南水北調(diào)邯邢段洺河渡槽基坑排水設(shè)計

□王亞奇

南水北調(diào)邯邢段洺河渡槽基坑排水設(shè)計

□王亞奇

以南水北調(diào)邯邢段洺河渡槽工程為例，進行基坑排水設(shè)計。根據(jù)工程布置、工程地質(zhì)及地下水情況進行分析，選定基坑布置，選擇排水方式，計算排水量,最終選定排水設(shè)備型號及數(shù)量。目前洺河渡槽已施工完畢，從現(xiàn)場施工情況看，排水設(shè)備及數(shù)量滿足施工要求，保障了工程順利進行。

南水北調(diào)；地下水；基坑排水；水泵

南水北調(diào)邯邢段洺河渡槽位于邯鄲市永年縣城西鄧底村與臺口村之間的洺河上，由進出口連接段、進口節(jié)制閘、出口檢修閘、退水閘和排冰閘組成。洺河渡槽總長829m，其中進口段長87m，槽身段長640m，出口段長102m。槽身縱向為16跨簡支梁結(jié)構(gòu)，單跨長40m，槽身為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

渡槽進口段、1號、2號槽墩及退水閘位于南岸一級階地，16、17號槽墩及出口段位于北岸一級階地，其余槽墩位于河漫灘及河床，地面高程 71.88～82.73m。

1.地質(zhì)情況

1、2 號槽墩上部壤土厚3.6～5.3m，中部為厚層卵石，厚度約26.2m，下部以二疊系上石盒子組砂巖為主，鉆孔揭露最大厚度19.3m。

3～15 號槽墩上部為厚層卵石，厚度9.8～24.3m，局部夾砂土、礫石透鏡體。3～5號槽墩下部以二疊系上石盒子組砂巖為主，6～15號槽墩下部以二疊系上石盒子組泥巖為主，鉆孔揭露最大厚度54.2m。

16號槽墩上部為第四系全新統(tǒng)壤土，中部為卵石，厚5～9.3m，下部以二疊系上石盒子組泥巖為主，鉆孔揭露最大厚度15.25m。

17號槽墩上部為第四系全新統(tǒng)壤土和上更新統(tǒng)黃土狀壤土，厚 8.8～13.2m，下部以二疊系上石盒子組泥巖為主。

河谷地下水位高程在66.6～68.85m之間，地下水埋深7～11m之間。地下水主要賦存于第四系上更新統(tǒng)和全新統(tǒng)沖洪積卵石層中，總厚度約24m。根據(jù)抽水試驗成果，卵石層滲透系數(shù)為55.4m/d。卵石層具強透水性，地下水水量豐富。除1、2、16、17號槽墩基坑開挖無地下水影響外，其余槽墩承臺均位于地下水位以下。

2.排水方式

槽墩承臺基坑平均開挖深度10m，含水層滲透系數(shù)大，但地下水位超出建基面不高，綜合考慮基坑排水采用基坑內(nèi)明溝加集水井的排水方案。

基坑開挖后沿基坑四周開挖排水明溝，明溝斷面0.5m×0.5m，沿排水明溝每隔一段距離及基坑四角設(shè)置集水井，井深約1.5m，井的直徑約1m?；觾?nèi)滲水經(jīng)排水明溝匯集到集水井后，再采用水泵抽排至基坑外。

3.排水量計算

基坑排水包括初期排水和經(jīng)常性排水，工程安排在非汛期施工，初期排水量不大，因此排水量計算以經(jīng)常性排水為重點。

基坑經(jīng)常性排水包括基坑滲水，施工棄水及降雨匯水，分別計算如下：

3.1 基坑滲流量

本工程采用將基坑近似視為井，按井的滲流計算。槽墩基坑埋深10m左右，而卵石層厚度約24m，建基面仍位于透水層上，采用無壓非完全井公式計算：

式中：

k—主要含水層的滲透系數(shù)，滲透系數(shù)取55.4m/d。

Ha—界限厚度；取9.35m。

T—井中水面與不透水層的距離，取5.85m。

R—抽水影響半徑，取250m（參考水力學(xué)計算手冊經(jīng)驗值）。

r0—基坑當(dāng)量半徑。

L-基坑上口長，根據(jù)基坑開挖設(shè)計，取210m。

B-基坑上口寬，根據(jù)基坑開挖設(shè)計，取65m。

η-基坑形狀系數(shù)，根據(jù) B/L，取1.14。

經(jīng)計算，排水流量Q=1003m3/h。

3.2 施工棄水流量

主要為混凝土養(yǎng)護用水，用水量按每立方米混凝土每天養(yǎng)護8次、每次養(yǎng)護用水0.005m3計算，單個基坑內(nèi)最大混凝土量為2174m3，養(yǎng)護用水流量：

Q＝2174×8×0.005＝87m3/d＝3.6m3/h。

3.3 降雨匯水流量

降雨量按日最大降雨強度50mm考慮，一次開挖基坑集雨面積13650m2（210m×65m），降雨排水強度為28m3/h。

3.4 最終排水量

混凝土養(yǎng)護用水與降雨積水不能疊加，取兩者較大的降雨匯水，基坑總的排水量為基坑滲水量與降雨匯水量之和，即基坑排水流量為1031m3/h。

根據(jù)資料一般將計算的排水量乘1.2～1.5倍的擴大系數(shù)。洺河渡槽為南水北調(diào)工程中的節(jié)點性工程，控制著工程的總工期，為保證基坑排水安全可靠，按計算排水量的1.5倍選擇排水設(shè)備。

3.5 泵型選擇

排水設(shè)備一般采用水泵抽排，在水利電力生產(chǎn)和施工中，離心式清水泵應(yīng)用較廣，因此排水設(shè)備考慮采用離心式排水泵。

排水設(shè)備選擇的基本條件一般為流量和揚程。根據(jù)基坑大小、集水井布置條件及地質(zhì)情況確定水泵的流量。根據(jù)基坑深度、圍堰高度及地下水降低高度確定水泵的揚程。水泵的揚程為實際揚程和損失揚程之和，在選擇揚程時要注意扣除損失揚程（損失揚程一般占水泵揚程的20%～30%）。

根據(jù)上述條件，經(jīng)綜合比較洺河渡槽基坑經(jīng)常性排水共需配備 IS125-100-250型離心泵20臺，備用10臺，總臺數(shù)為30臺。

4.小結(jié)

在地下水位較高的工程中，基坑排水設(shè)計是施工組織設(shè)計的重點之一，選擇合理的排水方式能夠保證基坑安全，加快工程進度，節(jié)約排水費用。目前基坑排水量的計算沒有一種準(zhǔn)確的算法，均是在假定的邊界條件下取得，因此排水設(shè)計中的排水量與現(xiàn)場實際的排水量存在一定差異。在現(xiàn)場施工中一般在排水設(shè)計的基礎(chǔ)上，采取試抽法來最終確定排水量及排水設(shè)備，以免投入設(shè)備過多。

2017-02-08

王亞奇，男，漢族，河北省水利水電第二勘測設(shè)計研究院，高級工程師。