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1、某某股份有限公司新建2330MW热电联产项目烟 囱 降 水 施 工 方 案某某 建 工 集 团某某年5月28日1. 序言某某股份有限公司（以下简称业主）立项新建的热电厂位于石河子市北部、石总厂一分场六连东北侧。厂址区处于玛纳斯河西岸、山前冲洪积扇扇缘溢出带，地下水水位较高,潜水埋深1.11.3m。新建电厂主厂烟囱基础底面设计标高为0.00以下-5.00m，受较高的地下水水位限制，基础无法施工。为赶工期、赶进度，保障烟囱基础顺利施工，业主及施工总承包单位兵团建工集团提出采用基坑降水方案。兵团建工集团承担新建电厂烟囱基坑降水方案编制工作，在方案可行的情况下，负责基坑降水施工任务。2. 编制方案的目
2、的及参考依据编制降水方案的目的是通过对新建热电厂所处地域的水文地质条件分析，判明厂区地层结构、含水层分布情况及其富水性，明确指出需降水目的含水层，有针对性的制定出施工可操作性强，经济合理，工期尽量短的降水施工方案，为业主及施工总承包单位最终决策提供依据。降水施工编制方案参考的主要依据如下:（1）建筑基坑支护技术规程；（2）市政排水设计规范；（3）供水管井技术规范； (4)机井技术规范；(5)水利水电工程钻孔抽水试验规程；(6)本次施工的降水井钻探资料；(7)兵团地勘院做的降水井抽水试验成果资料；(8)新疆电力院做的电厂施工设计资料。3. 项目概况新建热电厂位于玛纳斯河西岸，夹河子水库西约900
3、m。烟囱基础为圆形，直径30.00m，基础底面标高为0.00以下-5.00m。根据施工设计方案，基础施工采用大开挖方案，基坑外轮廓线以建筑物红线为基线外扩4m，基坑外轮廓线两次放坡加上马道宽度，放坡总宽度5m，经计算，烟囱开挖基坑外轮廓线为圆心，直径34.00m。按照基坑降水相关规范要求，经过降水后的地下水水位应低于建筑物基础底面标高以下-0.5m，因此，本次降水施工的地下水水位必须保证在0.00以下-5.50m。4. 厂址区水文地质条件4.1 区域水文地质条件新建热电厂处于玛纳斯河山前冲洪积平原中下部，位于冲洪积扇缘潜水溢出带。整体地势东南高，西北低，地形平缓，自然坡降5.86.9。据现有水
4、文地质、物探资料及兵团地勘院资料，第四纪沉积物厚度超过400m，地下水类型均属于第四纪孔隙水。在300m深度内，地层结构为粉土、沙砾石、粉质粘土、中粗砂交互沉积。地下水类型上部为潜水、下部为多层结构的承压水。潜水含水层底板埋深为1025m，底板岩性为粉土、粉质粘土等，分布不稳定，含水层岩性主要为砂砾石，中粗砂。越往北部下游地区，含水层岩性颗粒逐渐变细为细砂、粉细砂层。承压含水层位于潜水含水层之下，隔水层顶板埋深1530m。承压含水层单层厚度510m，由于最近几年上游开发地下水力度较大，引洪渠以南，承压水已不能自流；引洪渠以北，由于地势降低和承压水的压力顶板变厚，承压水自流，水头在+1.00+3
5、.00m。厂址所在区域地下水的补给源主要为来自上游含水层的侧向径流补给，该补给量主要进入承压水含水层压；其次是夹河子水库水和玛纳斯河洪水期河水的渗漏补给以及灌溉水入渗补给，另外还接受少量的大气降雨（雪）的入渗补给。特别在丰水年份，降雨和冰雪融化水对潜水水位的抬升影响较大。地下水的排泄除部分潜水通过冲沟、泉溪和排水渠排泄、潜水蒸发及通过下游断面排泄外，人工开采已成为主要的排泄方式。地下水流自东南向东北方向径流，水平方向径流较好，水力坡度4.35.8，垂直方向上径流相对较弱，局部区域存在承压水通过天窗向潜水越流补给现象。潜水埋深自东南向西北变浅，一般13m。据地下水动态长期观测资料，主动态类型要属
6、开采气候型动态，冬、春季水位较高，开采期水位逐渐降低。潜水水位年变幅为1.5m，今年春季受降雪量大的影响，潜水水位较往年有所上升。人工开采目的含水层主要为承压水，近几年随着地下水开采量的加大，承压水水头呈下降趋势，年平均水头下降0.250.35m。4.2 厂址区水文地质条件为查明新建热电厂址水文地质条件，获取降水施工所需的水文地质参数，业主委托兵团地勘院进行了主厂房场地的水文地质勘察工作。我单位负责施工降水试验机井，协助兵团地勘院技术人员进行抽水试验工作。勘察工作共施工了4眼试验井，设计深度均为30m，孔径750mm，井径426mm。4眼机井分布位置情况是：主厂房东南角，西南角各1眼，主厂房北
7、侧中段1眼，靠近烟囱部位1眼（见降水井分布位置图）。每个主井附近都施工了13眼观测孔。施工过程中，首先施工的是ZK1、ZK4号井，查明主厂房场地在30m深度内地层结构大致分为5层：第一层为粉土（粉质粘土），厚度1.85.0m；第二层为砂砾石、含砾中粗砂，顶板埋深1.85.0m，厚度4.08.2m；第三层为粉土（粉质粘土），局部与细砂互层，顶板埋深9.010m，厚度5.08.0m；第四层为砂砾石、含砾中粗砂，顶板埋深15.018.0m，厚度6.09.0m；第五层为粉质粘土，顶板埋深2224m，没有完全揭穿该层，施工至设计深度就终孔了（地层结构见水文地质剖面图）。成井完毕后进行了多孔抽水试验。抽水
8、试验结果表明，ZK1、ZK4号机井单井流量5694m32.4L/s.m.410.9m，观测孔降深0.430.79m，单位涌水量1.82.4L/s.m，属于中等富水区。兵团地勘院经过对钻探资料和抽水试验结果初步分析认为30m勘探深度内分布2层含水层，上部为潜水含水层，含水层岩性为砂砾石、含砾中粗砂，厚度4.08.2m；下部为承压水含水层，含水层岩性为砂砾石、含砾中粗砂，厚度6.09.0m；抽水试验是对潜水、承压水混合含水层进行的试验，单井流量较大，降深不是很理想，如果同时对2层含水层进行降水，难度较大。鉴于此，兵团地勘院调整工作方案并出具了设计变更，ZK2、ZK3号井施工只针对潜水含水层进行降水
9、试验，井深调整为1215m，其它参数保持不变。通过对ZK2、ZK3号井施工、试验，查明潜水含水层水位埋深1.11.3m，单井流量412 m30.33L/s.m.211.1m，观测孔降深0.200.98m，单位涌水量0.33L/s.m，属于一般富水区。4.3 抽水试验成果统计、分析计算抽试验结果见表4-1。本次勘察工作分别对潜水含水层和潜水、承压水混合含水层进行了抽水试验，降水井所需水文地质参数主要为渗透系数（K），单位涌水量（q），影响半径（R），依据厂区水文地质条件，参考水文地质手册，水文地质参数计算采用的计算公式如下：(1).潜水完整井参数计算公式潜水完整井稳定流多孔求参公式: （一个观测
10、孔） （二个观测孔）影响半径的计算公式一：潜水完整井影响半径计算公式二：（一个观测孔）（二个观测孔）(2) 潜水-承压水完整井参数计算公式潜水-承压水完整井稳定流单孔求参公式: 影响半径的计算公式式中：H: 潜水含水层厚度(m)；K: 渗透系数(m/d)；Q: 抽水井涌水量(m3/d)；S: 抽水试验井的降深(m)；S1、S2: 观测孔水位降深(m)；r1、r2: 抽水孔至观测孔的距离(m)；M: 承压含水层厚度(m)；R: 抽水井的影响半径(m)；r: 抽水井的井半径(m)；水文地质参数计算结果见表4-2。5. 降水井施工方案通过对4眼降水试验井勘探、试验结果分析对比，查明了30m勘探深度内
11、分布2层含水层，潜水含水层顶板埋深1.85.0m，厚度4.08.2m；承压水含水层顶板埋深15.018.0m，厚度6.09.0m；两层含水层之间由透水性较弱的粉土、粉质粘土层相隔，水力联系微弱。承压水含水层富水性好于上部潜水含水层，在小流量抽水情况下，潜水含水层降水效果明显，如果同时对潜水、承压水层含水层实施降水，投资大，排水量大，周期长，降水效果不太好。设计的烟囱基础底面标高位于潜水含水层之中，只要降低潜水含水层水位，即可满足烟囱基础施工要求。潜水含水层富水性一般，单井流量小，降深可达10.211.1m，降水效果明显。综合上述分析，本次降水施工方案只针对潜水含水层。5.1降水施工方案主导思路
12、本次降水施工的主导思路是依据水文地质勘探、试验资料首先确定降水目的含水层。前文已分析得出结论，潜水含水层富水性一般，埋藏浅，其补给水源主要为侧向补给量、水库渗漏补给量、河道渗漏补给量。只要切断烟囱基坑周围潜水含水层的补给水源，再将基坑内积存的“死水”逐步疏干就可达到降水的目的。阻断基坑周围的补给水源是解决问题的关键环节，因此采用降水方案是井点降水。5.2 降水施工方案方案选择：本工程采用单井点降水，在烟囱基础外廓线四周呈圆形布置1圈降水井（具体见降水井电布置图）。根据现场实际降水效果，如需要再在第1圈降水井外侧，与第1圈降水井成梅花状补打一些降水井。通过井群抽水将烟囱基坑外围补给水源排走，逐渐
13、形成降落漏斗，阻止水源进入基坑，从而达到降低地下水水位的目的。该方案的优点是：降水井施工工期短，无需大型机械设备，施工力量容易组织；在抽水期间可与基础施工同步进行，边降水，边开挖基坑，降水水位至基础底面标高以下-0.5m即可进行基础土建施工。基础施工至地下水位以上即可终止降水，对工期不会造成延误。利用降水井抽水阻断地下水补给源后，抽水35天，基坑内潜水水位开始下降，首先排走主要含水层砂砾石中蕴含的地下水，然后在重力作用下逐步疏干含水层上部粉土中的重力水。待地下水水位下降0.51m后，即可开展基坑开挖工作，此时基坑粉土层中会有部分重力饱和水未能完全疏干，解决办法是在基坑地势相对较低的北侧开挖集水
14、井（坑），用污水泵将积水排走，该项工作结合基坑开挖深度逐步开展，明水用水泵排走，土层中的部分饱和水通过晾晒蒸发排走。集水井（坑）的深度、位置可依据基坑内积水情况随时增减数量和调整位置。5.3 降水井和降水坑布置方案5.3.1降水井降水井之间的井距依据降水井抽水试验成果取得的水文地质参数确定。本方案只针对潜水含水层，所采用的参数为潜水完整井计算成果:单井流量12m3/h；渗透系数（k）24.66m/d;影响半径(R)27.92m。降水井围绕烟囱基坑四周布设。其布置原则是不能放在基坑中，避免对基础施工造成影响。初步确定机井中心线位置以烟囱基坑外轮廓线为界限外推10.0m，成圆形布置。抽水试验成果显
15、示，单井流量12m3/h，降深11.1m，影响半径(R)27.92m，距主孔10m的观测孔降深0.98m，依据此成果推算本次降水井井距约为15.00m (见降水井布置方案图)，共需布置10眼降水井，排水量约120m3/h。降水原理是：降水井阻断外围补给水源，只要水位降深下降至潜水含水层以下，就基本阻断了含水层径流通道。基坑内地层中剩余的“死水”被基坑内集水井（坑）排走，达到逐步降低地下水水位的目的。降水井抽出来的水必须排走，远离基坑，防止回渗。5.3.2降水坑现场降水主要采用井点降水外，烟囱基础在土方开挖过程中，由于粉土透水性差，粉土中的重力水降水过程较慢，计划在烟囱基础外廓线和降水井之间北侧设置2个55m的降水坑，将烟囱基坑中的明水排入降水坑利用水泵抽水进行降水。5.4 降水井单井设计依据潜水含水层底板埋深确定井深，设计井深1315m。井深应穿透潜水含水层，进入含水层下部的粉土层23m，水泵泵头放置在含水层底板以下23m，确保井内水位降深超过10m。受场地内地层厚度分布不均的限制，在施工时井深应灵活掌握，其原则是不能进入承压水含水层。施工机械为CZ-22或CZ-30冲击钻。开孔及终孔直径不小于600mm，一径到底。井管为直径3255 mm的钢卷管或螺旋钢管。花管放置在含水层部位
