管井井点降水在海子湾水库泄洪闸工程中的应用

崔晓云

（山西省水利建筑工程局 山西太原 030006）

1 海子湾水库工程概况

海子湾水库位于右玉县海子湾村下游2 km的苍头河上，控制流域面积2 022 km2，总库容为980万m3，工程等别为Ⅳ等，属小（1）型水利工程。

枢纽工程由大坝和泄洪闸组成。大坝为均质土坝，坝顶高程1 266.0 m，最大坝高10 m，坝顶长78 0 m，坝顶宽6 m；泄洪闸布置于主河槽段，共7孔，孔口尺寸6 m×6 m，设计最大泄量804 m3/s，泄洪闸总宽度为59 m，位于大坝轴线0+371.5～0+428.5之间，由进口段、闸室段、陡坡及消力池段、海漫与防冲槽段组成，总长度为128 m。

2 泄洪闸工程地质和地下水位情况

设计地质资料分析：泄洪闸部位上部地层为低液限粉土、低液限黏土、含砂低液限黏土，厚度0.5～1.5 m之间；下部地层为中粗砂、砾砂、砂砾石层，渗透系数为20.7 m/d，厚度5～3 0m。

泄洪闸底板高程1 256.0 m，长21 m，厚1.5 m，上、下游各设一齿墙，深入底板以下1.0 m；陡坡段长5 m，纵坡1:6.25，底板厚1.5 m；消力池水平段长19 m，底板顶面高程1 255.2 m，池深0.8 m，底板厚度1.2 m；下游防冲槽段最低高程1 253.0 m。泄洪闸部位原地面高程1 256.5 m～1257.5 m之间。从地质资料分析，整个泄洪闸段全部坐落在含砾的中粗砂层中。实际开挖观测该处地下水位在高程1 256.0 m左右，施工最大降水深度约4 m，因此，泄洪闸底板的施工全部在地下水位以下进行。为保证顺利施工，必须考虑施工期降排水。

3 施工降水方法的选定

按照降水机理的不同，施工降水分为重力式降水和强制式降水两种。重力式降水又叫排水沟及集水井降排水，是普遍常用的一种基坑降水方式，适用于基地为基岩或粒径较粗、渗透系数较大的砂卵石覆盖层。强制式降水又叫井点法降水，其适用于粉、细沙或地下水位较高、挖基较深、坑壁不易稳定和用普通排水方法难以解决的基坑，强制式降水是通过对地下水施加作用力来促使地下水的排出，从而达到降低地下水位的目的。根据井点的布置方式、施加作用力的方式以及抽水设备的不同，井点降水一般有轻型井点、喷射井点、射流泵井点、电渗井点、管井井点和深井井点等方法。依据参考资料各种井点法使用范围如表1所示。

表1 各种井点法的使用范围

本工程地层为含砾的中粗砂层，渗透系数为20.7 m/d，降水深度最大为4 m左右，管井井点降水法比较合适，同时请教有关专家最终确定采用管井井点降水方式。

4 管井井点的布置

根据以往施工经验和参考资料对整个泄洪闸管井进行详细布置，管井在基坑开挖线外2 m布置，闸室和消力池段每个井间距12 m，海漫段间距放宽到18 m，每眼井深度12 m。由于闸室段、消力池以及海漫段分期进行开挖施工，又在陡坡段和消力池下游海漫部位分别增加一排管井。整个泄洪闸四周共计布置管井40个。

5 管井井点施工

5.1 工艺流程

测放井位→埋设护口管→钻孔→吊放井管→回填滤料→洗井→安泵试抽

5.2 施工程序

1）测放井位。根据降水点平面布置图测放井位，当布设的井受地面障碍或施工条件的影响时，现场可适当调整。

2）埋设护口管。人工开挖井口1.2 m深，安放护口管，管外部用黏性土回填密实，防止钻孔时管外返浆。护口管1.5 m长，外漏0.3 m。

3）钻孔。采用冲击钻钻孔，钻头直径600 mm，泥浆护壁。钻孔至设计深度后清除孔内杂物。

4）吊放井管。井管采用内径300 mm的无砂混凝土管，采用钻机缓缓下放，当管口与井口相差20 cm时接上节管，接头处用尼龙网包裹严实，以免挤入泥沙於塞井管，竖向用4条3 cm宽、长2～3 m的竹条固定井管。吊放井管要垂直，并保持在井孔中心，为防止雨水泥沙或异物掉入井内，井管高出地面不小于20 cm，并临时用水泥袋包裹加以保护。

5）回填滤料。井管下入后立即回填滤料。滤料采用喷射混凝土使用的豆粒石，粒径不大于10 mm。滤料人工沿井孔四周均匀连续填入，最终将泥浆挤出井孔。填料时，随填随测填入高度，当填入量与理论计算量不一致时，及时查找原因。洗井后如滤料下沉过大，及时进行补填。

6）洗井。采用下泵试抽洗井，用潜污泵反复进行抽洗，直至水清沙净。洗井在成井后尽快进行，以免时间过长，护壁泥皮逐渐老化，影响渗水效果。洗井过程中观测水位及出水量变化情况。

7）安泵试抽。洗井完，出水量正常且一直保持清水，提起潜污泵，下放潜水泵进行正式排水。水泵选用2.2kW两英寸潜水泵，扬程20m，流量10m3/s。水泵安放在距离井底2m处，以防底部细粒淤积堵塞水泵。在排水过程中，派专人看护水泵和观测每个井的水位变化情况。

6 管井井点降水效果

管井打成一眼后马上安泵抽水，消力池段四周18眼井最先完成，开始全面降水，两天后井内水位已经下降到基础面以下，随即进行开挖。开挖后的基坑底部砂层虽然湿润，但无明水出漏，开挖边坡没有渗水出现，且比较稳定，其他部位的开挖按1:0.75放坡也没有发生坍塌现象，比原先预定的边坡1:1.5减少了一定的开挖量。说明管井井点降水效果非常理想，为后续的混凝土浇筑创造了良好的施工条件。随后用同样的方法，完成了泄洪闸其他部位的施工。

7 结语

海子湾水库枢纽泄洪闸工程施工中，采用管井井点降水方法，效果显著。从施工成本核算来看，打井40眼，每个井成本约需5 000元，共计多投入约20万元，但减少的开挖工程量又节省了一定的施工成本；从施工现场管理来看，管井井点降水管理方便，人员设备投入相对较少，同时也方便下基坑施工道路的布置；再从基坑边坡稳定以及后续钢筋混凝土施工能够顺利快速进行等总体来考虑，采用管井井点降水方法为最佳方案，成功经验值得类似工程借鉴。