降水试验方案.doc

中国水利水电第七工程局有限公司南水北调中线工程潮河段二标项目部 【合同编号：HNJ-2010/CH/SG-002】
鲁山南1段渠道降水试验方案
一、 工程概况
南水北调中线一期工程总干渠鲁山南1段工程位于河南省平顶山市鲁山县境内，起点桩号215+811，终点桩号229+262，总设计水头差0.72m。
渠道为梯形断面，明渠全长13.095km，渠道底宽度为19.5m～24.5m，渠底高程为126.89m～126.17m，渠道内边坡坡比为1:2～1:3，渠道纵坡降为1/25000。全渠段采用混凝土衬砌，渠坡厚度10cm，渠底厚度8cm。混凝土衬砌强度等级为C20，抗冻标号F150，抗渗标号W6，全渠段采用复合土工膜防渗。
二、 工程地质与水文地质
鲁山南1段渠道沿线地貌形态以低矮的垄岗与河谷平原交替分布为特征，在桩号222+111以前以垄岗地貌为主，地形起伏较大；在桩号222+111以后为山前冲洪积扇与冲洪积倾斜平原，地形相对平坦。
工程区内地层岩性以粉质粘土、粉质壤土、砂砾卵石、粘土岩、泥灰质粘土岩、砂质粘土岩、粉砂岩和砂砾岩为主。渠道地表至渠底板以下5m深度范围内的地层结构可划分为岩体结构、土岩双层结构和土体结构3个大类、13个亚类，其中岩体结构段累计长0.55km；土岩双层结构段累计长5.485km；土体结构段累计长7.178km。
因此，结合本工程实际情况，以及进度计划安排、施工技术要求，本标段主渠道降水拟采取管井法进行井点降水，沿渠道两侧布置。
三、 编制依据及试验目的
3.1编制依据
1、招标文件提供工程地质及水文地质资料；
2、南水北调中线工程鲁山南1段实际地形及地质条件；
3、《水利水电工程钻孔抽水试验规程》(SL320-2005)。
3.2试验目的
1、通过抽水试验施工，选取合适的井型结构等有关抽水井的参数。
2、通过抽水试验了解含水层富水性、查明含水层的地层结构、复核含水层的渗透系数。获取本地段综合地层渗透系数K，影响半径R等。
3、确定单井出水量、干扰情况下的出水量，预测基坑降水的实际涌水量，并根据涌水量和降深之间的关系选择合适的基坑降排水方案及降水深度及井间距。
四、试验方法
4.1.抽水井及观测井的设计与布置
根据工程要求及现场条件，在渠道左右岸共布置10眼试验管井，进行多孔抽水试验。10眼井根据试验的需要，在不同的阶段分别作为抽水孔或观测孔使用。
水井设计：井深30m，井内径400mm，外径500mm,孔径600mm；过滤器采用无砂混凝土滤水管。（试验井点布置位置见附图）
4.2．抽水试验的方法
非稳定流抽水试验是对1#、4#井进行抽水，其它井作为观测孔进行的抽水试验；多级泵量试验性抽水是通过调整1#井抽水量对1#井进行抽水，其它井作为观测孔进行的抽水试验。具体观测情况见下表：
抽水试验方法表
抽水井
观测井
观测内容
1#
2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#、9#、10#
水位降深、出水量、多级泵量抽水、回水时间
1#、9#
2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#、10#
水位降深、出水量、回水时间
1#、4#
2#、3#、5#、6#、7#、8#、9#、10#
水位降深、出水量、回水时间
1#、7#
2#、3#、4#、5#、6#、8#、9#、10#
水位降深、出水量、回水时间
抽水设备采用电潜水泵，电源而采用当地电源，出水量测量采用水表；水位观测采用自制水位计。抽水主井和观测孔的水位使用自制水位计量测，在量测前分别对各个观测井井口高程进行了校核，现场由一名指挥人员专门负责计时和发布观测指令，抽水主井和观测井的各次观测同一时间进行，基本消除了时间差的误差。
1、静水位观测：正式抽水前，观测静止水位。并作记录。
2、动水位、出水量观测
对抽水井、观测井水位的观测在正式抽水试验开始后第1、3、5、10、15、20、30、60分钟各观测一次，以后每隔30分钟观测一次，直到水位稳定。
3、恢复水位观测
抽水试验结束或中途因故停泵，需进行恢复水位观测。观测时间间距为：1分、3分、5分、10分、15分、20分、30分，以后每隔30分钟观测一次，直至完全恢复，观测精度要求同稳定水位的观测。
4、稳定水位观测
5、抽水试验现场资料整理
抽水过程中，及时进行资料整理（抽水主井和观测井地下水历时曲线，Q—S曲线，S—t曲线和S—lgt曲线等），以便发现问题，及时解决。
4.3.工作流程
钻机就位→钻孔→成孔清孔→下井管→填砾料→洗井→试抽水→正式抽水→记录→试验成果报告。
4.4.试验步骤
1、钻机就位：按照选定的抽水井和观测井的孔位（参见附图），架设钻井机具，并做好施钻前的准备工作（如井管、砂砾料的采购等）。
2、钻进清孔：钻进前量好钻具总长度，精确计算出机上余尺，控制钻进深度。钻进中要对地层进行描述，明确含水层的确切层位和岩性。钻孔严格控制井孔垂直度（α≤1％），保证井孔孔径上下一致。钻孔完成后及时进行清孔，清除孔内余土，保证孔底高程达到设计标高。
3、下井管：井管应平稳入孔，以免脱落，为了保证井管不贴靠在井壁上，使井管外有一定的填砂砾宽度，在井管上下各加一组扶正器，保证井管外侧的填砂砾间隙。下管要准确到位，自然落下，不可强力压下。下好井管后，校正井管使其居中并临时固定。
4、填砂砾料：井管固定好后，在井管外侧回填砂砾料。
5、封口：为了防止上部泥浆及降水直接流入砂砾料内影响成井质量，在砂砾料灌填结束后，在井口外围区域回填粘土进行封口。
6、洗井
洗井采用活塞和空压机联合洗井方法，洗井要求达到井内出清水，基本不含砂为止。
7、下泵试抽
洗井结束后，待水位恢复再按设计位置下沉水泵，下入位置宜在井管下半部分即8-10m深的位置，以保证足够的降深。试抽前，先连接好排水管道及电源线路，试抽3个小时，测定抽水井内水位及观测井内水位变化，等水位恢复后，进行正式抽水试验。
8、抽水需要每天派人24小时现场值班，并按下表格式做好抽水记录。
非稳定流抽水试验
井号
用途
孔口标高（m）
静水位标高（m）
静水位埋深（m）
水位降深（m）
出水量（m3/d）

抽水井

抽水井

观测井

观测井

观测井

稳定流抽水试验2#抽水井抽水试验基本数据表
项目
单位
降 深 次 序
备注
1
2
3
静止水位埋深
m

静止水位高程
m

动水位埋深
m

动水位高程
m

抽水开始时间
d、h、min

抽水结束时间

抽水延续时间
h

降深(S)
m

流量(Q)
m3/h

单位涌水量(q)
m3/h·m

稳定流抽水试验各观测井降深（m）情况表
抽水次序
1#
2#
3#
4#
5#
6#
第一级降深

第二级降深

第三级降深

4.5.数据分析
根据记录数据依据《建筑施工计算手册（第二版）》第三章中土的渗透系数计算公式进行计算，见下式：
K=0.73Q（lgr1-lgr）/(h12 -h2)=0.73Q(lgr1-lgr)/(2H-S-S1)(S-S1)
式中 K-渗透系数（m/d）；
Q-抽水量（m3/d）；
r-抽水井半径（m）；
r1-观测井至抽水井的距离（m）；
h-由抽水井底标高算起完全井的动水位（m）；
h1-观测井的水位（m）；
S-抽水井的水位降低值（m）；
S1-观测井的水位降低值（m）；
H-含水层厚度（m）。
4.6试验成果报告
将现场采集的数据进行了汇编，包括：稳定流及非稳定流抽水试验：抽水孔水位观测记录、观测孔水位观测记录、流量观测记录、水位恢复记录等。根据现场资料整理绘制Q-s曲线、s-t曲线、s-lgr及h2-lg(1+tk/Tt)曲线等。通过试验取得计算参数的原始资料，包括钻孔柱状图等，再依据试验数据计算出渗透系数、降水半径等试验成果，将试验成果编写试验报告上报至监理单位。
五、资源配置
5.1设备及物资配置
试验设备配置表
序号
名称
规格
数量
1
反循环钻机
FZX
1台
2
潜水泵
15m3/h，扬程30m
4台
3
自制水位计

2组
4
水表

2块
5
计时器

9个
5.2人员配置
技术管理人员3人 普工10人
六、试验日期
计划于2011年4月20日～2011年4月22日完成非稳定流抽水试验、多级泵量试验性抽水、稳定流抽水试验等工作。
七、保证措施
7．1技术保证措施
1、钻机基础牢固平稳，磨盘水平“三点一线”，（孔位、磨盘、大钩成一垂线）。
2、钻孔严格控制井孔垂直度（α≤1％），保证井孔孔径上下一致。
3、为保证数据真实可靠，在测绳下端部系上浮球，确保测绳下端部正处于水平面。
4、严格按照方案要求的时间间隔进行数据采集。
5、安排人员24小时值班，正确如实记录所需要数据填写记录表格。
7.2安全保证措施
1、施工现场严禁私拉乱接电源，非电工不得从事电气作业。
2、现场的照明线路必须绝缘良好，布线整齐且应相对固定，并经常检查维修，照明灯悬挂高度应在距离地面2.5m以上，经常有车辆通过之处，悬挂高度不得小于5m。
3、行灯电压不得超过36v，在潮湿地点工作时，行灯电压不得超过12v，行灯必须带有防护网罩。
4、水泵电源线路不得破损，裸露线芯，以及接近热源和直接绑在金属构件上。
5、施工现场电气设备和线路（包括照明等）应配装触电保护器，以防止因潮湿漏电和绝缘损坏引起触电及设备事故。
6、钻机平台必须平整坚实牢固，满足最大负荷1.3～1.5倍的承载安全系数，钻架脚周边一般情况要保证有50～100cm的安全距离，临空面必须设置安全围栏。
7、必须严格遵守先立钻架后装机，先拆机后拆钻架，立架应从下而上，拆架从上而下的原则。

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