南水北調中線一期工程天津幹線工程廊坊市段工程
tj4-3標降排水施工專項方案
合同編號：zxj/sg/tjd-006
批准校核
編寫中水五局南水北調天津幹線tj4-3專案部
二○一○年四月
1、編制依據
1.1、《南水北調中線一期工程天津工程西蒙特內哥羅進口閘至有壓箱涵段、保定市2段、廊坊市段工程第三施工標段招標檔案》，合同編號：zxj/sg/tjd-006。
第一卷 《商務檔案》
第二卷 《技術條款》
第三卷 《招標圖紙》
1.2、工程現場勘察調研資料。
1.3、《廊坊市段工程tj4-3標施工技術要求（水工部分）》
1.4、《地基處理手冊》、《建築施工計算手冊》
2、工程概況
南水北調中線一期工程天津幹線廊坊市段tj4-3標段（xw99+897～xw111+600），標段長度11.703km，標段主要建築物為3孔4.4m×4.
4m有壓輸水鋼筋混凝土箱涵，標段內還有各種建築物17座，其中：通氣孔5座、分水口1座、小型倒虹吸5座、小型公路涵4座、保水堰1座、王泊排乾倒虹吸1座。
主要建築物特性：
1）有壓輸水鋼筋混凝土箱涵，共長10.723km，為3孔4.4×4.
4m鋼筋混凝土箱涵，基底高程為el-2.725m~el-4.264m，地面高程在el.
5.00m左右；
2）通氣孔5座，為3孔井式結構，頂面高程el.12.04m~el.10.85m；
3）河渠交叉建築物共6座，其中大型倒虹吸1座，為王泊排乾倒虹吸，布置和結構型式與箱涵相同，基底較普通箱涵下降深度為1.0m~2.0m；
4）渠頭村北7#保水堰1座，基底高程為el.-5.20m；
5）公路交叉建築物為小型公路涵，共4座，布置和結構型式與箱涵相同；
6）分水口1座，為永清縣西辛庄西分水口。
3、工程地質
3.1工程地質條件
（1）地質地貌
tj4-3標位於廣闊的河北沖積平原當中。地面高程5.6～4.
9m，平均坡降0.1‰，區域性受河流影響稍有變化。其間分布有行洪排澇河渠、灌渠共有6條。
本標段位於龍江渠南80～85m，基本沿龍江渠展布。該標段處龍江渠堤頂高程7.2～6.
9m，渠底高程2.5～1.7m，龍江渠上口寬約50m，渠底寬約10m，渠道岸坡1：
3。（2）地層岩性
本標段分布的地層均為第四系鬆散堆積物，由老至新簡述如下：
1）全新統下段（q14）
沖積（alq14）堆積：勘探深度範圍內以淺黃、桔黃色壤土、粘土為主，區域性夾砂壤土、砂土透鏡體。頂板埋深一般12.0~14.0m。
2）全新統中段（q24）
①沖積（alq24）堆積：以灰黃色~黃灰色壤土、砂壤土為主，粘土次之，含鏽斑，區域性含鈣質結核，該層厚度一般3.0~7.
0m，頂板埋深一般5~8.0m。僅在樁號xw107+150~xw107+900下部出現砂層，砂層厚度一般1.
0m~5.0m。下伏q14沖積層。
②湖沼（1+hq24）堆積：由灰黑色、灰綠色、灰黃色等粘土、淤泥質粘土組成，壤土次之，含鏽斑及有機質，可見小的平捲螺和尖臍螺。一般層厚3.
0~4.0m。頂板埋深一般2.
0~3.5m。該層分布連續。
3）全新統上段（q34）
①沖積（alq34）堆積：岩性以黃褐色、、灰黃色粘土為主，淤泥質粘土次之，區域性分布砂壤土及壤土透鏡體。該層厚度一般2.2~3.5m。最大厚度5.2m。
該層中的淤泥質粘土一般厚度為1.0~1.5m，最大層厚4.
0m，分布於粘土層的底部，分布樁號為：xw102+050~xw103+025、xw103+225~xw105+040、xw105+330~xw105+750、xw111+135~xw111+600。
②人工堆積（rq）：岩性以壤土、砂壤土為主，夾少量粘土。主要分布於人工渠道兩側堤岸及路基。
3.2工程地質資料
根據招標檔案工程地質條件，本標段工程區地下水為第四系孔隙潛水，主要賦存於第四系全新統粘性土地層中。土層為粘土、壤土、砂壤土為主，區域性有砂層，大多為弱～中等透水土體。
招標檔案工程地質資料分別給出了本標段2023年4月及2023年8月的地下水位，其中2023年4月地下水位平均高程el4.10m，2023年8月地下水平均高程el-1.33m。
招標檔案技術條款1.1.3項所述，「根據調查資料，工程區地下水位的年內變化受年降雨量、蒸發量、地表水徑流量的共同影響，水位變幅平均值為1.
32m。由於近10年來降水量偏少、地表徑流量減少，加之農業用途的地下水的開採量逐年增加，使得地下水總體呈逐年下降的趨勢。」
本標段各土層，大多為弱~中等透水土體，透水能力較差。詳見表3-1。
表3-1 各土層滲透係數及滲透性分級表
注：**內滲透係數值（k）是室內與室外（試坑滲水實驗、鑽孔注水實驗）滲透係數的平均值。
4、投標階段降排水方案
我部在投標時查詢了廊坊市2023年以來年降水量和平均地下水位變化情況，除2023年外，年降水量均少於常年值，經查廊坊水文公報，2023年5月底平均地下水位在地面以下5.50m，2023年5月底平均地下水位在地面以下9.79m。
2023年至2023年，8年間本標段地下水位平均下降5.43m，到本標段主施工期2023年、2023年又經過7、8年，在投標階段估計即使地下水位下降速率減少一半，也會下降到el-4.00m。
這個估算值和廊坊市2023年5月底平均地下水位在地面以下9.79m是一致的。
本標段箱涵建基面高程為el-2.69m～-4.28m，其縱坡為1/16000，有倒虹吸等建築物時箱涵建基面高程降低約為2.0m。
因此，在投標階段本標段上游部分地下水位在普通箱涵建基面面以下，不需要降排水措施就可以幹場施工；下游部分地下水位高出普通箱涵建基面以上1.0m左右，可以採用在基坑兩邊側開挖排水溝和集水井組成的地表排水系統進行降排水；在倒虹吸等特殊建築物部分採用管井井點降排水。
5、降水方案調整
我部中標進場後，於2023年10月對沿線的地下水進行了挖坑實測，除xw99+897～xw100+475段地下水位低於或接近箱涵建基面外，自xw100+475下游地下水位逐漸上公升至el2.90m左右，比2023年8月地下水位還高約4.0m，。
根據其它工程施工經驗及相關資料，本標的排水方案調整為管井井點降排水。
6、降排水設計
6.1、管井布置
根據本標段基坑開挖標準斷面形式，經過初步計算，本標段擬採用管井井點排水法進行降排水，計畫在兩側馬道上各設一排管井，造井深度為18.0m，造井間距為10-15m。基坑地下水經管井抽排至施工便道北側的排水溝內，而後從北側的排水溝集中抽排至龍江渠中。
6.2、管井複核計算
根據合同檔案可知，本工程地下水為第四系孔隙潛水，含水層厚度較大，主要受降雨補給。在進行湧水量計算時，參照均質含水層潛水非完整井基坑湧水量計算公式進行計算。管徑井點布置及降排水影響示意圖如圖1所示。
圖1 管井井點布置及降排水影響示意圖
湧水量計算公式如下：
q：湧水量m3/d
r：為井半徑取0.15m
k：無壓透水層的滲透係數m/d
r：抽水影響半徑m
s：水位降低值m
x0：基坑假想半徑m
a：管井包圍基坑面積m2
h0：含水層厚度m
⑴、地下水位降落計算深度s的確定：
s=6.0+0.5=6.5m
2 、井深確定
井的埋設深度一般按經驗公式h=h1+△h+il+i+△h+h2選定。式中
h1為井口到基坑底的距離h1=6.0m
△h為基槽中心處地下水位到基坑底的安全距離一般選△h=0.5m。
i為基坑內地下水位線降落坡度一般選i=1/10
l為基坑中心到井中心的距離l＝17.5m
i為井身計算透水長度一般選i＝2.0m
△h為安全保證值h=3m.
h2預淤積深度h2=4.5m
h=h1+0.5+il+i+△h+ h2＝6.0+0.5+0.1*17.5+2+3+4.5=18.0m
3 、有效帶深度h0的確定：
h0=1.8（s'+l）=19.4m
4 、抽水影響半徑的確定：
據合同檔案提供施工區含水層主要為壤土層，區域性為砂壤土層及粘土，選擇最大滲透係數進行計算：滲透係數為0.10m/d。
抽水半徑計算公式：
r=1.95s
其中：κ為滲透係數，取0.10m/d；
s為基坑水位降深，取6.5m；
h0為含水層厚度，取19.4m；
經計算，抽水影響半徑為17.65m。
⑸、基坑假想半徑x0的確定：
渠道兩側，兩排井軸線距離35m，很長渠道同時排水，取35m長一段計算湧水量，因兩端頭無地下水，所以計算出的湧水量的一半為35m長渠道的湧水量。
=19.75m
⑹、湧水量計算：
=103.4m3/d
⑺、單井湧水量計算：
經類似工程施工經驗及現場實測，單口管井初期排水量為20m3/d，後期排水量10m3/d。
⑻、管井數量計算：
n=1.1×q/q≈4個
在35m長渠道上需布置4孔管井，即孔距15.0m左右，在有砂層、砂壤土層出露的渠段，為保證邊坡穩定，防止流砂、管湧和坍塌的現象發生，加密管井，孔距縮小到10m左右。考慮到管井影響半徑及相互交叉影響的實際情況，上述驗算基坑設定的管井可以滿足降水要求。
為此，綜合本標段所有箱涵，管井間距設定10~15m，內徑300mm，深18m。
經複核，上述管井設計可以滿足合同檔案顯示地層條件的施工降水要求。
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