港珠澳大橋抽水試驗設(shè)計方案新

1、港珠澳大橋抽水試驗設(shè)計方案1前言1.1工程概況港珠澳大橋香港側(cè)登陸點位于香港大嶼山石散石灣，澳門登陸點為明珠點，珠海側(cè)著陸點為拱北。根據(jù)工可研究，大橋線位在香港航道處水域需向南拐后再折回，沿23DY 錨地北側(cè)向西跨海到達(dá)澳門明珠點附近分離設(shè)置的珠海及澳門口岸區(qū)，往珠海方向通過隧道穿越拱北建成區(qū)與規(guī)劃的太澳高速公路相連；澳門近期將在澳門口岸位置附近填海，未來口岸人工島與澳門島將聯(lián)成一體。本次初勘工作為港珠澳大橋主體工程，工作內(nèi)容為：自粵港分界線起，西至拱北/明珠附近的海中填筑的珠海/澳門口岸人工島止，采用橋隧組合方式，全長約29.6 km，其中跨海橋梁長22.849 km，工可報告推薦青洲航道橋

2、采用460m雙塔斜拉橋，江海直達(dá)船航道橋采用兩跨220 m連續(xù)剛構(gòu)橋，九洲航道橋采用單跨250 連續(xù)剛構(gòu)橋，非通航孔采用70 m/110 m連續(xù)梁橋。海底隧道長5.99 km(沉管)。橋隧相接處修建兩個各長約625m 的海中人工島。1.2目的和任務(wù)根據(jù)港珠澳大橋海中橋工程特點和場地水文地質(zhì)條件，擬在東西人工島分別布置一組抽水試驗井（共二組）。其主要目的是為工程設(shè)計、施工提供所必需的水文地質(zhì)資料。 主要任務(wù)如下：充分收集場區(qū)的水文地質(zhì)資料；查明場區(qū)目的含水層地下水類型、水位及變化幅度、地下水與海水的水力聯(lián)系；通過抽水試驗，取得目的含水層的單井涌水量、滲透系數(shù)、影響半徑等水文地質(zhì)參數(shù)；評價海水、地

3、下水對混凝土的腐蝕性；估算基坑涌水量，評價開挖基坑的抗?jié)B流、抗隆起穩(wěn)定性；分析評價地下水對人工島基礎(chǔ)施工可能造成的影響；建議施工中應(yīng)注意的問題，從勘察角度提出地下水的防治措施方案。1.3工作依據(jù)本次工作主要執(zhí)行以下規(guī)范、規(guī)程：供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范(GB50027-2001)；水利水電工程鉆孔抽水試驗規(guī)程(SL 320-2005)；以及甲方提出的技術(shù)要求和其它有關(guān)抽水試驗的技術(shù)資料（供水水文地質(zhì)手冊等）。2 水文地質(zhì)條件2.1地下水類型據(jù)港珠澳大橋海中橋隧主體工程補充工程地質(zhì)勘察報告（以下簡稱“報告”），將試驗區(qū)地下水劃分為松散巖類孔隙水和基巖裂隙水兩大類。松散巖類孔隙水以承壓水為主，局部夾粉砂

4、、細(xì)砂透鏡體，上部為淤泥質(zhì)亞粘土、淤泥或粘性土覆蓋，下部巖性主要為第四紀(jì)沖海積的砂層及卵礫石等，堆積物上細(xì)下粗，巖相、厚度變化較大，含水層主要為砂礫層、含礫中粗砂。地下水多為咸水，礦化度在3-10g/l之間，水質(zhì)類型為HCO3 ·Cl-Na·Ca型；基巖裂隙水含水巖組主要為花崗巖、混合花崗巖等，地下水主要為風(fēng)化裂隙和構(gòu)造裂隙水，在構(gòu)造斷裂帶附近往往富水。2.2試驗孔布設(shè)與施工2.2.1試驗孔布設(shè)方案根據(jù)工程設(shè)計需求，本次水文地質(zhì)試驗主要針對可能對人工島建設(shè)有影響的松散巖類孔隙水含水巖組進(jìn)行。根據(jù)勘察條件要求，本次水文地質(zhì)勘察設(shè)計抽水試驗二組，試驗位置擬布置在人工島附近偏離主

5、航道。第一組試驗孔位于西人工島附近，擬對上部中砂層進(jìn)行抽水試驗。由1個抽水主孔和2個觀測孔組成。抽水井C1布置于豎井及風(fēng)塔旁（原補充勘察鉆孔Z1附近），設(shè)計孔深為50m，過濾器位置設(shè)于海底深度35-47m處（標(biāo)高約-42-54m），為非完整井。觀測孔距離抽水孔分別為5和15m，設(shè)計孔深為50m，過濾器位置設(shè)于35-47m處。第二組試驗孔位于東人工島附近，擬對中、細(xì)、礫砂層進(jìn)行抽水試驗。由1個抽水主孔和2個觀測孔組成。抽水井C2布置于風(fēng)塔以東（原補充勘察鉆孔Z2）附近，設(shè)計孔深為55m，過濾器位置設(shè)于海底深度41-53m處（標(biāo)高約-51-63m）采用非完整井。觀測孔距離抽水孔分別為6和20m，設(shè)

6、計孔深為55m，過濾器位置設(shè)于41-53m處。抽水試驗孔平面位置示意圖、試驗孔孔深及結(jié)構(gòu)見表1和圖13。抽水孔孔深及結(jié)構(gòu)表 表1試驗層位井孔編號設(shè)計深度(m)設(shè)計孔徑(mm)井管外徑(mm)過濾器位置（m-m） 備注中砂C1503001683547鋼管C1150139.7733547鋼管C1250139.7733547鋼管細(xì)、中砂C2553001684153鋼管C2155139.7734153鋼管C2255139.7734153鋼管圖1 抽水試驗孔平面位置示意圖2.2.2試驗孔施工2.2.2.1設(shè)備投入本次抽水試驗井施工，擬投入XY-4型鉆機(jī)(鉆深1000m)1臺套，配備BW-200/40泥漿

7、泵1臺套，以S495、S195型柴油機(jī)作機(jī)械動力，一臺電焊機(jī)及氣割設(shè)備，兩臺發(fā)電機(jī)用于照明。抽水試驗配備深井潛水泵、水表、自動水位計、三角堰板等儀器設(shè)備。擬選用1條大噸位的船舶作為本次試驗孔施工、抽水試驗船只，另選用載重量為150200T、有機(jī)械絞錨機(jī)的機(jī)動船1條作交通船。 .2平臺搭建考慮到施工水域可能的惡劣氣候、水文條件，本次勘探采用旁側(cè)式鉆探平臺，平臺外伸3.0m，寬>6m，下懸掛副平臺，兩平臺上、下距離2.0m。槽鋼與船體焊接連接，關(guān)鍵位置加固，施工船艙內(nèi)用配載壓艙至安全吃水線，使鉆探船保持一定的吃水深度和船體穩(wěn)定。上平臺面用厚度50mm的木質(zhì)地板鋪設(shè)、固定，下平臺面用鋼絲網(wǎng)鋪設(shè)

8、，上下平臺配備必要的防護(hù)欄桿，平臺的孔口槽板應(yīng)拆卸方便，以便遇緊急情況撤離。.3錨泊定位施工船采用拋錨泊位，為保證孔位準(zhǔn)確、鉆船在施工期間固定不產(chǎn)生漂移，施工船上配備至少6只鐵錨，形為齒狀，前后2只主錨（重約（1.01.2T），4只邊側(cè)錨，呈“*”字型分布，邊側(cè)錨繩與主錨繩之夾角為4045°，備用錨1只，當(dāng)某一側(cè)錨因水流方向變化出現(xiàn)微走錨時或在可能造成平臺船漂移的最大流向方向上增補，提高船在施工時抗漂移的能力（考慮到大風(fēng)與流速的合力方向是變化的），漲潮流向與退潮流向不一致的區(qū)域，則采用非對稱法拋錨泊位。錨繩為大直徑的鋼絲繩，配備長度200m/根，使錨繩與水面夾角<15°

9、;，以保證船舶的最佳拉系狀態(tài)和錨的穩(wěn)定。也便于較近孔位直接松緊錨繩平移船舶進(jìn)位。鉆孔定位工作采用GPS雙頻RTK系統(tǒng)和實時差分系統(tǒng)進(jìn)行?？孜欢ㄎ环椒ǎ焊鶕?jù)設(shè)計孔位坐標(biāo) 、錨繩長度、水深與預(yù)拋方向（由漲、退潮水的主流方向決定），先計算出錨位坐標(biāo)，在接近平潮時或流速變緩時，在GARMIN GPS 12C掌上導(dǎo)航儀指引下由鉆探船送主前錨、左前或右前錨至預(yù)定錨位，然后順?biāo)魍酥量孜桓浇２?，再由交通船?2C掌上型導(dǎo)航儀導(dǎo)航下送出右前或左前主錨、左后、右后錨到預(yù)定錨位，在RTK或RTD定位儀監(jiān)測下絞錨到位。.4護(hù)管及成孔抽水孔施工時，擬選用高強度的325mm優(yōu)質(zhì)無縫鋼管作隔水保護(hù)套管，270三翼鉆頭成

10、孔。為方便施工及測井內(nèi)水位，擬選用高強度的377mm優(yōu)質(zhì)無縫鋼管作活動保護(hù)套管。觀測孔擬選用高強度的140mm優(yōu)質(zhì)無縫鋼管作隔水保護(hù)套管，75三翼鉆頭成孔?？紤]海上移動平臺晃動嚴(yán)重，濾料投入困難，濾水管擬采用橋式過濾管。下管時，用鉆機(jī)垂直提吊井管下入孔內(nèi)，使其位于鉆孔中心。在所有試驗井的過濾器底部均設(shè)有23m的沉淀管。.5施工安全防護(hù)措施1、實施性措施所租用的船只須具備船檢部門檢驗合格且航行證件齊全、有效，按船舶最低配員數(shù)額配備船員，船員應(yīng)具備相應(yīng)資質(zhì)且體持適宜。向當(dāng)?shù)睾Ｊ虏块T申請，提前發(fā)布航運通告，辦理水上水下作業(yè)施工許可證件。制定水上鉆探作業(yè)有關(guān)的安全規(guī)章制度及安全作業(yè)規(guī)程。嚴(yán)格挑選技術(shù)熟

11、練的鉆探工人，進(jìn)行水上安全知識及安全操作規(guī)程教育。2、 維護(hù)性措施輔助船應(yīng)停泊在施工船旁，協(xié)助維護(hù)施工船的施工安全，并起監(jiān)護(hù)作用；船上配備甚高頻、移動電話、對講機(jī)等通訊設(shè)施，專人守護(hù)，確保通訊通暢，注意水域變化及氣象預(yù)報，及早實施應(yīng)急預(yù)案。3 、規(guī)定性措施進(jìn)入現(xiàn)場，個人防護(hù)用品穿、戴整齊，嚴(yán)禁赤足、赤膊、穿拖鞋上班或上平臺。宿船人員、上班人員杜絕喝酒，疲勞、技術(shù)不熟悉者不得操作鉆機(jī)、絞錨機(jī)。嚴(yán)格遵守各種規(guī)程、規(guī)章制度，非特殊工種人員不得從事特殊工種工作。宿船人員必須熟悉船規(guī)定的統(tǒng)一緊急信號，熟悉安全通道及救生、消防設(shè)備存放位置及使用，熟悉自救知識。服從統(tǒng)一指揮，生產(chǎn)服從機(jī)長統(tǒng)一指揮，緊急情況服

12、從船長統(tǒng)一指揮。值班、了望人員必須堅守崗位，集中精力，護(hù)航船舶安全。按規(guī)定做好各種記錄。4、 應(yīng)急預(yù)案1) 走錨應(yīng)急預(yù)案配備定位錨及繩兩套，置于船前、后適中位置，當(dāng)出現(xiàn)某方向走錨時，及時拋送備用錨，增加走錨方向拉力。開車輕頂，等待急流時段過去，同時專人觀察套管的垂直情況。2) 急流應(yīng)急預(yù)案套管要坐牢，孔口增加一高強度的浮動套管，以抵御上部水流沖擊，減小套管上端急潮流的影響。增拋備用錨?，F(xiàn)場暫停生產(chǎn)，提出鉆具，保護(hù)套管，必要時套管退出平臺。3) 特殊天氣應(yīng)急預(yù)案風(fēng)力6級時正常施工；風(fēng)力7級時，由船長統(tǒng)一指揮起錨回港避風(fēng)；情況緊急來不及起錨時，直接放掉或砍斷錨繩回港，待風(fēng)小以后再撈起錨繩，恢復(fù)作業(yè)

13、。4) 人員落水應(yīng)急預(yù)案所有作業(yè)人員穿救生衣。平臺四周或船通道旁放置救生圈，隨手可取。發(fā)現(xiàn)人員落水，迅速扔出救生圈，同時通知交通船救援。發(fā)出求救信號，通知周圍船只、過往船只援救。5) 醫(yī)療求助應(yīng)急預(yù)案備急救藥品及急救包。給傷病員迅速止血包扎處理。交通船迅速送傷病人員上岸。迅速將傷員情況報告給項目部，急救中心，派救護(hù)車在碼頭等待。7) 火災(zāi)應(yīng)急預(yù)案船上配備滅火器材且性能可靠。滅火器材應(yīng)分布在易發(fā)火災(zāi)部位或通道邊。作業(yè)人員應(yīng)熟悉滅火器材的使用與放置位置。高壓泵、高壓水槍的性能應(yīng)完好。發(fā)現(xiàn)火情時迅速用滅火器撲滅，火勢較大時，則迅速啟動高壓泵，同時作棄船準(zhǔn)備。特殊情況下，人員迅速撤向安全船只交通船。2

14、.2.3止水措施試驗孔采用直徑23優(yōu)質(zhì)粘土球止水，止水厚度為過濾器向上約45m，上部至孔口段用粘土止水密實回填；觀測孔采用干海帶止水，止水厚度為過濾器向上約45m，上部至孔口段用粘土止水密實回填。2.2.4洗井采用活塞洗井、沖水頭進(jìn)行聯(lián)合洗井法，達(dá)到水清及砂凈。2.2.5流向和流速觀測在抽水試驗前，利用抽水試驗孔測地下水流向和流速。測速儀采用自動水位計，由挪威Nortek AS 公司生產(chǎn)的聲學(xué)點式流速儀（“威龍”6MHZ Vector），流速測量精度正負(fù)0.1mm/s。2.3抽水試驗本次采用穩(wěn)定流方法為主，結(jié)合非穩(wěn)定流法計算要求進(jìn)行觀測，抽水設(shè)備為深井潛水泵，采用發(fā)電機(jī)組發(fā)電。抽水試驗水位測量

15、使用電子水位計及自動水位計，抽水孔和海水水位的測量精確到厘米；涌水量采用水表或堰板測量，使用水表測量時水表讀數(shù)精確到0.1m3，使用堰板測量時水位讀數(shù)精確到毫米。2.3.1試驗性抽水在洗井工作結(jié)束后，進(jìn)行試驗性抽水，其降深逐漸增大，達(dá)到最大降深后的持續(xù)時間不少于2小時，以確定穩(wěn)定流抽水的最大降深和涌水量等抽水試驗參數(shù)。試驗性抽水過程中，應(yīng)觀測抽水井涌水量及抽水井水位變化，檢查、分析抽水井的成井效果，檢查抽水設(shè)備是否正常；結(jié)束后應(yīng)及時測量抽水井深度，以確定抽水井井底沉淀量，并及時加以解決。2.3.2靜水位觀測在試驗性抽水結(jié)束后、正式抽水前，應(yīng)觀測靜止水位。觀測時間間隔：每30min觀測1次，2h

16、內(nèi)變幅不大于2cm,且無持續(xù)上升或下降趨勢，視為穩(wěn)定。取最后四個測點的水位平均值作為靜止水位值；同步測量海水水位，測量間隔為30或60min，測量周期不少于24h，并繪制水位時間曲線，分析海水水位與地下水位的水力聯(lián)系和變化關(guān)系。2.3.3動水位、出水量觀測本次抽水試驗設(shè)計為三個降深，最大降深確定后，其余兩次約為最大降深的2/3和1/3。對抽水井水位的觀測應(yīng)在正式抽水試驗開始后第1、2、3、4、5、6、8、10、15、20、25、30、40、50、60、80、100、120min各觀測一次，以后每隔30min觀測一次，直到水位穩(wěn)定。對抽水井涌水量，應(yīng)在正式抽水試驗開始后第5、10、15、20、3

17、0、40、50、60min各觀測一次，以后每隔30min觀測一次。同時應(yīng)觀測海水水位，測量間隔為30或60min。在試驗過程中還需同步量測水溫、氣溫，測量間隔為2h。2.3.4抽水試驗穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)和穩(wěn)定延續(xù)時間根據(jù)水利水電工程鉆孔抽水試驗規(guī)程（SL 320-2005）穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)：水位和涌水量同時趨于穩(wěn)定，抽水井水位波動值不超過水位降低值的1%（降深值小于10時，水位波動值小于5），涌水量波動值（最大與最小涌水量之差）不超過平均流量的5%。水位和水量只在上述范圍內(nèi)波動，沒有持續(xù)上升或下降的趨勢，可以認(rèn)為達(dá)到穩(wěn)定。穩(wěn)定延續(xù)時間擬定為8812h。2.3.5恢復(fù)水位觀測抽水試驗結(jié)束，應(yīng)立即進(jìn)行恢復(fù)水位觀測。

18、在抽水停止后第1、2、3、4、5、6、8、10、15、20、25、30、40、50、60、80、100、120min 的恢復(fù)水位，以后每30min測量一次，直到水位穩(wěn)定。并與抽水前靜水水位進(jìn)行比較。2.3.6水樣的采集本次擬采集4件水樣，每組抽水試驗井中各一件和海水各一件，使用純凈水或塑料桶采取，取樣前應(yīng)先用待取水體將水樣瓶清冼三次。每件水樣取兩瓶，一瓶加CaCO3粉末。2.3.7其他(1)抽水試驗前，抽水井成井結(jié)構(gòu)、抽水試驗設(shè)備和安裝等基本技術(shù)資料及時記錄、復(fù)核；試驗過程中出水量、水位觀測按要求及時記錄、復(fù)核。(2)試驗過程中因故（設(shè)備故障、停電等）停抽時，應(yīng)重新進(jìn)行（包括靜止水位恢復(fù)、觀測等）。(3)抽水開始前和結(jié)束后，分別實測抽水井井口高程、井深。2.4資料成果整理資料整理包括現(xiàn)場整理和成果編制階段整理。現(xiàn)場整理包括抽水時繪制以下曲線：及時繪制Qt、St、QS關(guān)系曲線及Slg(t)或lgSlg(t)關(guān)系曲線。若發(fā)現(xiàn)異常，及時采取相應(yīng)措施加