm粗砂或米石，應(yīng)均勻下入，避免“架橋現(xiàn)象”，至少填至距離地面1 m。如果在打井過程中設(shè)計井深超過亞黏土層時可將井深度縮小，用增加排水井?dāng)?shù)量的方法予以解決。

4.2 洗井

現(xiàn)場做出合理排水計劃，及時排除抽出的地下水，在井打好后立即進行抽水作業(yè)，不能擱置時間過長或完成鉆探后集中洗井。洗井開始時要使用大功率水泵，使水位差控制在要求范圍之內(nèi)。留有備用設(shè)備，一經(jīng)開始，就要不間斷進行抽水，直至工程結(jié)束。防止排出的地下水回滲或流入基坑。施工過程中不上水也不能停泵，水泵在水下是不會燒壞的。等水位上升到一定高度時，水泵會自動恢復(fù)抽水，以保證地下水位相對穩(wěn)定。

4.3 封井

降水井抽水完成后，應(yīng)按照規(guī)范要求及時封堵。封井前應(yīng)先用大功率水泵盡量降低井內(nèi)水位。下部井管最好填砂或用黏土球進行封堵。上部2～3 m要拆除井管，清除濾料，用黏土夯實。

施工時當(dāng)連續(xù)抽汲3 d后，即出現(xiàn)斷續(xù)出水現(xiàn)象，抽到4 d時，抽汲30 s，斷續(xù)30 s左右。此時表明地下水位基本穩(wěn)定，可立即進行開挖齒墻。通過施工充分證明了將長距離引黃渠道設(shè)定為虛擬基坑計算深井降水布置參數(shù)的可行性和合理性。

5 參考文獻

[1] 中華人民共和國建設(shè)部.建筑與市政降水工程技術(shù)規(guī)范：JGJT111-1998[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1998.

[2] 中華人民共和國建設(shè)部.建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程：JGJ120-99[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1999.

[3] 江正榮.建筑施工計算手冊[M].2版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.

[4] 秦夏強.超深基坑工程承壓水控制實踐與研究[D].西安：西安建筑科技大學(xué)，2008.

[5] 劉振界.南水北調(diào)渠道深井降水自動化研究[J].科技傳播，2014（7）：99-100.endprint