抽水试验设计

黑龙江省干流嫩江干流堤防工程
第七标段
巨宝排水闸站基坑降水
抽水试验
施工单位：湖北水总水利水电工程有限责任公司
二零一六年九月
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1工程概况
巨宝排水闸站为自排与强排相结合的改建排水闸站，位于巨宝堤防上，桩号为10+877；自排流量21.3m3/s，强排流量10.08m3/s。

巨宝堤防工程级别2级，防洪标准50年一遇，防洪水位162.79m，建筑物级别为2级。

1.1工程任务与规模
根据《泵站设计规范》（GB/T50265-2010）中规定，排水闸站规模属于小（1）型，泵站等别Ⅳ等，泵站建筑物级别为5级。

防洪标准20年一遇。

巨宝排水闸站为改建泵站，本次改建的主要土建工程由引渠、前池、进水池、泵房、压力水池及自排控制闸门、交通桥等组成，压水池与原排水闸涵洞衔接。

1.2工程地质及水文地质条件
1.2.1工程地质
巨宝排水闸站位于嫩江左岸漫滩之上，地势较低，地面高程在161.20～163.21m。

本次勘察所揭露的地层岩性为第四纪全新统（Q4al+l）及上更新统（Q3al+l）冲积地层，自上而下分述如下。

人工填土(Qr)：
①1堤身填土：高度3.0m，主要由低液限粘土填筑，呈可塑状态。

①4杂填土：分布于堤段两侧，厚度1.6～3.2m，主要由杂土充填，松散，稍湿。

第四系全新统冲积层（Q4al+l）：
①低液限粘土：黄色，层厚0.8～2.4m，呈可塑状态，干强度中等，韧性中等，切面稍光滑，微透水～弱透水，分布连续。

①3低液限粘土：灰色，层厚0.8～1.5m，呈软塑～流塑状态，干强度中等，韧性中等，切面稍光滑，微透水～弱透水，分布连续。

②级配不良细砂：灰黄色，层厚2.6～8.0m，稍湿～饱和、松散为主，局部稍密，成分以石英、长石为主，中等透水，分布不连续。

③级配不良砾：黄色、灰黄色，部分钻孔揭穿该层，层厚11.6～
13.1m，饱和，稍密-中密，成分以花岗岩为主，强透水，分布连续。

③1级配不良粗砂：灰色，层厚0.9～1.4m，饱和，稍密～中密，成分以石英、长石为主，强透水～分布不连续。

④级配不良粗砂：灰色，未钻穿此层，饱和，稍密～中密，成分以石英、长石为主，强透水，分布连续。

1.2.2水文地质
本次勘察揭露地下水为第四系孔隙潜水，含水层岩性主要为级配不良砾、级配不良粗砂、级配不良细砂，地下水初见水位埋深1.6～2.5m，静止水位埋深1.0～2.9m，高程在160.12～160.34m。

地下水补给来源主要为大气降水和侧向径流补给，水位年变幅在1.0～3.0米，地下水水位呈季节性变化。

排水闸基础坐落于②级配不良细砂、③级配不良砾之上，渗透稳定条件较差，在动水位作用下易发生流土、管涌现象。

施工开挖工程采用井点法进行施工降水，避免出现基坑流土、管涌。

1.3主要工程问题
巨宝排水闸站计划于2016年9月开工，2016年11月主体工程完工。

根据工程地质及水文地质资料，基坑降水拟采用了降水井+潜水泵的井点降水方式，将基坑地下水位降低至渠底下1m范围，以保障开挖边坡的稳定及干地施工条件。

根据已有资料和踏勘初步分析，为制定合理的降水施工方案，需要确定闸站站址处地层的渗透系数。

我单位开展了现场抽水试验，对地层的渗透性开展研究。

2抽（降）水试验内容、方案及技术要求
2.1试验目的
本项试验工作的主要目的是通过现场抽（降）水试验确定闸站站址处区域内地层综合渗透系数。

通过抽水试验确定地层水文地质参数，复核降水施工方案报告中的有关参数。

2.2试验内容
采用多孔抽水试验在不同流量及降深条件下进行抽水试验，观测流量、降深以及水位变化，抽水试验尽可能达到稳定流。

根据多孔抽水试验的试验成果，采用公式法和反演方法求得含水层的综合渗透系数。

2.3试验方案
2.3.1试验方案主要依据
本次抽降水试验方案主要依据的规程规范：
1）《水利水电工程钻孔抽水试验规程》（SL320-2005）；
2)《供水水文地质勘察规范》（GB50027-2001）；
3）《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）；
4）《岩土工程勘察规范》（GB50021-94）
2.3.2抽水试验布置
抽水试验设一个降水井和二个观测井，全部为新打井。

降水井及观测井在一条直线上，其方向应垂直于地下水流向（垂直于闸站纵向轴线方向），位于闸站主厂房横向轴线下游13.05m处，抽水井与2个观测井的距离分别为13.35m、41.6m。

具体布置位置详见附图。

2.3.3降水井及观测井结构
抽水井和观测井井管均为壁厚5mm双壁波纹塑料管，直径400mm。

成井开孔直径为700mm，成孔后将井管用对中器吊放入井中，周围回填合适的反滤料。

打井深度为20m。

2.3.4抽水试验方案
抽水试验采用多孔抽水试验。

以1#井作为降水试验井，2#井、3#井作为观测孔进行水位观测。

抽水孔内最小降深不宜小于0.5m，最远观测孔水位降深不宜小于0.1m。

降水试验中达到稳定降深，即满足抽水孔内水位波动值小于3cm或观测井内水位波动值小于1cm这两个条件，2小时后方可停泵，然后记录井水位恢复至初始水位的过程。

变换不同的流量进行三次抽水试验，分别计算渗透系数取平均值作为抽水试验的最后成果。

2.4抽水试验技术要求
1）松散含水层抽水孔中的过滤器外壁应设置测压管，其有眼部分长度应与抽水孔过滤器一致。

多孔试验的观测孔，其过滤器长度和深度都应与抽水孔过滤器长度和深度相同。

2）在试验各次降深中，抽水吸水管口均应放在同一深度。

从潜水含水层中抽水，吸水管口宜放在最大降深动水位以下0.5～1.0m 处。

3）抽水孔和观测孔中静水位和动水位、动水位和出水量均应同步进行观测。

4）按照多孔稳定流抽水试验方法进行，抽水试验时一种降深稳定时间不小于8小时。

5）抽水试验时，动水位和出水量观测的时间，宜在抽水开始后第1、2、3、4、6、8、10、15、20、25、30、40、50、60、80、100、120min后各观测一次，以后可每隔30min观测一次。

6）所有抽降水井和观测孔应在抽水前5天开始观测静止水位，掌握地下水的动态变化规律。

7）抽降水试验结束后，水位恢复观测时间应与抽降水试验开始阶段相同。

8）由于抽降水试验时间要求不能间隔，需要实行三班连续作业。

2.5抽水试验方法
选择一口井进行定流量抽水，其他井作为观测孔，同时记录流量、降深与时间的关系。

抽水设备采用电潜水泵，电源采用发电机组发电，出水量采用量水堰测量；水位观测采用多功能渗压计。

抽水井主井和观测孔的水位使用电测水位计测量，在量测前分别对各个观测尺进行了校核，设定统一计时，消除时间差的误差。

3抽水试验进行情况
3.1抽水试验
抽水试验从2016且8月4日开始，至2016后8月8日结束。

抽水试验主要是求取地层综合渗透系数。

抽水试验基本数据如下表：
第一次抽水试验：
第二次抽水试验：
第三次抽水试验：
4.试验成果计算与分析 4.1潜水含水层稳定流计算
按潜水含水层非完整井的稳定流公式计算含水层渗透系数。

根据《水利水电工程钻孔抽水试验规程》（SL320-2005）潜水含水层稳定流渗透系数计算公式：
式中：)(5.0210''S S l l +-=。

通过抽水井和观测井的关系计算出的渗透系数结果如下表所示：
抽水试验成果表
4.2抽水试验成果小结
由上表可知，当地层中含有强透水层，地层的综合渗透系数可达到109.62m/d 。