高地下水位條件渠道施工降排水方案探討

李鵬濤

【摘要】：老河道占本工程總長度的83%，雨季排澇，旱季灌溉，為全年不斷流河道，降排水一直是施工的重點和難點。本工程經(jīng)過井點參數(shù)計算、設(shè)井點降水試驗段、井點降水大面積實施，參數(shù)不斷優(yōu)化等過程，能較快形成干場作業(yè)條件，達到預(yù)期目的，解決了老河道改造降排水難題，充分證明了方案經(jīng)濟合理性、可行性，加快了施工進度，為同類工程施工提供了寶貴經(jīng)驗。

【關(guān)鍵字】：高地下水位；渠道施工；降排水；

1.工程概述

某工程渠道樁號為24+600～36+813，長度12.213km，其中新開挖段長2.151km，老河道長10.062km。樁號25+327～36+813段渠道為全斷面襯砌，渠坡襯砌厚度10cm，渠底襯砌厚度8cm，渠底寬為25m，渠道深5.5～6.3m，設(shè)計坡比為1：2.5，為半挖半填渠道。

根據(jù)輸水河道施工圖紙，施工時段分別按10月～次年5月和11月～次年4月兩種情況進行施工期設(shè)計洪水分析計算。施工期洪水標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇。趙王河姚屯節(jié)制閘施工期10年一遇洪水流量（10月～次年5月）為9.9 m3/s，（11月～次年4月）為4.1m3/s。

2.老河道施工現(xiàn)狀

小運河老河道總長10km，其中小運河長8.7km，趙王河段長1.3km。是集行洪、排澇、灌溉功能為一體的河道，常年持續(xù)過流。老河道沿線有39條村間土渠始終源源不斷向老河道排澇。小運河10km處地方水利部門修建橡膠壩一座，非汛期橡膠壩抬高，致使老河道水深達2.5m左右，以供當(dāng)?shù)卮迕窆喔戎琛?/p>

3、工程特點、難點

（1）根據(jù)招標(biāo)文件水文地質(zhì)資料，本工程地下水位埋深淺，地下水豐富，老河道為一河兩用，雨季排澇，旱季灌溉，對施工影響特別大，上游不停水，老河道無法施工。

（2）由于10km老河道地勢低洼，沿線范圍內(nèi)沒有可以用來導(dǎo)流的河道、溝渠。河道中的明水及施工過程中的滲水排走沒有出路。要完成該段范圍內(nèi)所有施工，必須采取開挖導(dǎo)流溝，分段導(dǎo)截流，分段降排水，才能保證河道干場施工。

4、施工降排水的必要性

本工程輸水工程沿線地下水為第四系孔隙潛水，分布于沿線第四系松散沉積層中。經(jīng)實測地下水埋藏深度一般為0.9～1.5m，主要受大氣降水補給，并由十?dāng)?shù)條溝渠與二干渠、徒駭河連通，譚莊段3km范圍并受譚莊水庫滲漏影響，降水難度大增。本段渠道原地面高程31.30～38.7m，設(shè)計渠底高程30.92～28.1m，地下水位平均高程為32m。根據(jù)規(guī)范要求，渠道施工時地下水必須低于建基面0.5m，才能確保渠道襯砌在干場條件下進行。

5、降排水總體思路

10km老河段明水抽排采取分段截流，分段抽排明水，分段井點降水，降排水沿老河道右側(cè)開挖導(dǎo)流明渠流入下游河道或附近的二干渠或譚莊水庫；新開挖河道段采取分段井點降水，沿渠道右岸導(dǎo)流溝排入附近趙王河、羊角河等河流。從崔莊倒虹吸處樁號24+814開始，至下游趙王河節(jié)制閘34+721下游圍堰止，沿老河道右岸永久征地線外10m范圍內(nèi)，開挖一條排水渠，排水渠上口寬4m，底寬1m，深1.5m，開挖坡比1：1，設(shè)計流量3.75m3/s。排水渠過流面采用塑料膜防滲，比降1/5000，渠底高程為33.5～31.3m。

6、渠道降排水施工方案

6.1小運河段明水抽排（樁號24+600～33+237）

對于小運河段老河道明水抽排，需先在崔莊倒虹吸導(dǎo)流明渠上游24+500處，修筑一條擋水圍堰，將小運河上游來水?dāng)r截，同時，趙王河下游南外環(huán)處橡膠壩要降至最低位置，使小運河、趙王河水位下降，以便河道明水盡量外排，減少排水量，降低排水費用。

之后，樁號24+600～33+237小運河段采取全斷面分段截流、分段排水、分段開挖與襯砌的施工方案。即先在小運河施工段修筑上下游圍堰，分段截斷河道明水，進行河道初期排水，采用3～5臺6寸離心泵抽排河道明水，沿右岸導(dǎo)流明渠分段排至下游段，李田路至蘇里井段明渠接入趙王河明渠段，再由明渠排至下游河道。

（5）確定管井井間距

沿渠道一側(cè)每隔40m布置1眼井，能滿足降水需要。

（6）確定單井流量=總涌水量/井?dāng)?shù)= 4437.64/13=341m3/d

降水井間距受滲透系數(shù)、地質(zhì)情況等多因素影響，理論計算40m布置一眼管井，老河道降水后形成干場條件周期較長，不能滿足進度要求。因此，在原理論計算管井間距基礎(chǔ)上，通過現(xiàn)場試驗論證對比優(yōu)化，管井間距由40m優(yōu)化為25m后可比原理論時間提前15天達到干場條件，推進了老河道土方開挖，縮短了降水周期，確保了老河道機械化襯砌進度。

6.4老河道井點降水同新開挖河道段井點降水方案。

7、實施效果評價

本工程地下水埋深淺，水資源極其豐富，降排水是施工重大難題，降水效果決定了施工進度，直接影響著工程節(jié)點目標(biāo)的實現(xiàn)。項目始終圍繞河道降排水這個施工難點，并邀專家親臨現(xiàn)場指導(dǎo)解決降排水難題，計算反復(fù)討論降排水方案可行性、經(jīng)濟性。從新開挖段降排水試驗段實踐，不斷優(yōu)化改進，積累摸索，得出最優(yōu)井點降水參數(shù)。

通過對不同深度降水井效果比對分析，現(xiàn)場勘查，總結(jié)經(jīng)驗，結(jié)合不同區(qū)段的地質(zhì)條件，采取不同的降排水方案，從而解決了10km老河道改造工程中，降排水施工難題。按計劃完成了渠道機械化襯砌，積累了在魯北地區(qū)井點降排水的施工經(jīng)驗，加快了施工進度，保證了施工質(zhì)量，為同類工程施工提供借鑒和參考。