無砂混凝土大口井在丘陵地區的應用

王科新

（平陰縣黃河河務局，山東 濟南 250400）

平陰縣是山東省濟南市郊縣，面積827 km2，人口36萬，土地面積78 000余hm2。主要地貌類型分為4種：山地占總面積的30.80%；丘陵占總面積的33.30%；平原占總面積的24%；洼地占總面積的11.90%?？h境內主要過境河流為黃河，沿黃河居住的群眾生產生活用水基本依靠黃河水；居住在丘陵地區及山坡地區的群眾生產生活用水主要依靠深井和自然降雨，水資源非常匱乏，個別村莊沒有深井水源的生活用水都難以保障，嚴重制約了當地經濟的發展。

根據有關水文地質勘測資料，平陰縣地下水分為松散巖類孔隙含水巖組和碳酸巖類裂隙巖溶含水巖組兩大類。大部分丘陵地區因第四系亞砂土和亞黏土夾礫石層，堆積物比較厚而透水性又強，其底部為中寒武紫色頁巖不透水層，形成小區域水位，埋深10～20 m，礦化度在 0.9～1.0 g/L 之間，PH 值約為 7.0，微硬，但可滿足農業、人畜用水的標準；根據地質條件適宜修建大口井。2010年在平陰縣洪范城鎮大寨片區創新性地利用大型設備采用大開槽與修馬道相結合施工法共修建10眼無砂混凝土大口井，同時配套布設PVC管道40 km，修建蓄水池10座；在解決該片區人畜用水同時新增灌溉面積300 hm2，發揮了較大的社會效益和經濟效益。

國內修建大口井的施工方法主要為沉井法和人工大開槽法，有施工規范和成熟的施工經驗；其中沉井法適宜第四系松散層，涌水量不大，流沙層較薄的地方；人工大開槽法適宜第四系松散層，含水層較薄、地下水埋藏淺的地方。在丘陵、山區當地質條件為第四系亞砂土和亞黏土夾礫石層，且礫石層較厚時，采用機械設備大開槽及修馬道相結合施工法修建無砂混凝土大口井，在國內沒有施工規范也未查到相關施工經驗；平陰縣洪范池鎮大寨片區通過采用大開槽與修馬道相結合的施工方法修建無砂混凝土大口井，并為施工方以后修建無砂混凝土大口井提供了成熟的經驗。

1 施工要點

1.1 主要結構

根據平陰縣水文地質勘測資料，淺層地下水埋深10～20 m，據此確定井深20 m；進水方式采用井壁進水；結合當地干砌石大口井經驗習慣井徑為Φ9 m；井壁采用厚0.5 m，井臺高出地面0.8 m，厚0.3 m。1）基礎：當開挖至巖基后采用C20混凝土找平，在找平的基礎上沿井壁做高500 mm、寬900 mm的鋼筋混凝土，基礎寬度比井筒兩邊各寬出200 mm，以便更好承重。2）井底：大口井為非完整井時，井底鋪設600 mm厚的反濾層；大口井為完整井時，采用200 mm厚C20混凝土進行封底。3）井簡：井筒包括井臺、無砂混凝土井筒和圈梁三部分。井臺是大口井的地上部分，高出地面800 mm，主要作用為保護井和人畜安全，防止洪水、污水及雜物進入井內；無砂混凝土井筒為進水結構，每隔2 000 mm設C20鋼筋混凝土環狀圈梁，環狀圈梁高200 mm。4）井蓋：采用預制板式，由多根橫梁和蓋板組成，上設人孔、泵管孔和通氣孔，主要為修建泵房、安裝機泵和閥門、管件之用。

1.2 主要施工工藝流程

井位確定→操作坑開挖→基底清理→安裝卸料設備→預制混凝土梁、板→基底找平→澆筑承重基礎→回填濾料或封底→井筒制作（分節進行）→井筒外土方回填（分節進行）→安裝梁、板→抽水試驗。

1.3 主要工序施工要點

1）井位確定，并對大口井進行結構設計。

2）土方開挖 。井位確定后按1∶0.5邊坡放線，采用大型挖掘機開挖，在容易放置開挖土方的方向開馬道，馬道寬6～8 m，每下降4 m在馬道留一平臺安置1部挖掘機倒土，遇到透水層設置水泵降水，逐次開挖至巖基，地面設置大型裝載機倒土；開挖到巖基的寬度要超設計混凝土基礎1 m。

3）基底清理。開挖至巖基后，采用高壓水槍對基底進行清理，對松動巖石采用人工或風鉆進行破除。

4）安裝卸料裝置。送料口可加工成上口直徑1 m、下口0.2 m的漏斗，用0.2 m的含鋼絲塑料管來傳送混凝土料物，平臺除運料口外做防護設置。

5）基地找平。

6）澆筑混凝土基礎。包括鋼筋綁扎、模板支護和混凝土澆筑、養護等；基礎寬度比井筒兩邊各寬出0.2 m，高度0.5 m。模板采用拼裝式木模板，高度為0.5 m，分內外兩種，內模外凸，外模內凹，內外模與混凝土接觸面均釘有0.25 mm厚的鍍鋅鐵皮，支模前清理其表面水泥漿膜等雜物后并涂刷水溶性脫模劑。

7）井簡制作。包括鋼筋綁扎、模板支護和混凝土澆筑、養護等；模板與基礎摸板相同，高度為2.5m，模板與已有井筒重合0.3 m，2 m內澆筑無砂混凝土，剩余0.2 m澆筑C20鋼筋混凝土，無砂混凝土井筒和圈梁可一次澆筑完成，有利于提高混凝土工程進度，模板在混凝土強度達到設計值的75%后，方可拆模。

8）回填濾料或封底。大口井井筒澆筑一節后，為保證井水水質，井底采用適合含水層類別的反濾層進行回填，濾料層數為2～3層，每層厚200～300 mm，總厚度為600～1 000 mm(與含水層粒徑成反比)；濾料應按不同規格過篩除泥，量方后分別堆放。

9）抽水試驗。大施工結束后洗井，以壁凈水清為結束。待水位恢復至靜水位后進行抽水試驗，抽水試驗一般為一個落程，其降深必須大于含水層厚度的1／2～2／3，水位穩定延續時間不少于 8 h，同時應做好抽水試驗、水位恢復、氣溫和水溫的觀測和記錄；試驗結束后取全分析和細菌水樣各一組送檢。根據試驗資料和檢驗報告進行水質水量評價，編寫成井報告。

通過理論計算，根據土地高程不同配置性能不同的潛水泵，單井可以達到如下指標：當單井吹水量為80 m3/h、每天灌溉20 t、連續灌溉12 d時，可有效灌溉32 hm2土地，經濟效益、社會效益明顯。2010年5月通過實踐證明，所修建大口井均能達到上述指標。

大口井修建完成后，需完善供電及水泵配套設施，同時布置管道工程及蓄水池工程，管道工程每隔50 m布設出水口以方便管道附近土地的澆灌；在高程較高的位置設置蓄水池，方便較高土地的農作物點種及小范圍土地的澆灌。

2 應用成果

2010年2—5月平陰縣在洪范池鎮大寨片區成功修建10眼無砂混凝土大口井，在解決該片區人畜用水同時增加灌溉面積320 hm2；2010年8—12月又在其他幾個鄉鎮成功修建10眼無砂混凝土大口井，并配套管道及蓄水池工程。通過以上措施的實施，平陰縣丘陵地區在解決群眾生活用水的基礎上新增灌溉面積640余hm2，增加群眾種植效益576萬元；同時通過創新工藝節約工程投資619.6萬元，經濟效益和社會效益明顯。

3 建議

在無客水來源的丘陵、山區，當地下水位埋藏較淺、含水層滲透性較強，地質條件為第四系亞黏土夾礫石層、且礫石層較厚時，可采用大型機械設備利用大開槽與修馬道相結合的施工方法修建無砂混凝土大口井，具有構造簡單、施工方便、檢修容易、造價低廉、使用年限長、容積大能兼起調節水量作用和機泵配套適應性強等優點，具有較好的使用價值和推廣價值。

1）施工位置要根據經驗選擇在丘陵的谷底、山泉附近及水庫邊，同時配合對稱四極電測深點和高電法剖面進行選擇，以確定最優大口井的位置。

2）施工時間宜在冬春等旱季進行，以降低降水成本和施工難度；由于大口井多選在干枯河床、古河道地段、泉眼附近等地勢低洼的地方，應盡量躲避雨季施工，以降低降水成本和施工難度。

3）根據所選大口井位置土質情況采用不同的施工方法。當所選大口井處在第四系松散層，涌水量不大，流沙層較薄的地方，當采用沉井法施工；當所選大口井第四系亞黏土夾礫石層、且礫石層較厚時，可采用大型機械設備利用大開槽與修馬道相結合的施工方法修建無砂混凝土大口井。

4）多個大口井適宜同時開工，以便提高機械設備及模板的利用。

5）配套工程要齊全以便更好地發揮其效益。