永久船闸排水洞中仰角、铅直排水孔排水效果

许光样

摘要 永久船闸基础开挖形成了高、陡长的岩石边坡。为其边坡稳定，采用了两侧分设7层排水洞，洞中分别钻设排水孔幕，以降低地下水位。排水孔分为仰角、铅直向上两类。从排水效果分析、仰角孔的排水量总体上大约为铅直孔的两倍，其穿过结构面的数目亦为铅直孔的两倍，排水效果优于铅直孔。

关键词 仰孔 铅孔 结构面 排水效果

永久船闸是三峡工程非常重要的组成部分，由于其深切开挖，形成了集高、陡、长等于一体的世界罕见的岩石边坡。为了增强边坡的稳定性，永久船闸采用了南、北边坡分别布置7层尺寸约为2.5m×3.0m或3.0m×3.5m的排水洞，并在排水洞钻设排水孔幕，以降低地下水位，减少地下水渗压力。排水孔幕针对不同的岩区，采用了不同的布置形式：对于一般岩段，采用一排排水孔；对于地下水富集地带，采用了两排排水孔，一排靠山体一侧垂直于排水洞壁面仰起一定角度钻设(为了叙述方便，以下简称“仰孔”如图l中的a、c孔)，另一排垂直于排水洞壁面通过洞顶铅直向上钻设(以下称简“铅孔”，如图1中的b孔)。排水孔直径均为91mm，孔深约为30m。

图1 排水孔布置剖面示意图

由于仰孔和铅孔的布置方式不同，其排水效果应有所差异。为了弄清两种排水孔的排水效果，本文对其进行了较为详细的测量和理论分析。

1、 仰、铅孔排水效果观测及分析

对多个排水孔的仰、铅孔进行汛期和汛前两次观测，其结果整理于表l和表2中。测量方法是对同一洞段的仰、铅排水孔进行逐一定时排水测量，然后量取该洞段两种排水孔各自的总排水量。本处定义仰、铅排水孔排水量之比δ＝Q仰/Q铅(对于平均或综合排水比采用δ＝∑Q仰/Q铅，而不采用δ=∑δi/n,n为统计的洞段总数)δ即可反映出仰孔、铅孔的排水效果优劣。

表1 1997年7月汛期施测仰孔和铅孔排水效果比较
洞号	洞段	孔数	排水量(L/min)			所占比例(%)		仰、铅孔 排水比δ
			仰孔	铅孔	合计	仰孔	铅孔
SA5	上游段	39	7.299	1.614	8.913	81.89	18.11	4.52
NA5	上游段	106	3.309	0.386	3.695	89.55	10.45	8.57
SA6	上游段	34	0.684	0.033	0.717	95.40	4.60	20.73
NA6	上游段	31	7.876	5.582	13.728	57.37	42.63	1.33
NA1	上游段	76	49.425	13.361	62.686	78.72	21.28	3.70
合计		286	68.593	21.246	89.839	76.35	23.65	3.23

表2 1998年4月汛期前施测仰孔和铅孔排水效果比较
洞号	洞段	孔数	排水量(L/min)			所占比例(%)		仰、铅孔 排水比δ
			仰孔	铅孔	合计	仰孔	铅孔
NA1	上游段	76	19.500	10.605	30.105	64.77	35.23	1.84
NA3	双排管段	15	0.224	0.071	0.295	75.93	24.07	3.15
NA5	上游段	119	9.667	0.197	9.864	98.00	2.00	49.00
NA6	上游段	31	1.548	0.777	2.325	66.58	33.42	1.99
SA2	双排管段	105	10.414	18.839	29.253	35.60	64.40	0.55
合计		346	41.353	30.489	71.842	57.86	42.44	1.36

量测结果表明，δ虽然在0.55～49范围内变化，在10个测次中只有一次小于l，并且综合平均排水比δ均大于1。由此可见，仰孔的排水效果优于铅孔，大约为2倍(表3)。另外，北坡两次测量的δ较为稳定，而南坡的δ相差较大。这可能有两个原因，一是测量期间南坡排水洞正在进行排水孔和锚索等施工，两次没有测到同一段洞；二是永久船闸区内一直没有停止施工，渗流场没有达到稳定。

表3 综合量测结果(δ值)
	南坡	北坡	综合
97.7 测	4.85	3.09	3.23
98.4 测	0.55	2.66	1.36
综合	0.90	2.93	1.12