深井井点降水在沿海电站施工中的应用

李军锋/LI Jun-feng

（山东电力建设第三工程公司，山东 青岛 266100）

1 工程概况

我公司于2009年中标沙特拉比格2×660MW燃油电厂EPC总承包工程，该工程业主为沙特国家电力公司（SEC），由山东电力建设第三工程公司和东方电气集团的联合体为EPC总承包，中国电力工程顾问集团西北电力设计院为总设计单位。电站西临著名的红海海岸，为沿海平原地貌，表面是由砂土和珊瑚碎片组成，厚度大约在5～6m，地下水位线在3.5～4.5m之间变化。其中主厂房A列地下水位到自然地面标高4.49～3.93m,B-C列地下水位到自然地面标高4.47～3.96m。C-17号钻孔地下水位到自然地面标高4.28m，抽水试验钻孔深度为12m，渗透系数为K=1.03×10-3m/s=89m/d。

2 降水方案设计

根据设计院的设计方案，主厂房基础埋深为7m。根据现场的水位情况，主厂房区域基础施工的降水深度将为3.5m左右。查阅施工手册及相关资料，深井井点具有排水量大、降水深(15～50m)、不受土质限制、技术可靠等特点，适用于地下水丰富，基坑深，基坑占地面积大的工程地下降水。结合现场的实际情况，确定采用深井井点进行大面积深层降低地下水位的降水方案。各类井点的适用范围见表1。

表1 各类井点的适用范围

降水方案应达到以下目标：合理选择基坑降水井井位与降水量，使坑内水压力至少低于开挖底板；合理选择抽水井数量使施工成本最低；合理制定运行方案使开挖期间以最少的抽水量保证基坑与环境最大限度的安全。

根据现场的布置情况，井点埋设在距基坑开挖边线外3m处比较合适。根据本项目总平面图确定井点降水区域为237m×173m（a×b）的不规则范围内，实际降水面积大约34 600m2。

2.1 基坑总涌水量计算

2.1.1 总涌水量按照完整井计算

式中 H— 含水层的厚度，测量取14.36m；

S— 抽水井的水位降深，根据C17号孔来算，取S=2.7m；

K—土的渗透系数，取K=89m/d。

R0— 降水影响半径，R0= =193m;— 基坑等效半径，r0=0.29(a+b)=118.9m。

根据上述公式及取值，计算基坑总涌水量Q1=20 394m3/d。

2.1.2 基坑总涌水量按照非完整井(图1)计算

式中 L—井点过滤器长度，L=6m；

图1 潜水不完整井

S与H0的关系如表2所示。

表2 S与H0的关系表

根据上述表格关系，运用插入法，

计算可得基坑总涌水量Q′=13 960m3/d。

两者取大值Q=20394m3/d。

2.2 单井抽水量计算

根据阿布拉莫夫公式

式中 r——过滤器半径，r=0.15m;

计算可得q=1041m3/d。

2.3 降水井的数量

n=1.25Q/q=24.49,取整数，n=25口。

2.4 降水井的井距

a1=L1/n=787.4/25=31.5m。（考虑如果水量过大，间距一般控制在25～28m以内，可适当增加井的数量,取井距为25m。）

L1为周长，经测量取787.4m。

2.5 井点埋设深度计算

f——井点管总长度，m；

h—— 露出地面的高度，一般按安装方便原则取0.3m；

H——地面至基底的深度，H=7m；

i—— 水力坡度，在降水井分布范围内宜为

1/10～1/15,本工程取0.1；

2.6 抽水泵的选用

依据单井抽水量计算得q=1 041m3/d=43.38m3/h。

群井抽水单井干扰抽水量要远小于单井抽水能力，经验上干扰抽水量为单井出水能力的1/2左右，取单井干扰抽水量为q1=25m3/h。

水泵抽水量的选择一般为理论抽水量的一倍以上，拟选用抽水量大于50m3/h，扬程大于20m的潜水泵。

3 方案施工

3.1 工艺流程

井点测量定位→挖井口→钻机就位一钻孔→回填井底砂垫层→吊放井管→回填井管与孔壁间的砾石过滤层→洗井→井管内下设水泵、安装抽水控制电路→试抽水降水井正常工作→降水完毕拔井管→封井。

3.2 钻 孔

钻孔方法采用回转钻进，钻孔过程中应注意下列事项：①孔口上部土层如果不稳定或易坍塌时，须在孔口安装合乎要求的保护口管；②钻口保持垂直，倾斜度应不大于孔深5‰，钻孔直径应考虑滤水管直径D和滤砂层的厚度；依据抽水期间的沉淀物可能沉积的厚度，适当加深钻孔深度；③钻孔过程中根据地质情况控制泥浆的比重、含砂量和粘度，井孔内的泥浆应经常灌满，不低于孔口的套管顶面，当孔内发生故障时（如坍塌）应根据具体情况适当调整泥浆指标。钻进过程中应取样并记录有关水文地质资料；④钻孔至设计要求深度后，应检验井深及深井直径，以便为放入滤水管创造条件。

3.2.1 埋设滤水管及施工滤砂层（图2）

图2 管井剖面图

1）滤水管按设计要求逐根沉入钻孔内，最低一根管子应安装井管找中器一个，外径比钻孔直径小2～5cm。滤水管下沉完毕后，井管露出地面约30cm高度，用水平仪检查校正管口位置。滤水管之间可用焊接的方式对接，破损、弯曲的不宜使用。

2）滤水管全部下沉完毕后再次调整泥浆比重，并立即在井管周围均匀灌填砂滤料至井管顶口以下2～2.5m。该深度待抽水后再用一般粘性土封口填实。在填砂之前将滤水管口封住，防止杂物掉进管内。

3）滤水管埋设完毕后将钻孔及安装全过程中有关地质情况，滤水管的种类、规格、数量、位置及安装情况，实际滤砂层颗粒级配及回填数量等分别做好记录并资料存档。

3.2.2 洗 井

清洗的目的主要是破坏泥浆护壁，达到恢复原土的渗透性，使地下水容易进入滤水管。采用泥浆泵将井管内泥浆水抽出来，使井管内泥浆含量不得超过5‰，否则会因泥砂沉淀太厚而使井管抽水深度减少，与降水不利。

3.3 操作要点

1）定位准确，根据设计的井位，准确定出各井位置并做好标记。

2）井管钻孔直径为500mm，钻孔深度20m，滤水管采用直径为300mm铸铁管。用泥浆护壁，孔口设置护筒，并在一侧设泥浆池，泥浆的比重要求达到1.05～1.25。

3）成孔后立即清孔并安装滤水管，滤管部分应放置在含水层内，并在井管与孔壁间填充砾石滤料。

4）水泵安装后做一次全面细致的检查，合格后进行试抽水，满足要求后转入正常工作。每天观测井中地下水位变化，作好详细记录。

3.4 安全与环保要求

1）基坑周围井点应对称布置、同时抽水，不可随意关停水泵，现场专职人员24小时值班。

2）每台水泵应配置一个独立的控制开关，主电源线路沿排水管路敷设。定期检查电缆密封的可靠性，不得有接头、破损，以防漏电。现场准备备用柴油发电机一部，备用水泵1台，确保出线故障时及时更换。

3）加强水位观测，使靠近建筑物的深井水位与附近水位之差保持不大于1.0m，防止建筑物出现不均匀沉降。

4）泥浆必须排入泥浆车及时运出场外，严禁随地排放。

5）抽出的水不可直排入海，以免污染海水和海岸。现场需有沉淀池，抽出的水要先排到沉淀池，经沉淀并到指定实验室检测合格后才可排入到海中，沉淀池中的水质要定期抽检，可以每3～4周抽检一次。

按照上述方案，开始抽水后每天定时详细记录降水情况。第12天开始水位就已经降到主厂房基础最低处以下并可以保持，有力的保证了主厂房基础的施工进度和施工安全。此方案先进科学、经济合理，为沿海地区的大型建筑物深基础开挖、施工提供了借鉴和参考，具有良好的推广价值。该项目的烟囱基础施工降水采用了同样的方案，结果也是非常的成功。

[1] 姚天强，石振华．基坑降水手册[M]．北京：中国建筑工业出版社，2006.