深井降水抽水试验方案

引航道深井降水抽水试验方案

一、工程概况

引江济汉工程是一条引长江水到汉江的特大型干渠，是南水北调中线一期工程的一个组成部分。通航工程是结合引水干渠建设沟通长江、汉江中游航线的一项航运工程。工程所在地位于江汉平原中偏西北部，从长江荆江河段引水到汉江兴隆河段，地跨荆州、荆门、潜江三市。

引江济汉通航工程依托于引江济汉干渠，两端另辟有进出口和引航道。进出口处分别布置一座Ⅲ级船闸，船闸最大通航船舶为2×1000t级船队。

引航道进口在长江左岸的荆州市李埠镇龙洲垸，与引水干渠取水口相邻，相距1500m，引航道下游端与引水干渠于设计里程桩号K2+300处汇合。

二、岩土工程条件 1、水文地质

工程区位于长江的一级阶地，主要有两个含水岩组，上部为全新统粘性土相对隔水层，下部为粉细砂、砂卵石孔隙承压水含水岩组。

（1）全新统粘性土相对隔水层：

主要分布于上层粘性土中，包括粘土、粉质粘土及淤泥质粘土及粉土，含水层厚度一般为2～5m，水量不丰富，地下水埋深一般较浅，多为1.8～3.5m，局部地带在某一时段（一般为丰水期）具有弱承压性和弱透水含水性，粘土渗透系数一般为2~3m/d，重力给水度0.3，粉土渗透系数一般在0.061~0.182m/d，平均0.108m/d。其补给来源主要为大气降水的入渗直接补给和长江丰水期河水补给，随季节性变化，雨季水位升高，旱季潜水排泄于长江之中，水位随之降低。排泄途径主要为蒸发和补给河湖水。受含水层分布不稳定及地形地貌的影响，其迳流条件较复杂，迳流方向各异。

（2）上更新统孔隙承压水含水岩组：

主要赋存于下部的粉细砂、砂砾石层中，埋藏于相对隔水的粘性土层之下。含水层厚度随下部砂层及砂砾卵石层的厚度不同而不同，多大于30.0m。其顶板埋深多为5～15m，含水量丰富。承压水的补给来源主要是长江水及上部地表潜水的越流补给。排泄途径主要是枯水期渗入长江和越流补给上部潜水。其承压性随长江水位的影响而变化，随长江水位的升高而增大，距长江由近至远，承压性逐渐降低，水力坡度约为0.07%。

2、地层及物理力学指标

上游引航道沿线地形平坦，开阔，地形多经人工改造为农田，地势略有起伏，分布高程36.80～40.10m，根据设计资料将地层划分为如下：

①层素填土：其成分以粉质粘土为主，褐黄-灰黄色，稍湿，可塑～硬塑状，密实度不均匀，表层含植物根系，层厚0.5～1.0m。

②-2层粉质粘土（Q4al）：呈灰褐色、黄褐色，饱水，多数呈软塑～可塑状，质地细腻，具腥臭味，该层分布普遍。顶板埋深0.5～1.0m（高程36.083～39.155m），分布厚度4.5～19.5m。

②-3层淤泥质粉质粘土（Q4al）：呈灰色，饱水，呈流塑状，具腥臭味，呈透镜式不连续分布，一般厚度1.4~2.2m，在接近长江附近的地段有厚度超过3m的分布层，其余主要零星分布于龙洲垸船闸以南至长江一带的农田中。

③层粉土（Q4al）：灰褐色，饱水，夹薄层粉砂、粉质粘土，不均质，密实，风干易散体，顶板埋深5.1~19.0m（高程18.533~32.147m），一般层厚1.5～4.0m。

④层粉细砂（Q4al）：灰褐色、青灰色，饱和，稍密～中密，颗粒较细，含较多云母碎片。顶板埋深7.2~23.0m（高程14.155~30.047m），一般层厚1.9～12.3m。

⑤层卵石（Q3al+pl）：多呈灰褐色、杂色，饱和，结构密实，间夹粉细砂层，卵石磨园度高，多呈次圆状，分选性较好，磨园度较好。其主要成分为石英和砂质岩，其粒径一般为2～6cm，少数为8～10cm，约占总量的30%～50%，顶板埋深14.0~27.0m（高程10.553~22.694m）。据钻探揭露该层在本区内均未见底。

3、主要工程地质问题

（1）开挖边坡问题

引航道开挖后，航道坑壁出露的地层自上而下大致为①层素填土、②-2层粉

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质粘土、（航道东侧部分区域有②-3层淤泥质粘土）、③层粉土和④层粉细砂。其中②-2层粉质粘土、④层粉细砂厚度较大，土层高度分别约为5.0~18.0、4.0~13m。粉细砂易产生流动，因此航道边坡开挖严格按照设计要求以1:3的坡度进行开挖，发现有坍塌等情况的坑壁应根据坑壁土体特征可采取支护措施。

（2）基坑涌水涌砂及渗透变形问题

航道底部土体由中等－强透水等级粉细砂和卵石构成，所含的承压水对基坑开挖产生极大的影响。承压水的水头压力能顶裂或冲毁基坑底板，造成突涌现象。基坑突涌将会破坏地基强度，并给施工带来很大的困难，因此，必须采取降水措施。

三、抽水试验方法 1、试验目的

(1) 确定含水层的水文地质参数：主要为渗透系数K、影响半径R等。 (2) 通过测定井孔涌水量及其与水位下降（降深）之间的关系，分析确定含水层的富水程度、评价井孔的出水能力。

(3) 为降水工程设计提供所需的水文地质数据，如影响半径、单井出水量、单位出水量、井间干扰出水量、干扰系数等，依据降深和流量选择适宜水泵型号。

(4) 确定水位下降漏斗的形状、大小及其随时间的增长速度；直接评价降水工程的涌水量。

(5)确保地下水静止水位降至基坑开挖面以下不小于0.5m的降水实施方案

2、降水井施工工艺流程

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测量、放样孔位、验收 钻机就位对中整平 钻进、成孔 终孔 井管进场质量验收 井管焊接 质量验收 下井管 围填砂砾 填充粘土球

放泵抽水 洗井 图1：降水井施工工艺流程图

3、抽水试验孔及观测孔的选择

如附图，选择2、3号井为试验井，单井抽水试验选择2号井为抽水主井，3号井为观测井。

4、水井施工

4.1成井

成井施工设备：采用两台CZ-150型冲击钻。 计划成井深度及孔径：40m、φ500mm

成井工艺：井口埋设护筒（护筒φ600mm，长3.0m，埋设深度约2.8m）,采用CZ-150型冲击钻冲击成孔，考虑在卵砾层中成孔时的井壁稳定，冲击成孔

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过程中拟采用泥浆护壁，当一个回次冲击约2m时采用捞渣桶或泥浆泵清理孔底於渣，如此反复，直至成井深度达到设计要求。 4.2 井管选择及安装

井孔施工完成后进行下一步工序：井管的安装

井管的选择：拟选用φ300mm、壁厚≥3mm的无缝钢管作为井管使用，各类型水井的井管结构如下表1：

降水井和观测井的井管结构数据 表1 井管长井的类型 度(m) 抽水井及观测33 井 过滤管孔眼的加工，根据《供水管井技术规范》（GB50296-99）及场地的地质条件，网眼设计规格可选为：单个孔眼缝直径16-18mm，各孔眼中心距为40mm，孔隙率≥15%，梅花形布设。滤管外用80目的尼龙网包缠2~3层。

井管的安装：采用起重设备分节安装，安装前第一节井管底部用5mm厚圆钢板(或混凝土塞)封底，两节井管间用电焊焊接，焊接时要确保两节井管对齐且在同一轴线上，下沉井管时用对中器定出井孔中心，确保井管居中，井管安放到设计位置后固定，进行填砾及管外封闭。 4.3 填砾及管外封闭

井管安装完后应及时进行填砾。

滤料的选取：滤料规格为1-3mm，成份为粗砂及细砾，磨园度要好，其不均匀系数应小于2。

滤料填设厚度及高度：滤料填设厚度为100mm，填设高度应大于滤管高度

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实管长度(m) 滤管长度(m) 滤管位置（m） 滤管标高（m） 从 到 从 到 19 14 19 33 19.0 5.0 0.5m。

封孔：井口下至滤管以上0.5m用风干粘土球（直径3～5cm）止水。

37.5水井结构示意图实体管止水填料19.0过滤管填砾料5.0

图2降水井结构示意图

4.4 洗井

下管填砾后，及时进行洗井，采用间断抽水或活塞洗井法，直至水清、砂净，可能持续时间2~4小时，直至含砂量小于1/10万（重量比），并及时观测静止水位。

5、抽水试验方案

5.1抽水试验方法

拟采用承压非完整井稳定流抽水试验的方法，进行两次降深的抽水试验； 5.2 涌水量及水位变化

在稳定延续时间内，涌水量和动水位与时间关系曲线在一定范围内波动，而且没有持续上升或下降的趋势。当水位降深小于10m，水位波动值不超过5cm，一般不应超过平均水位降深值的1％（以最远观测孔的动水位判定），涌水量波动值不能超过平均流量的3％。 5.3 观测频率及精度

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(1) 水位观测时间在抽水开始后第1、3、5、10、20、30、45、60、75、90min进行观测，以后每隔30min观测一次，稳定后可延至1h观测一次。水位读数在抽水井中精确到厘米（cm），在观测井中精确到毫米（mm）；

(2) 涌水量观测应与水位观测同步进行；水表读数应准确到0.001 m3； 5.4恢复水位观测要求

停泵后立即观测恢复水位，观测时间间隔与抽水试验要求基本相同。若连续3h水位不变，或水位呈单向变化，连续4h内每小时水位变化不超过1cm，或者水位升降与自然水位变化相一致时，即可停止观测。

试验结束后应测量孔深，确定过滤器掩埋部分长度。淤砂部位应在过滤器有效长度以下，否则，试验应重新进行。

四、抽水试验资料整理及参数确定

1、试验期间，对原始资料和表格及时进行整理。试验结束后，进行资料分析、整理，提交抽水试验报告。

抽水试验提交抽水试验综合成果表，其内容包括：水位和流量过程曲线、水位和流量关系曲线、水位和时间(单对数及双对数)关系曲线、恢复水位与时间关系曲线、抽水成果、水质化验成果、水文地质计算成果、施工技术柱状图、钻孔平面位置图等。 2、抽水试验求参方法

计算方法：按稳定流承压非完整井考虑。 计算公式：

S

0.366nQi(lgRlgri)MKi17

式中：S——承压水降深； K——含水层渗透系数； M——含水层厚度（取值50m）；

Qi——单井抽水量（1200和2400m3/d两种）； R——抽水影响半径（取值200m）； ri——任意点距抽水井的平面距离（m）。

由于基坑平面形状为长条形，不宜采用大井法估算涌水量，因此本方案以设计降深要求作为控制原则，利用“天汉软件”进行多种井位与流量情况下的试算，以确定最合理的降水方案。 3、报告提纲

（1）前言（目的及意义）：目的及意义、试验完成情况、存在问题及解决方法。

（2）气象与水文条件：

a.气象条件：气温、降水等； b.水文条件：流量、水位等。 （3）抽水试验观测：

a.观测内容：水位、流量、水温； b.观测方法及工具、精度及要求； c.观测记录成果。 （7）结论及建议。 （10）附图附表：

a.抽水试验平面位置图； b.抽水历史曲线图；

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c.水位、流量观测记录表；

五、设备及材料清单

拟投入项目使用的设备及材料

序号 设备名称 钻机 钢护筒 深井泵 型 号 CZ-150 φ600mm 100m3/h 数 量 2台套 4个 3台 单井用量 1台套 1个 1台 50m 50m 1个 1付 16付 50套 20m 20m 约4m3 约60 m2 约30Kg 备 注 长3.0m 电机功率18.5KW 井泵厂家配 每孔3m/根×12，1m/根×1,井泵厂家配 1 设2 备 3 4 泵5 井6 设7 备8 及9 配10 件 11 12 井13 及14 井15 管16 结构17 材料 18 其19 它 3防水电缆 100m/h泵用 50m×3 泵管 弯头 夹板 垫片 镙丝 二级配电箱 三级配电箱 100m/h泵用 100m/h泵用 33150m 3个 5付 井泵厂家配 井泵厂家配 井泵厂家配 井泵厂家配 每台套可安装6个水泵电源接口 壁厚≥3mm,可用φ243mmID PVC管替代 壁厚≥3mm,可用φ243mmID PVC管替代 3100m/h泵用 16付×3 φ300mm φ300mm 1-3mm 80目 16# 50套×3 1台套 1台套 120m 120m 25 m3 360m2 180Kg 井实管 滤管 滤料 尼龙网 铁丝 钢筋 φ6.5mm 85Kg 约13.5Kg 电焊机 焊条 BX-400 φ3.2mm 1台 3箱 1台 0.5箱 9

20 21 水表 水位计 4吋 3块 5个 1个 六、质量保证措施

降水工程开始现场应由项目经理、技术专业人员负责开展各项工作，并配备电工、水泵工、水位观测工等值班人员，负责人员应制定出工作计划与程序，对降水资料及时分析，用以指导降水中的各项工作。

材料的质量、规格符合要求，并到位后方可开工。钻机安装要平正牢固，开孔不得偏离井位点。井深、井径要达到设计要求。终孔后，下管前，投料成井必须经有关人员验收。成井后应按要求进行水泵设备安装，并试抽洗井。单井出水量应达到设计要求，含砂量不大于1/10万。

为了使降水设备正常运转应保证足够的供电电源，宜配备发电机等供电设备，以保证停电时在10分钟内发电供电。其它设备用电不得干扰降水用电或串入降水供电线路内用电。为保障水泵运转和正常使用，对电机设备要配有补偿保护装置。为保障水泵运转和正常使用，对电机设备要配有补偿保护装置。

整个抽水维持期内，应当根据施工状况，进行信息法管理，确保以最适当的排水量，达到基坑具有干燥的作业空间和稳定，严禁随意开启或关闭水泵。

妥善保护降水设备、供电线路，避免行车碰撞碾压，排水渠道要保持畅道，不得向渠道内倾倒垃圾及堆放物品。不得损坏降水设施。

作好各项记录，确保各抽水、排水和供配电系统的正常运行，发生设备等故障和基坑险情时，能及时排除。

配备备用深井泵等降水用设备，发生设备故障时，及时更换修理，使用备用设备，保证工程降水工作不会发生中断。

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施工完毕后，根据设计要求封堵井孔，并加焊封口钢板。

七、安全与文明施工措施

1、安全生产管理措施

(1)建立以项目经理为组长，专职安全员为副组长，专业工长和施工队班组长为组员的项目安全生产领导小组，在项目形成安全管理体制。

(2)、自项目经理至施工班组等各级人员分级签订《安全生产合同》，使职责与利益挂钩。

(3)、落实入场安全教育制度，针对各施工阶段安全工作特点，定期进行安全技术交底。

(4)、落实安全检查制度，定期不定期组织检查现场安全生产情况。 2、现场用电安全

施工现场临时用电严格遵照安全用电规定，合理布线，做好接零接地。重点注意以下问题：

(1)、现场施工用电执行一机、一闸、一漏电保护的“三级”保护措施。 (2)、机械设备必须执行工作接地和重复接地的保护措施；必须采用“三相五线制”。

(3)、电焊机上要有防雨盖，下铺防潮垫；一、二次电源接头处要有防护装置，二次线使用接线柱，一次电源线采用橡皮套电缆或穿塑料软管，长度不大于3米。

(4)、手持电动工具都必须安装灵敏有效的漏电保护装置。

(5)、现场用高、低压设备及线路，按编制的平面布置图安装和埋设，禁止使用破坏或绝缘性能不良的电线，严禁电线随地走。

3、机械安全防护

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(1)、各种机械要定机定人维修保养，保证机械运行正常。 (2)、施工现场各种机械要挂安全技术操作规程牌。 4、安全检查和处理

(1)、班组每天进行班前活动，落实安全技术交底。并作好当天工作环境的检查，做到当时检查当日记录。

(2)、项目经理带队每星期一组织一次本项目安全生产的自查，奖优罚劣，及时整改。

5、现场文明施工管理措施

(1)、严格按照施工平面布置图堆放原材料、施工机具及料具并挂牌堆放整齐。

(2)、现场做到工完场清，余料要堆放整齐。

(3)、现场机械必须按施工平面布置图进行设置与停放。 (4)、机械设备应洁净，标识明确。

(5)、建筑和生活垃圾集中堆放、集中搬运。

(6)、伙房要经过防疫卫生部门审批，内外要整洁，炊具用具必须干净，无腐烂变质食品，生熟食分开操作，做到无蝇、无鼠、无蜘蛛网。施工现场设茶水桶，做到有盖加锁配杯子，有消毒设备。

(7)在全施工过程中，严格控制噪音等对周边环境的污染。夜间不间断施工时，应向工程周围居民作好解释工作。

(8)由于施工场地特殊，在施工时，应设置“岛式”围挡，围挡设置整齐干净，同时设置警示牌，警示灯。

八、进度计划

抽水井和观测孔6天，抽水试验7天，共计13天。

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九、附：《抽水试验用表》

抽水孔安装记录表

名称 套管 连接管 过滤器 沉淀管 直径（mm） 长度（m） 顶端深度（m） 底端深度（m） 备注 记录： 校核： 年 月 日

观测孔安装记录表

项目 孔口高程（m） 管口高程（m） 孔 径（m） 过滤器内径（mm） 过滤器长度（mm） 过滤器顶深度（m） 过滤器底深度（m） 至抽水孔距离（m） 观测孔1 观测孔2 记录： 校核： 年 月 日

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观测孔水位记录表

孔口高程 （m）

时间 日 时 孔内水深（m） 分 水位降深（m） 时间 日 时 孔内水深（m） 分 水位降深（m） 记录： 校核： 年 月 日

抽水试验看孔观测记录表

孔口高程 （m）

时间 日 时 分 孔内水位 动水位（m） 降深（m） 出水量 水表读数（m） 出水量（m） 33备注 记录： 校核： 年 月 日

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基本技术资料记录表

孔号

记录： 校核： 年 月 日

孔口高程（m） 孔深（m） 孔径（mm） 类型 水位深度（m） 含 水 层 顶板深度（m） 底板深度（m） 厚度（m） 止水深度（m） 岩性 类型 过滤器孔隙率 孔眼直径 过 网型网号 滤 填砾直径（mm） 器 填砾厚度（mm） 填砾高度（mm） 过滤器长度（m） 测压顶端深度（m） 管 底端深度（m） 设 备 水泵名称 水泵型号 吸水管直径（mm） 吸水管深度（m） 动力 水位计 流量计 15

上游引航道（K0+800~K1+270）基坑开挖平面布置图