无砂混凝土大口井在丘陵地区的应用

王科新

（平阴县黄河河务局，山东 济南 250400）

平阴县是山东省济南市郊县，面积827 km2，人口36万，土地面积78 000余hm2。主要地貌类型分为4种：山地占总面积的30.80%；丘陵占总面积的33.30%；平原占总面积的24%；洼地占总面积的11.90%。县境内主要过境河流为黄河，沿黄河居住的群众生产生活用水基本依靠黄河水；居住在丘陵地区及山坡地区的群众生产生活用水主要依靠深井和自然降雨，水资源非常匮乏，个别村庄没有深井水源的生活用水都难以保障，严重制约了当地经济的发展。

根据有关水文地质勘测资料，平阴县地下水分为松散岩类孔隙含水岩组和碳酸岩类裂隙岩溶含水岩组两大类。大部分丘陵地区因第四系亚砂土和亚黏土夹砾石层，堆积物比较厚而透水性又强，其底部为中寒武紫色页岩不透水层，形成小区域水位，埋深10～20 m，矿化度在 0.9～1.0 g/L 之间，PH 值约为 7.0，微硬，但可满足农业、人畜用水的标准；根据地质条件适宜修建大口井。2010年在平阴县洪范城镇大寨片区创新性地利用大型设备采用大开槽与修马道相结合施工法共修建10眼无砂混凝土大口井，同时配套布设PVC管道40 km，修建蓄水池10座；在解决该片区人畜用水同时新增灌溉面积300 hm2，发挥了较大的社会效益和经济效益。

国内修建大口井的施工方法主要为沉井法和人工大开槽法，有施工规范和成熟的施工经验；其中沉井法适宜第四系松散层，涌水量不大，流沙层较薄的地方；人工大开槽法适宜第四系松散层，含水层较薄、地下水埋藏浅的地方。在丘陵、山区当地质条件为第四系亚砂土和亚黏土夹砾石层，且砾石层较厚时，采用机械设备大开槽及修马道相结合施工法修建无砂混凝土大口井，在国内没有施工规范也未查到相关施工经验；平阴县洪范池镇大寨片区通过采用大开槽与修马道相结合的施工方法修建无砂混凝土大口井，并为施工方以后修建无砂混凝土大口井提供了成熟的经验。

1 施工要点

1.1 主要结构

根据平阴县水文地质勘测资料，浅层地下水埋深10～20 m，据此确定井深20 m；进水方式采用井壁进水；结合当地干砌石大口井经验习惯井径为Φ9 m；井壁采用厚0.5 m，井台高出地面0.8 m，厚0.3 m。1）基础：当开挖至岩基后采用C20混凝土找平，在找平的基础上沿井壁做高500 mm、宽900 mm的钢筋混凝土，基础宽度比井筒两边各宽出200 mm，以便更好承重。2）井底：大口井为非完整井时，井底铺设600 mm厚的反滤层；大口井为完整井时，采用200 mm厚C20混凝土进行封底。3）井简：井筒包括井台、无砂混凝土井筒和圈梁三部分。井台是大口井的地上部分，高出地面800 mm，主要作用为保护井和人畜安全，防止洪水、污水及杂物进入井内；无砂混凝土井筒为进水结构，每隔2 000 mm设C20钢筋混凝土环状圈梁，环状圈梁高200 mm。4）井盖：采用预制板式，由多根横梁和盖板组成，上设人孔、泵管孔和通气孔，主要为修建泵房、安装机泵和阀门、管件之用。

1.2 主要施工工艺流程

井位确定→操作坑开挖→基底清理→安装卸料设备→预制混凝土梁、板→基底找平→浇筑承重基础→回填滤料或封底→井筒制作（分节进行）→井筒外土方回填（分节进行）→安装梁、板→抽水试验。

1.3 主要工序施工要点

1）井位确定，并对大口井进行结构设计。

2）土方开挖 。井位确定后按1∶0.5边坡放线，采用大型挖掘机开挖，在容易放置开挖土方的方向开马道，马道宽6～8 m，每下降4 m在马道留一平台安置1部挖掘机倒土，遇到透水层设置水泵降水，逐次开挖至岩基，地面设置大型装载机倒土；开挖到岩基的宽度要超设计混凝土基础1 m。

3）基底清理。开挖至岩基后，采用高压水枪对基底进行清理，对松动岩石采用人工或风钻进行破除。

4）安装卸料装置。送料口可加工成上口直径1 m、下口0.2 m的漏斗，用0.2 m的含钢丝塑料管来传送混凝土料物，平台除运料口外做防护设置。

5）基地找平。

6）浇筑混凝土基础。包括钢筋绑扎、模板支护和混凝土浇筑、养护等；基础宽度比井筒两边各宽出0.2 m，高度0.5 m。模板采用拼装式木模板，高度为0.5 m，分内外两种，内模外凸，外模内凹，内外模与混凝土接触面均钉有0.25 mm厚的镀锌铁皮，支模前清理其表面水泥浆膜等杂物后并涂刷水溶性脱模剂。

7）井简制作。包括钢筋绑扎、模板支护和混凝土浇筑、养护等；模板与基础摸板相同，高度为2.5m，模板与已有井筒重合0.3 m，2 m内浇筑无砂混凝土，剩余0.2 m浇筑C20钢筋混凝土，无砂混凝土井筒和圈梁可一次浇筑完成，有利于提高混凝土工程进度，模板在混凝土强度达到设计值的75%后，方可拆模。

8）回填滤料或封底。大口井井筒浇筑一节后，为保证井水水质，井底采用适合含水层类别的反滤层进行回填，滤料层数为2～3层，每层厚200～300 mm，总厚度为600～1 000 mm(与含水层粒径成反比)；滤料应按不同规格过筛除泥，量方后分别堆放。

9）抽水试验。大施工结束后洗井，以壁净水清为结束。待水位恢复至静水位后进行抽水试验，抽水试验一般为一个落程，其降深必须大于含水层厚度的1／2～2／3，水位稳定延续时间不少于 8 h，同时应做好抽水试验、水位恢复、气温和水温的观测和记录；试验结束后取全分析和细菌水样各一组送检。根据试验资料和检验报告进行水质水量评价，编写成井报告。

通过理论计算，根据土地高程不同配置性能不同的潜水泵，单井可以达到如下指标：当单井吹水量为80 m3/h、每天灌溉20 t、连续灌溉12 d时，可有效灌溉32 hm2土地，经济效益、社会效益明显。2010年5月通过实践证明，所修建大口井均能达到上述指标。

大口井修建完成后，需完善供电及水泵配套设施，同时布置管道工程及蓄水池工程，管道工程每隔50 m布设出水口以方便管道附近土地的浇灌；在高程较高的位置设置蓄水池，方便较高土地的农作物点种及小范围土地的浇灌。

2 应用成果

2010年2—5月平阴县在洪范池镇大寨片区成功修建10眼无砂混凝土大口井，在解决该片区人畜用水同时增加灌溉面积320 hm2；2010年8—12月又在其他几个乡镇成功修建10眼无砂混凝土大口井，并配套管道及蓄水池工程。通过以上措施的实施，平阴县丘陵地区在解决群众生活用水的基础上新增灌溉面积640余hm2，增加群众种植效益576万元；同时通过创新工艺节约工程投资619.6万元，经济效益和社会效益明显。

3 建议

在无客水来源的丘陵、山区，当地下水位埋藏较浅、含水层渗透性较强，地质条件为第四系亚黏土夹砾石层、且砾石层较厚时，可采用大型机械设备利用大开槽与修马道相结合的施工方法修建无砂混凝土大口井，具有构造简单、施工方便、检修容易、造价低廉、使用年限长、容积大能兼起调节水量作用和机泵配套适应性强等优点，具有较好的使用价值和推广价值。

1）施工位置要根据经验选择在丘陵的谷底、山泉附近及水库边，同时配合对称四极电测深点和高电法剖面进行选择，以确定最优大口井的位置。

2）施工时间宜在冬春等旱季进行，以降低降水成本和施工难度；由于大口井多选在干枯河床、古河道地段、泉眼附近等地势低洼的地方，应尽量躲避雨季施工，以降低降水成本和施工难度。

3）根据所选大口井位置土质情况采用不同的施工方法。当所选大口井处在第四系松散层，涌水量不大，流沙层较薄的地方，当采用沉井法施工；当所选大口井第四系亚黏土夹砾石层、且砾石层较厚时，可采用大型机械设备利用大开槽与修马道相结合的施工方法修建无砂混凝土大口井。

4）多个大口井适宜同时开工，以便提高机械设备及模板的利用。

5）配套工程要齐全以便更好地发挥其效益。