中国水利水电第六工程局有限公司 辽宁沈阳 110179
摘要：辽宁引水工程管道建安工程穿越辽宁省沈阳市、阜新市、朝阳市境内，水由清河水库调至白石水库，DN4000～DN3200PCCP或钢管制造及安装，其中PCCP管安装920km，工作压力工作压力0.6MPa～1.6MPa，针对粉细砂层、粉质粘土层地段地下水位高、水量充沛的技术难点，研究采用多种降水措施，优化降水参数和工艺，创造了深开挖干地施工条件，保证了施工质量。
关键词：PCCP施工；降水
1施工降水应用
辽宁引水工程管道建安工程穿越辽宁省沈阳市、阜新市、朝阳市境内，水由清河水库调至白石水库，DN4000～DN3200PCCP或钢管制造及安装，其中PCCP管安装920km，工作压力工作压力0.6MPa～1.6MPa。施工过程中主要采取明排配合井点降水的方式将地下水位线降至基础面下0.5m，其中构筑物等基础较深部位相应加深降水井深度及缩小井间距。
1.1明排方案
人工在基坑两侧挖排水沟和集水坑，单侧集水坑每隔50米设一处，每个集水坑内设1台100GWP(B)100-15-7.5型潜污泵（Q=100m³/h，H=15m，功率7.5kw）进行抽排降水，现场仓库备用两台该型号水泵。管道排水沟槽布置详见图1。
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图1 管道沟槽明排示意图
2井点降水方案
井点降水试验选取部位为桩号D32+760~D32+860之间，长度100m，本段地下水位丰富，挖掘机开挖2.0m见地下水，与地质资料基本相符。本实验的目的是保证管道安装在干地施工，保证边坡安全稳定。
2.1降水井布置及井深计算
在管道安装施工基坑降水过程中，厚度较大的粉细砂、中粗砂、砾砂、圆砾层采用管井井点降水。管道安装施工时基坑地下水位需降至开挖建基面以下0.5m，根据招标文件，场地地下水属稳定潜水类型，采用无压非完整井涌水量解析法公式计算，即：
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式中：Q—基坑日涌水量，m³/d；
K—渗透系数，取K=8m/d；
L—基坑长度，L=100m；
H—含水层水头高度，取H=11m；
h—抽水前与抽水时含水层厚度平均值，取h=3m；
R—抽水影响半径，取R=15m
单井出水量取决于含水层的允许渗透速度、过滤器长度及直径等，其理论计算最大允许出水量为：
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式中：l—过滤器长度，取l=10m；
D—过滤器直径，本次取0.3m；
K—渗透系数，K=8m/d。
根据基坑总排水量及设计出水量确定初步布设井数：
n=1.2Q/q
将上述各值带入上述公式，得出单井涌水量为720m³/d，由于过滤器加工及成井工艺等人为影响，实际的单井出水量一般小于上式的计算值。基坑日涌水量为5973m³/d，经上述计算得出100m长基坑需布设井数为10口井。
2.2降水井施工
2.2.1单井结构设计
根据本工程主要含水层的总涌水情况，降水井（成井口径300mm）下部主要过水断面的过滤器拟采用无纺布包裹，过滤器底端封闭。
2.2.2降水井机电配置
降水井内的设备配置1台50QX15-18-1.5潜水泵，流量15m³/h，扬程18m、功率1.5kw。
2.2.3降水井施工
降水井担负着整个基坑降水的主要任务，管道安装土方开挖前就必须立刻进行降水井的施工，并配置好抽水设备。具体施工工序为：（1）测放井位-（2）埋设护口管-（3）安装钻机-（4）钻进成孔-（5）清孔换浆-（6）下井管-（7）填砾料-（8）洗井-（9）井口封闭-（10）安泵试抽。
2.3降水井运行
降水井施工完成并配置好设备后，根据基坑开挖进度需要，提前开始降水，以免水位降深不足影响基坑正常开挖。水泵工在接到提前开启抽水设备指令后，首先是全部开启抽水设备，同时对基坑内的水位进行观测，当水位下降速度大于基坑开挖速度时，可以适当关停部分抽水设备，待需要时再次开启。当建筑物浇筑完成，并开始部分回填时，同样可以根据回填的速度，以关停部分抽水设备，达到降低抽水成本。
3过河段降水方案
过河段管道安装均在枯水期施工，围堰挡水明渠导流。
3.1井点降水设计
考虑综合因素，沿管道方向布设直径50cm的降水井，井内下无砂管滤水，用潜水泵抽水，以保证干地施工的条件。管井井点沿基坑开挖边线布置，井点位于开挖边线外1m
3.2井点降水计算
（1）含水层厚度：
H＝原地面高程-沟槽开挖面高程-地下水位分布距地面高度-基坑地下水位需降至开挖建基面以下0.5m=（69.79-59.92）-0.5+0.5＝9.87m取10米
（2）降水深度：
s＝含水层厚度-地下水位高+基坑地下水位需降至开挖建基面以下0.5m=10－0.5＋0.5＝10.0m
（3）基坑假想半径：以100m基坑长度计算，宽度为88.81m，故化简为一个假想半径为50m的圆井进行计算：
（4）井深、井眼个数
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=61.66m
（综合考虑取45米，关系表见表3.3-1及3.3-2，关系图见图3.3-7及3.3-8）
式中：
Q为基坑涌水量（m3/d）；
q为单井出水量（m3/d）；
k为渗透系数（m/d）；取k=5m/d
L为基坑长度（m）；取L=100m
M为承压水含水层厚度（m）；M=10m
H为含水层水头高度（m）；取H=10m
S为水位降深（m）；S=10m
R为引用影响半径（m）；R=45m
d为井间距之半（m）；d=5m
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为井点半径（单排）或排距之半（双排）（m）。
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=5m
经计算：
Q=2000m3/d
q=151m3/d
该计算结果为理论上的单井最大出水量，由于过滤器加工及成井工艺等人为影响，实际的单井出水量小于上式的计算值。表含水层10米情况下井深与影响半径关系见表1，井深18米情况下影响半径与水位降深关系见表2。
表1 表含水层10米情况下井深与影响半径关系表
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表2 井深18米情况下影响半径与水位降深关系表
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故综合确定井深取18米。
井眼个数：2000/151=13.2取14（眼），根据计算安装100m至少需要打14眼能满足降水要求，考虑到穿河的重要性和其他不可确定因素，按10m打一眼井布置，100m共布置18m深井22口，10m井11口。
（5）布井方式
沿基坑两侧平行直线布置，降水井直径50cm，间距10m，井深18m，共布置82口井。施工道路降至设计高程后，在靠A、C沟槽外侧布设降水井深10m，间距15m，共布设28口井。每个井内1台WQ20-25-3水泵，流量20m³/h，扬程25m、功率3kw。
管井内采用φ100mm的塑料管将抽出的水直接排入附近排水沟（排水沟沿程坡降控制在4‰），汇入积水坑后排入河道。
4结语
管道穿越地层主要粉细砂层、粉质粘土、粉土层、粉质粘土夹砂、全风化岩，其中主要含水层为粉细砂层，粉质粘土、粉土为微透水层，粉质粘土夹砂微～弱透水性，全风化岩微透水性，粉细砂呈中等透水性。根据工程现场的地层情况，开挖过程要求降低水位以保证正常施工，施工中针对不同地层的渗透性和含水层分布特征对粉土、粉质粘土、残积土等采用明排及井点降水的方式降低地下水位；厚度较大的粉细砂、中粗砂、砾砂、圆砾层采用井点降水的方式降低地下水位。