抽水試驗(設(shè)計)

1、黑龍江省干流嫩江干流堤防工程第七標(biāo)段巨寶排水閘站基坑降水抽水試驗施工單位:湖北水總水利水電工程有限責(zé)任公司二零一六年九月審定:審核:校核:項目負(fù)責(zé)人:編寫人:主要參加人:1 工程概況巨寶排水閘站為自排與強(qiáng)排相結(jié)合的改建排水閘站,位于巨寶堤防上,樁號為10+877;自排流量21.3m3/s,強(qiáng)排流量10.08m3/s。巨寶堤防工程級別2級,防洪標(biāo)準(zhǔn)50年一遇,防洪水位162.79m,建筑物級別為2級。1.1 工程任務(wù)與規(guī)模根據(jù)泵站設(shè)計規(guī)范(GB/T50265-2010中規(guī)定,排水閘站規(guī)模屬于小(1型,泵站等別等,泵站建筑物級別為5級。防洪標(biāo)準(zhǔn)20年一遇。巨寶排水閘站為改建泵站,本次改建的主要土建

2、工程由引渠、前池、進(jìn)水池、泵房、壓力水池及自排控制閘門、交通橋等組成,壓水池與原排水閘涵洞銜接。1.2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件1.2.1 工程地質(zhì)巨寶排水閘站位于嫩江左岸漫灘之上,地勢較低,地面高程在161.20163.21m。本次勘察所揭露的地層巖性為第四紀(jì)全新統(tǒng)(Q4al+l及上更新統(tǒng)(Q3al+l沖積地層,自上而下分述如下。人工填土(Qr:1堤身填土:高度3.0m,主要由低液限粘土填筑,呈可塑狀態(tài)。4雜填土:分布于堤段兩側(cè),厚度1.63.2m,主要由雜土充填,松散,稍濕。第四系全新統(tǒng)沖積層(Q4al+l:低液限粘土:黃色,層厚0.82.4m,呈可塑狀態(tài),干強(qiáng)度中等,韌性中等,切面稍光滑,

3、微透水弱透水,分布連續(xù)。3低液限粘土:灰色,層厚0.81.5m,呈軟塑流塑狀態(tài),干強(qiáng)度中等,韌性中等,切面稍光滑,微透水弱透水,分布連續(xù)。級配不良細(xì)砂:灰黃色,層厚2.68.0m,稍濕飽和、松散為主,局部稍密,成分以石英、長石為主,中等透水,分布不連續(xù)。級配不良礫:黃色、灰黃色,部分鉆孔揭穿該層,層厚11.613.1m,飽和,稍密-中密,成分以花崗巖為主,強(qiáng)透水,分布連續(xù)。1級配不良粗砂:灰色,層厚0.91.4m,飽和,稍密中密,成分以石英、長石為主,強(qiáng)透水分布不連續(xù)。級配不良粗砂:灰色,未鉆穿此層,飽和,稍密中密,成分以石英、長石為主,強(qiáng)透水,分布連續(xù)。1.2.2 水文地質(zhì)本次勘察揭露地下水

4、為第四系孔隙潛水,含水層巖性主要為級配不良礫、級配不良粗砂、級配不良細(xì)砂,地下水初見水位埋深1.6 2.5m,靜止水位埋深1.02.9m,高程在160.12160.34m。地下水補(bǔ)給來源主要為大氣降水和側(cè)向徑流補(bǔ)給,水位年變幅在1.03.0米,地下水水位呈季節(jié)性變化。排水閘基礎(chǔ)坐落于級配不良細(xì)砂、級配不良礫之上,滲透穩(wěn)定條件較差,在動水位作用下易發(fā)生流土、管涌現(xiàn)象。施工開挖工程采用井點法進(jìn)行施工降水,避免出現(xiàn)基坑流土、管涌。1.3 主要工程問題巨寶排水閘站計劃于2016年9月開工,2016年11月主體工程完工。根據(jù)工程地質(zhì)及水文地質(zhì)資料,基坑降水?dāng)M采用了降水井+潛水泵的井點降水方式,將基坑地下

5、水位降低至渠底下1m范圍,以保障開挖邊坡的穩(wěn)定及干地施工條件。根據(jù)已有資料和踏勘初步分析,為制定合理的降水施工方案,需要確定閘站站址處地層的滲透系數(shù)。我單位開展了現(xiàn)場抽水試驗,對地層的滲透性開展研究。2 抽(降水試驗內(nèi)容、方案及技術(shù)要求2.1 試驗?zāi)康谋卷椩囼灩ぷ鞯闹饕康氖峭ㄟ^現(xiàn)場抽(降水試驗確定閘站站址處區(qū)域內(nèi)地層綜合滲透系數(shù)。通過抽水試驗確定地層水文地質(zhì)參數(shù),復(fù)核降水施工方案報告中的有關(guān)參數(shù)。2.2 試驗內(nèi)容采用多孔抽水試驗在不同流量及降深條件下進(jìn)行抽水試驗,觀測流量、降深以及水位變化,抽水試驗盡可能達(dá)到穩(wěn)定流。根據(jù)多孔抽水試驗的試驗成果,采用公式法和反演方法求得含水層的綜合滲透系數(shù)。2

6、.3 試驗方案2.3.1 試驗方案主要依據(jù)本次抽降水試驗方案主要依據(jù)的規(guī)程規(guī)范:1水利水電工程鉆孔抽水試驗規(guī)程(SL320-2005;2供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范(GB50027-2001;3建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程(JGJ120-99;4巖土工程勘察規(guī)范(GB50021-942.3.2 抽水試驗布置抽水試驗設(shè)一個降水井和二個觀測井,全部為新打井。降水井及觀測井在一條直線上,其方向應(yīng)垂直于地下水流向(垂直于閘站縱向軸線方向,位于閘站主廠房橫向軸線下游13.05m處,抽水井與2個觀測井的距離分別為13.35m、41.6m。具體布置位置詳見附圖。巨寶排水閘站抽水試驗降水井、觀測井平面布置圖 2.3.3 降水

7、井及觀測井結(jié)構(gòu) 抽水井和觀測井井管均為壁厚 5mm 雙壁波紋塑料管， 直徑 400mm。 成井開孔直徑為 700mm，成孔后將井管用對中器吊放入井中，周圍回 填合適的反濾料。打井深度為 20m。 2.3.4 抽水試驗方案 抽水試驗采用多孔抽水試驗。以 1#井作為降水試驗井，2#井、 3#井作為觀測孔進(jìn)行水位觀測。抽水孔內(nèi)最小降深不宜小于 0.5m， 最遠(yuǎn)觀測孔水位降深不宜小于 0.1m。降水試驗中達(dá)到穩(wěn)定降深，即 滿足抽水孔內(nèi)水位波動值小于 3cm 或觀測井內(nèi)水位波動值小于 1cm 這 兩個條件，2 小時后方可停泵，然后記錄井水位恢復(fù)至初始水位的過 程。變換不同的流量進(jìn)行三次抽水試驗，分別計算

8、滲透系數(shù)取平均值 作為抽水試驗的最后成果。 2.4 抽水試驗技術(shù)要求 1）松散含水層抽水孔中的過濾器外壁應(yīng)設(shè)置測壓管，其有眼部 分長度應(yīng)與抽水孔過濾器一致。多孔試驗的觀測孔，其過濾器長度和 深度都應(yīng)與抽水孔過濾器長度和深度相同。 2）在試驗各次降深中，抽水吸水管口均應(yīng)放在同一深度。從潛 水含水層中抽水，吸水管口宜放在最大降深動水位以下 0.51.0m 處。 3）抽水孔和觀測孔中靜水位和動水位、動水位和出水量均應(yīng)同 步進(jìn)行觀測。 4）按照多孔穩(wěn)定流抽水試驗方法進(jìn)行，抽水試驗時一種降深穩(wěn) 定時間不小于 8 小時。 5）抽水試驗時，動水位和出水量觀測的時間，宜在抽水開始后 第 1、2、3、4、6、8

9、、10、15、20、25、30、40、50、60、80、100、 120min 后各觀測一次，以后可每隔 30min 觀測一次。 6）所有抽降水井和觀測孔應(yīng)在抽水前 5 天開始觀測靜止水位， 掌握地下水的動態(tài)變化規(guī)律。 7）抽降水試驗結(jié)束后，水位恢復(fù)觀測時間應(yīng)與抽降水試驗開始 階段相同。 8）由于抽降水試驗時間要求不能間隔，需要實行三班連續(xù)作業(yè)。 2.5 抽水試驗方法 選擇一口井進(jìn)行定流量抽水， 其他井作為觀測孔， 同時記錄流量、 降深與時間的關(guān)系。 抽水設(shè)備采用電潛水泵， 電源采用發(fā)電機(jī)組發(fā)電， 出水量采用量水堰測量；水位觀測采用多功能滲壓計。抽水井主井和 觀測孔的水位使用電測水位計測量，

10、在量測前分別對各個觀測尺進(jìn)行 了校核，設(shè)定統(tǒng)一計時，消除時間差的誤差。 3 抽水試驗進(jìn)行情況 3.1 抽水試驗 抽水試驗從 2016 且 8 月 4 日開始，至 2016 后 8 月 8 日結(jié)束。抽 2 水試驗主要是求取地層綜合滲透系數(shù)。抽水試驗基本數(shù)據(jù)如下表： 第一次抽水試驗： 井號 1# 2# 3# 用途 降水井 觀測井 1 觀測井 2 14.25 42.73 到抽水井 距離(m 井口高程 (m 162.52 162.47 162.51 地面高程 (m 162.22 162.18 162.24 動水高程 (m 158.12 159.31 159.42 最大降深 (m 1.48 0.29 0

11、.18 出水量 3 (m /d 5438.4 第二次抽水試驗： 井號 1# 2# 3# 用途 降水井 觀測井 1 觀測井 2 14.25 42.73 到抽水井 距離(m 井口高程 (m 162.52 162.47 162.51 地面高程 (m 162.22 162.18 162.24 動水高程 (m 156.48 159.17 159.30 最大降深 (m 3.12 0.43 0.30 出水量 3 (m /d 7223.7 第三次抽水試驗： 井號 1# 2# 3# 用途 降水井 觀測井 1 觀測井 2 14.25 42.73 到抽水井 距離(m 井口高程 (m 162.52 162.47 16

12、2.51 地面高程 (m 162.22 162.18 162.24 動水高程 (m 154.99 159.05 159.23 最大降深 (m 4.61 0.55 0.37 出水量 3 (m /d 8921.5 4.試驗成果計算與分析 4.1 潛水含水層穩(wěn)定流計算 按潛水含水層非完整井的穩(wěn)定流公式計算含水層滲透系數(shù)。 根據(jù)水利水電工程鉆孔抽水試驗規(guī)程 （SL320-2005）潛水含 水層穩(wěn)定流滲透系數(shù)計算公式： K = 0.16Q l '' l '' ´ ( arsh - arsh r1 r2 l ''(S 1 - S 2 3 式中：l '' = l0 - 0.5 (S 1 + S 2 。通過抽水井和觀測井的關(guān)系計算出 的滲透系數(shù)結(jié)果如下表所示： 抽水試驗成果表 抽水試 驗次序 1 2 3 平均值 S （m） 1.48 3.12 4.61 S1 (m 0.29 0.43 0.55 S2 (m 0.18 0.30 0.37 r1 (m 14.25 14.25 14.25 r2 (