摘要：南水北调工程方城段地下水位较高，地下水位高于渠道底板1.5～6m，主要存在形式为地层滞水和浅层承压水。高水位地下水的存在对渠道的开挖、基础处理、回填和衬砌施工均存在很大的影响，能否合理有效的、低成本的实现渠段全范围的降水施工，是工程施工成败的关键。项目部通过分析渠段地质条件、合理布置井点位置，采用自动抽水控制系统等方法，节约了成本，实现了较好的降水效果，值得在同类工程施工中借鉴和推广
关键词：降水井；线性工程；应用
1.工程概况
南水北调中线一期工程方城三标段位于河南省南阳市方城县境内，该标段主干渠桩号为138+551～145+651，全长7.1km，为全明渠段。
总干渠断面形式分半挖半填段和全挖方段，开挖深度5～11.5m，设计流量为330m³/s，加大流量为400m3/s。渠道过水断面呈梯形，设计底宽为18.5~20m，渠底高程131.19m～130.89m，渠道内一级边坡坡比为1：2.5～1：2.25，堤顶宽5m，设计纵坡为1/25000。
全段地下水位较高，地下水位高于渠道底板1.5～6m，主要存在形式为地层滞水和承压水，为保证渠道开挖、回填及渠道混凝土衬砌，降低地下水位在本工程施工中显得尤为重要。
2.水文地质情况
渠段多为粘性土、软粘土、下软质碎屑岩，地形较平坦，沿线有挖方段、填方段，渠道挖深2～9m，渠堤填高1～7m渠坡主要由al-1Q3粉质粘土，粉质壤土及有机质粘土组成。本渠段地下水位132.4m～136.1m，高于渠道底板1.5～5m，由于有机质土含砂较大，且分布于渠底，含水量大，易产生流变。
3.施工技术难点
本标段为线性工程，设计断面为梯形断面，地质构成复杂，且地下水位丰富，本次降水设计方案的主要技术难点在于：
（1）降水井平面布置问题：降水井若布置在渠道两侧截流沟边钻井深度很深，但电路、管路布置不受干扰，抽排方便；若布置在渠道中心，在水位线以上1m高程打井，钻井深度浅，但渠道开挖和渠底换填与抽排水管路存在交叉影响。降水井布置位置很重要，若不能合理布置将会对后续施工带来影响，且使降水费用增加。
（2）降水井间距及深度设置问题：降水井间距设置太密与其他工序施工工作面进行交叉，影响施工效率；降水井深度太浅，降水效果不明显，太深，可能会进入承压水地层，水量丰富，不易降低水位。
（3）降水工作对渠道土石方开挖、土石方填筑及渠道混凝土衬砌有重大影响，如降水达不到干地施工条件，将会影响标段的整体施工进度，故为本工程的技术难点。
4.降水方案的选择
经过对渠道设计断面及施工认真分析，我标段渠底宽度分18.5m和20m两种，根据降水半径，将井间距均设置为20m，同时结合地质勘测报告，比对了以下的两个施工方案：
优缺点：
方案一：将降水井布置在截流沟边，降水井直径Φ400mm，间距20m，深度根据每一段渠道地质情况进行确定，但需将水位降至建基面0.5m以下。
方案二：将降水井布置在渠道中心线上，从地下水位线以上一米位置开始打降水井，降水井直径Φ400mm，间距20m，深度根据每一段渠道地质情况进行确定，但应能保证将水位降至建基面0.5m以下。
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分析选择：
方案一：将降水井布置在截流沟边，由于降水井距渠道中心较远（50m左右），与渠底降水井深度相同的情况下，达不到降水效果，若将渠底部位水位降低到建基面以下0.5m，降水井深度是渠道中心降水方案中降水井深度的2倍以上，降水范围扩大，还会影响周边村民生活用水及农田机井水位；在渠道两侧同时布置，同时还需配备两台水泵，降水费用将会大幅增加。
方案二：将降水井布置在渠道中心线上，开挖至地下水位线上1m时，进行降水井施工，这样有利于大面积机械开挖，同时减少了降水井深度，仅需布置一台水泵，降水范围集中，且降水费用较低。
根据渠道设计断面、渠道水文地质情况及现场施工布置，为保证降水效果，且节约资源，确定降水井布置在渠道中心位置为最优方案。
5.降水井施工
（1）井点测量放线：根据建设单位提供的控制点，测量放线确定井点位置。然后在井位上先挖一个小土坑，深大约500mm，以便于埋管时灌砂。
（2）钻机就位时，必须保持平稳，不发生倾斜、位移，为准确控制钻孔深度，应在机架上或机管上做出控制的标尺，以便在施工中进行观测、记录。调直机架挺杆，对好井位，开动机器钻进、出土，达到控制深度后停钻、提钻，孔的成孔直径应达到550mm，保证管壁与井点管之间有一定间隙，以便于填充砂石，钻孔深度应比滤管设计安置深度低500mm以上，以防钻杆拔出时侧壁塌落。
（3）下放滤水管：安装井管时，井管垂直插入托盘的插口，用三个固定块分别绑附在井管上，使之井管居中，用3～4根竹蔑均匀的围在接头处，再用8号铁丝绑2～3道，使井管与托盘连接牢固。起吊托盘和滤水管，待兜底绳吃力后，将垫板抽掉后，再徐徐下降，把托盘和第一根井管送入钻孔内，至井管上口超出基台0.5米左右，停止下降，即开始安装第二根井管，如此往复，直至将井管下完。井管居中，不偏不斜，四周灌入滤料。离心砼管过滤部分应放置在含水层适当的范围内，接头对正，管口应高出地面0.3～0.5m。
（4）回填砂砾过滤层：在井点管与孔壁之间填灌砾石滤层，砾石粒径为10~30mm，杂质含量不得大于3%，以防止堵塞滤管。不得使用机械填充，以防分层和不均匀冲击井管。滤管应放置在井孔的中间，砾石滤层的厚度为75mm，以提高透水性，并防止土粒渗入滤管堵塞滤管。填砾石厚度要均匀，速度要快，填砾石中途不得中断，以防孔壁塌土。井点填砾石后，井口以下1.0m用粘土封口压实，防止漏气而降低降水效果。
（5）洗井：采用泥浆泵洗井直至洗清干净，直到流出清水为止。应逐根进行清洗，洗井应在下完井管填好滤料并封口后8小时内进行。
（6）安装潜水泵：首先将水管连接水泵，然后把潜水泵放入滤管，使水泵沉入至井底上0.5m位置。
（7）检查水管有无破损漏气。在正式运转抽水之前必须进行试抽水，以检查抽水设备是否运转正常，管路是否存在漏气现象。当试轴水运转一切正常后，整个抽水管无漏气现象，方可投入正常抽水作业。
6.水泵自动抽排控制
根据本标段水文地质情况，因降水井间距均为20m，井底高程均低于建基面以下5m，土质渗透系数及水位不同，因而每段渠道井内出水量有所不同，鉴于这种情况，根据出水量配备2吋、3吋、4吋水泵。经过试验，若井内出水量不能满足最小水泵抽水要求时，在水泵的配电箱内设置一个液位继电器自动控制系统，当井内水位降到低于水泵高度时，自动控制系统就会切断水泵电源，停止抽水，防止烧毁水泵，当地下水位涨过水泵高度后，液位继电器自动控制系统启动水泵继续抽水，弥补人工看护水泵的不足。
7.降水效果评价
通过对降水井位置的合理布置，降水效果明显，保证渠道开挖、回填及渠道混凝土衬砌进度，同时减少了降水井和水泵数量，水泵自动控制系统节约了电能资源，减少了人工控制难度，提高了工作效率，降低了工程施工成本。总之，降水井在南水北调梯形断面排水中成功应用，为以后类似条件施工积累了宝贵经、
论文作者:田勇
论文发表刊物:《基层建设》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/16
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