南水北调中线一期工程某降水试验方案研究

□付 军 □鞠向楠(南水北调中线干线工程建设管理局河南直管项目建设管理局)

1.工程概况

南水北调中线一期工程总干渠沙河南-黄河南（委托建管）郑州一段内的贾鲁河河道倒虹吸与总干渠轴线交叉点桩号SH201+441.12，交角55°。建筑物有进口斜坡段、管身段和出口斜坡段组成，水平管身段长145 m，基底高程102.25 m。地下水位高程为109.05～109.27 m，地下水位高于基地6.8～7.02 m，且第一层的砾砂透镜体具强透水性，地下水与河水联系密切。贾鲁河为常性河流，存在基坑涌水问题。

2.降水试验方案的设计

为了保证降水施工顺利和经济有效，在进行降水施工前进行降水试验，以确定含水层参数。了解水文地质的主要方法是采取主孔抽水及观测孔的群孔抽水试验。包括非稳定流和稳定流的抽水试验，要求观测抽水期间水位及流量变化情况，其目的是∶一、获取本地段综合地层的渗透系数和影响半径。二、通过测定单孔涌水量及水位下降的相互关系，分析确定含水层的富水程度，评价单孔水的出水能力。三、降水设计提供所需的水文地质数据，依据降深和流量选择适宜的抽水设置型号。四、查明某些手段难以查明的水文地质条件，确定各含水层间及地表水之间的水力联系，边界的性质及位置，地下水的补给通道等。

3.试验方案的布置和确定

根据工程要求及现场条件，选择具有代表性的贾鲁河河道倒虹吸管身段进行降水试验。降水井布置在贾鲁河河道倒虹吸两岸开挖的平台上，两岸间距为50 m，建基面需降水纵向长度为224.2 m，按50 m×224.2 m的矩型基坑进行降排水分析。开挖到地下水位分界线时开始打井进行降水试验。布置的数量∶4眼降水管井和3眼观测管井。

图1 管井降水试验平面布置图（单位m）

管井降水试验平面布置图见图1，管井结构图见图2。贾鲁河倒虹吸降水区的地下水位高程在109.05～109.27 m，基坑设计时建基面开挖底高程为102.25 m。基础处理为CFG桩，桩设计长为15 m，故需将地下水位降到作业面下1 m,自基坑中心算起，地下水位需降至86.25 m，按1:10水力坡降计算。井中最低水位应保持在85.75m高程以下，井内按3 m水深和1 m四淤，故井底高程为79.75 m，因此降水采用35 m深井管降水，降水直接排入贾鲁河改道部分。

3.1 试验要求

降水试验项目有多孔降水试验和群孔干扰降水试验∶

3.1.1 多孔降水试验

采用4个降水井降水。在其中间观测井观测地下水位，通过多孔降水试验可以求得较为确切的水文地质参数和含水层的渗透性能及边界条件等。

3.1.2 群控干扰降水试验

在影响半径的范围内，两个或两个以上井中同时进行降水试验，通过干扰降水试验确定水位下降与总涌水量的关系，从而预测涌水量，同时为确定合理的布井方案提供依据。

3.2 降水试验的步骤

多孔降水、群控干扰降水试验均采用非稳定流降水试验方法，降水井和观测井同步观测，故首先应做好以下准备工作∶一、编制降水试验任务书。二、测量降水孔及观测孔的深度并详细记录。三、做一次最大降深的实验性抽水，作为选择和分配抽水试验水位降深值的依据。四、在正式抽水前对所有降水井和观测井进行原始水位观测，每 1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，15，20，25，30，40，50，60，80，100，120 min 后，每30 min 观测一次，使 2 h 内变幅≤2 cm，且无连续上升或下降的趋势，即可视为稳定。五为防止抽出水的回渗，在预计降水影响范围内的排水沟必须采取防渗措施。

图2 管井结构图

4.降水施工工艺及技术质量要求

降水工艺∶测放井位—钻机就位—钻孔—清孔换浆—井管安装—填砾—洗井—置泵试抽水—正常抽水

施工程序及技术质量要求∶一、井位测放∶按照设计的井位平面图，进行现场控制坐标测放井位。二、钻机就位∶平稳牢固、勾头、磨盘、孔位三对中。三、钻孔∶钻井过程中，垂直度控制在1%以内，钻井至设计深度后方可终孔。四、清孔∶终孔后应及时清孔，确保井管到预定位置。五、下井管∶采用水泥混凝土管，管底用井托密封，位置居中，并使管顶露出地面50 cm。六、填砾料∶用铁锹均匀抛撒在井管周围，密实。七、洗井∶采用大泵量的潜水泵进行洗井。洗井要求破坏孔壁泥皮，洗通四周的渗透层。八、置泵抽水∶洗井抽出的水浑浊含砂，应沉淀排放，当井出清水后，进行抽水，以待试验。

5.结语

降水试验方案制定要科学、技术性合理，施工过程中要做到精确放样，进场材料符合设计要求，保证连续供电，现场加强观测，对地下水位、水流动态、地面沉降等进行详实记录，并及时汇总分析。经过本工程应用，降水效果显著，在贾鲁河及贾峪河两倒虹吸的施工中，降水作用显著，经济合理，使工程顺利快速进展，并得到上级主管部门的好评。