轻型井点降水在新疆叶尔羌河民生引水枢纽工程中的应用

马 信

（中国水电基础局有限公司，天津 武清 301700）

1 工程概况

民生引水枢纽是叶尔羌河流域规划中的第五级引水枢纽，工程始建于1987年，1989年投入运行。民生引水枢纽本次除险加固工程保留原有的进水闸、冲砂闸和泄洪闸，在原址进行加固，补充完善老闸上下游护岸工程、拆除原有临时拦河砂坝和溃坝；新建泄洪闸（7孔）+新建溃坝段(160 m)+上下游导流堤（1330 m+550 m）组成。

2 地质条件

新建泄洪闸部位根据钻孔揭露，在20 m深度范围内，岩性自上而下为第四系全新统冲洪积（Q4al+pl）低液限粉土、粉土质砂和含细粒土砂：埋深3.5 m～5.8 m，揭露厚度大于16.5 m，局部夹有厚0.5 m～2.6 m低液限粘土。该层青灰色，稍湿～饱和状，松散～密实，天然密度1.46 g/cm3～1.94 g/cm3,含水率4.64%～32.0%，干密度 1.40 g/cm3～1.69 g/cm3，比重 2.68，孔隙比0.48～0.92，内摩擦角建议值 28°～30°，凝聚力建议值 8 kPa。闸基与砂层摩擦系数0.30～0.35。渗透系数8.1×10-3cm/s，属中等透水层。

粉土质砂由于透水系数小，基坑在开挖过程中若采用挖沟明排方式，由于地下水位高，土质松散，基坑开挖后易产生流土、流砂管涌等现象，施工工作面难以开挖成型，综合考虑，借鉴建设单位塔里木河流域管理局在塔河下游其他闸口施工降水经验，采用轻型井点降水的方法进行降水施工。

根据设计提供资料泄洪闸处地下水位埋深4.9 m～5.0 m。实际施工过程中根据开挖揭露的地下水埋深仅为1.5 m～2.0 m。本工程地面标高1162 m，地下水位高程1159.5左右，结构物最低高程1154 m，基坑最大开挖深度8 m，需要降水深度6.0 m（水位需降至施工作业面以下50 cm）。

3 降水施工方案

根据地勘资料，选用代表性地层粉土质砂进行计算，渗透系数7.0 m/d,新建泄洪闸闸前铺盖、闸室、陡坡段、消力池、海漫分别使用一级轻型井点进行区域围封，对部分区域布设二级轻型井点[1]。

3.1 井点管埋置深度

井点管的埋置深度：H≥H0+h+iL+l[5]

式中：H为井点管的埋置深度；H0为井点管埋设面至基坑底面的距离；h为安全距离，取0.5 m；i为降水曲线坡度，本工程取1/15；L为井点管中心至基坑短边中距离；I为滤水管长度，该工程取1.0 m。

新建泄洪闸陡坡消力池为例，经过计算消力池H=10.13 m＜H+地下水位埋深=32 m。降水模型按照潜水非完整井进行设计计算。

该部位井点管选用6 m管无法满足降水需求，需采用二级井点降水。该部位一级井点管埋置深度h1取5.5 m，小于滤水管6 m满足要求；则相应二级井点管埋置深度：

式中：H2为二级井点管的埋置深度；H为井点管埋置深度；h1为一级井点管埋置深度。

经计算，H2=4.63 m。

3.2 井点数量及间距

3.2.1 基坑总涌水量

降水模型按照潜水非完整井进行设计计算。参见《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012(E.0.2)潜水非完整井出水量计算。

基坑降水量计算[2]：

式中：Q为基坑涌水量(m3/d)；k为渗透系数(m/d),7m3/d；S为水位降深(m),6.0 m；R为引用影响半径(m),R=2s k H =100.4 m；r0为基坑半径(m),0.29（a+b）=43.5 m；l为过滤器有效工作部分长度（m）取 1.0 m；H0为潜水含水层厚度（m）取 30 m；h为基坑动水位至含水层底面的深度（m）取20 m。

计算得出:Q=1633 m3/d。

3.2.2 单井出水量（4）

式中：q为单井出水量，m3/d；π 取 3.14；d为滤水管直径，取0.032 m；l为滤水管长度，取1.0 m。

计算得出：q=12.49 m3/d＜单井出水能力（36 m3/d～60 m3/d）满足要求。

3.2.3 井点数量及间距

井点数量(3)：n=1.1×1633/12.49=150 根；井点间距：d=2（B+C）/n=2.0 m。式中，d为井点间距；B为基坑宽度，本工程取50 m；C为基坑长度，本工程取100 m。

采用二级降水，井点按照D=2d=4 m，二级井点间距设为2 m，满足要求。

3.3 井点布置形式

工程位置距离塔里木河支流叶尔羌河下游，地下水源较丰富，经计算决定分部位采用“口”形的二级环形轻型井点，一级井点与二级井点平台差按照5.5 m设计，降水井井点管间距为2.0 m，距基坑边线1.0 m按环形布置，井点管管径为32 mm，管长6.0 m，底下1.0 m设过滤管，总管直径为D110 mm，环形布置，井点管与总管之间采用橡胶管连接，总管一端设阀门，另一端设井点泵系统，新建泄洪闸基坑轻型井点降水布置见图1、图2。

图1 二级井点降水剖面图

图2 二级井点降水平面布置图

3.4 施工工艺

轻型井点降水的施工顺序为：定位—敷设集水总管—冲孔—沉放井管—填滤料—弯管与总管连接—安装抽水设备—进行试抽。

3.5 主要设备及参数

根据抽水机组不同，采用真空泵真空井点，真空泵真空井点由真空泵、离心式水泵、水汽分离器等组成，设备参数及性能见表1(3)，经计算，本工程共计需投入6台套轻型井点设备。

表1 单套轻型井点投入设备及参数

4 施工进度计划及质量保证措施

4.1 施工进度计划保证措施

一级井点全部井管同时运转2天～3天后，预计达到一级设计降水位置，挖掘机配合自卸汽车进行基础开挖，第一级井点以上土开挖完成后，再在坑内布置埋设第二级井点，然后开挖至设计高程后进行基础砂砾石垫层及C10砼垫层施工，待到基坑内结构混凝土施工达到设计标高1158 m以后，为节约成本，可以拆除相应结构部位二级轻型井点降水。只保留外围上层的一级井点降水，一级井点降水必须确保完成闸底板、闸前铺盖、闸后消力池底板砼、闸后海漫段的砼施工。砼各作业班组在各作业面轮流平行施工，可有效缩短降水施工时间，砼结构施工完成后，可拆除一级降水井管，施工降水工作全面结束。

本工程的轻型井点排水系统在施工中达到了预期的效果，从排水效果来看，对井点埋置深度较大的工程，不需要设置太长的井点管，对井点管进行分级布置，按基础施工的标高，分阶段采用分级排水系统更经济合理，可有效经降低施工成本，同时要统筹安排好基础各施工部位进度，做到与井点降水节点工期相吻合，使施工成本降到最低。

4.2 施工质量保证措施

（1）井孔冲孔时，冲孔孔径不得大于300 mm，冲孔深度按降水方案比滤管低0.5 m，且垂直于水平管，冲孔冲到底标高后，再将冲水管上提1.0 m，再冲一遍后成孔。井孔冲成后，应立即拔出冲管，插入井点管，并在井点管与孔壁之间填粗砂滤层，以防孔壁坍塌堵塞。

（2）井点降水设备进场之后，在井点管埋设之前，必须逐根检查井点管及集水总管，保证滤网完整无缺，发现损坏，应立即更换。井点管埋设之前，用布头或麻丝塞住管口，防止埋设时杂物掉入管内。在布设完每根井点管后，应及时检验渗水性能。井点管与孔壁之间填砂滤料时，管口应有泥浆水冒出，或向管内灌水时，能很快下渗方合格。在布设集水总管之前，先要对集水总管进行清洗，然后对其他部位进行检查清洗。集水总管与井点管之间用橡胶软管连接，确保其密闭性。

（3）安装井点系统后，必须及时试抽，全面检查管路接头质量、井点出水状况和抽水机械运转情况等，如发现漏气和死井，应及时处理。每套机组所能带动的集水管总长度必须严格按机组功率及试抽后确定。试抽合格后，井点孔到地面下1.0 m深度范围内，用粘性土填塞严密，以防漏气。

（4）开始抽水后一般不应停抽，时抽时止，滤网易堵塞，也易抽出土粒，并引起附近岸坡由于土粒流失而沉降开裂。正常排水应是细水长流，出水澄清。

（5）井点运行后要求连续工作，应准备双路电源保证连续抽水。

（6）流量观测很重要，一般可以用流量表或堰箱，若发现流量过大而水位降低缓慢甚至降水不下去时，可考虑改用流量加大离心泵。若流量较小而水位降低较快可改用小型水泵以免离心泵无水发热，并可节约电力。

（7）井点降水施工队应派员24小时值班，定时观测流量计水位降低情况做好《轻型井点降水记录》，同时施工人员在井点施工时，应做好施工记录及影像资料。

（8）地下结构施工完毕，将基坑进行回填后，拆除井点系统，采用到链拔管，所留孔洞用砂或图填塞。部分井点管与连接在一起，不予拔出，在管内注浆封闭。

5 结语

经过井点降水，基坑内地基处于裸露状态，方便了施工，抽出的水清澈，经检验，可以用于施工用水，节约了施工费用，整个施工过程中未发现流砂现象，采用井点降水取得了较好的效果。本工程新建泄洪闸工期紧，任务重，采用轻型井点能够以最快的速度使基坑满足施工条件，确保新疆叶尔羌河民生引水枢纽除险加固工程新建泄洪闸2017年度顺利度汛，按期完成了合同节点目标。