南水北调中线穿漳河倒虹吸工程基坑排水设计.pdf
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1、第 4 1卷 第 1 6期 2 0 1 0 年8 月 人 民 长 江 Ya n g t z e Ri v e r Vo 1 4I No 1 6 Au g, 2 01 0 文章 编 号 : 1 0 0 141 7 9( 2 01 0 J 1 60 0 4 50 2 南水北调中线穿漳河倒虹吸工程基坑排水设计 朱 爱 林 , 黄 星 更, 薛 维 成 ( 长江勘测规划设计研究院 枢纽设计处, 湖北 武汉 4 3 0 0 1 0 ) 摘要 : 穿漳河倒虹吸工程为明挖 式现浇混凝土有压箱涵 , 基 坑最 大开挖 深约 2 2 IT I , 基坑 底 面有地 下水头 1 6 8 IT I 地层为 强透 水
2、地基 , 基坑开挖 过程 中可能 遇到基 坑 涌水、 涌砂 问题和基 坑 临时边坡 稳 定P - I 题 。从 施 工难 度 、 环境影响、 经 济性等方 面, 对基 坑降排 水方案进 行了比选 , 根 据现场情 况 , 结合 原型试验 成果 , 决定选取 对 周边环境影响较 小, 适用于舍卵石的砂砾 石地质条件 , 能保证工期要求 、 降水要 求、 渗流控制要求 、 干地施 工要 求的基坑帷幕截渗方案 。并对设计过程作 了简要叙述 。 关键词 : 基 坑排水 ; 截渗帷幕 ;穿漳河工程;南水北调 中线一期工程 中图法分类号 : T V 6 7 文献标志码 :A 1 工程概况 穿 漳河 河渠交
3、叉 建 筑物是 南水 北调 中线工 程 总干 渠跨豫 、 冀两省界河 一漳河 的过河建筑物 ( 以下简称 “ 穿漳 工程 ” ) , 位 于 河 南 省 安 阳 市安 丰 乡施 家 河 村 与 河北邯郸市讲武城之间 , 属海河水系。交叉断面处漳 河 5 0 a 一 遇洪 水 位 8 3 8 1 r n ( 1 9 8 5国家 基 准 高程 , 以 下 同 ) , 1 0 0 a一 遇洪 水 位 8 7 3 8 IT I , 3 0 0 a一 遇 洪 水 位 8 7 4 2 m, 河底 高程 7 7 6 m, 穿 漳工 程建 筑物 包括 渠道 和跨 河建 筑物 , 共计 总长 1 0 2 1 8
4、 1 2 m。 2 强透水基坑 的特 点 穿漳河 倒 虹 吸 工 程 为 明挖 式 现 浇 混 凝 土 有 压 箱 涵 , 基坑最 大开挖 深度 约 2 2 m ( 6 1 78 3 7 m) , 至基 坑底 面形成 1 6 8 m 的地下 水 头 。工 程 所 在 位 置是 漳 河 出太行 山后与平 原 的 交界 区 , 历 史 上 曾遭 遇 多次 洪 水泛滥 , 著名的西门豹治水就发生在这一带 , 三国时代 曾是 曹操操 练水兵 的地 方 , 由于地质 变迁 , 古 河床 变成 了今 日深达 6 0余米的砂砾石层 , 其地层为强透水地基 ( 见 图 1 ) , 渗 透系 数 k:7 01
5、0一 1 01 0 c m s 。 工 程 采 用 二期 导 流方 案 , 一 期 围右 岸 , 二期 围左 岸 , 均为 明渠过 流 。一 、 二 期 围 堰均 由上 、 下 游 围堰 和 纵 向围堰组 成 , 一 期纵 向围堰位 于主 河槽 的右侧 , 二期 纵 向围堰位于一期基坑 内。 图 1穿漳工程地 质剖面( 单位 : lq ) 基 坑 开挖 中可能 遇到 的 主要 问题有 : ( 1 )基坑 涌水 、 涌 砂 问 题 。倒 虹 吸 管底 部 开 挖 面 高程 6 1 7 IT I , 基坑最 大挖 深达 2 2 m, 将 切穿 中细 砂 、 砾 砂 、 卵 石含水 层 , 形成 1
6、 6 8 m 的地 下水 头差 , 可 能产生 基 坑涌 水和 涌砂 问题 , 需采取 截 渗和抽 排水 措施 。 ( 2 )基坑 临 时边坡 稳定 问题 。基坑 开 挖后边坡 高 度 达 l 0 2 2 m, 边 坡 由松 散 的 粉 质 壤 土 、 粉 细 砂 、 中 砂 、 卵石 组成 , 且地 下 水位 埋 藏 浅 , 临时 边 坡 在渗 透 压 力下 易失 稳 。 为保 证基 坑在 干地 条 件 下 施 工及 施 工 安 全 , 必 需 防止 地下水 从 开挖边 坡 和基坑 向外 涌水 。 收 稿 日期 : 2 0 1 00 63 0 作者简介 : 朱爱林 , 男 , 高级工程师 ,
7、 主要从 事水利 水电及 土木 工程设计 工作 。 4 6 人 民 长 江 3 基坑降 、 排水方案比选 从施 工难度 、 环 境影 响 、 经 济性等 方 面对 基坑 降排 水 进行 了多方 案 比较 , 对 比分析 了 以下 几个 方案 : 以抽 排 为主 的管 井 降水施 工 方 案 ; 以 防 为主 的地 下连 续 墙 施工方案 ; 还有以防为主、 防排结合的帷幕灌浆施工方 案。针对各方案的优缺点并结合工期 、 成本及堵水效 果等综 合 因素考虑 , 进 行 了详 细方 案 比较 , 详见 表 1 。 表 1 基坑帷幕截渗及降排水方案对比 综 合 比较 以上 各方 案优 劣 , 考 虑
8、施 工时 间紧迫 , 最 后选取方案( 2 ) , 即帷幕灌浆加辅助明排方案 , 其帷幕 灌浆钻孔布置见图 2 。 岛 lI I I l l I I l J L 一j 穿漳涸 工程轴线 盖 加譬 l 藿 I I 1 1 - 1 1 I。 h J 、 一 序孔 o-5 J Ip三序 孔 图2 穿漳河工程 一期基坑灌 浆帷幕布孔示意 4 灌浆帷幕 的技术特点 以上方 案 比较说 明 , 从 经济性 考虑 , 强排水 方案 是 最经济的, 但风险最大 : 施工期如遇降雨 , 其地下水 的影响无法估计 ; 对环境 的影响较大, 强排水将产 生 一个 较大 的地下漏 斗 , 对 周 围生产 、 生 活用
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