蚌埠閘老船閘加固工程施工降水計算與試驗

唐永東

(合肥工業大學建設監理有限責任公司，安徽 合肥　230009)

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蚌埠閘老船閘加固工程施工降水計算與試驗

唐永東

(合肥工業大學建設監理有限責任公司，安徽 合肥230009)

文章介紹了蚌埠閘老船閘拆除重建工程中深井降水施工技術的運用，提出了降水方案，并進行了降水計算和抽水實驗。

老船閘；加固工程；降水；深井

蚌埠閘老船閘除險加固工程于2013-08月至2014-04月完成,主要加固內容為閘室底板拆除重建、側墻加固、上閘首啟閉機房拆除重建、人字門、輸水洞門及各自啟閉機更換等。其中閘室底板拆除重建、側墻下部加固等均受閘室內水位影響,需排干閘室內積水干地進行施工,而船閘自1962年基本建成運行至今的50多年里,從未將閘室抽干過,最低時為檢修水位14.8m,仍有約5.6m的水深。閘基下臥細砂層,承壓水頭高,排干閘室風險較大,必須做好閘室的降水工作。

1　場地條件

現狀閘室底板頂高程9.20m,順水流向長195m,寬15.4m,緊臨上閘首15.0m長底板為漿砌條石結構,厚0.6m,接下來順水流方向是長15.0m的漿砌塊石底板,厚0.5,后面是長145.0m的干砌塊石底板,緊臨下閘首又是一段長20.0m的漿砌塊石底板,厚0.5m。塊石底板以下為厚1.5m～2.0m的人工回填粘土,層底高程6.80m。閘室兩側墻為漿砌石結構,岸墻間沉降縫縫面勾縫砂漿老化脫落,內部瀝青等填料老化變脆,局部脫落。

橫向斷面上閘室兩側外地面高程16.0m～17.0m,左岸地面向外寬約25m,再向外1:3漸高至高程23.0m,右岸新老閘室墻間距約45m。閘室及兩側處地質條件如下:① 層為人工填土(Q4ml),粉質壤土,層厚1.50m～8.10m,層底高程15.50m～19.91m。② ～④ 層為輕～重粉質壤土(Q4al),層底高程2.71m～11.37m。⑤ 層為細砂～極細砂(Q4al)層,該層主要分布于老船閘右岸及左岸下游處,以中密為主,層厚2.00m～7.70m,層底高程-0.10m～3.32m,為主要的透水層,且與上下游河道相連通。⑥ 層粉質粘土(Q4al),層厚0.60m～7.00m。

孔隙承壓水主要賦存于④ 層細砂～極細砂中,工程區孔隙承壓水水位受淮河水位的影響,與淮河水有較強的水力聯系?？辈炱陂g承壓水水位高程一般12.72m～14.96m。

2　降水方案

由于老船閘上下閘首均為鋼筋砼,閘室側墻及底板為砼及砌石結構,沿老船閘四周難以形成封閉的防滲墻系統,而船閘閘室的加固要求干地施工條件。因此,考慮采用深井降水方案[1,2]。

根據地質資料,閘室及上下閘首下臥砂層頂面高程2.0m～7.7m,從上游向下游漸高,閘室底板開挖后,下游段砂層出露,而閘室兩側外地面高程16.2m,上游水位20.0m,下游水位14.0m,最高承壓水頭達18m,因此,深井降深較大,抽水引起周邊建筑物(新船閘、交通橋、管理房等)變形的風險較高。

結合船閘后期日常檢修,沿老船閘兩側布置2排抽水深井,井底高程-2.0m,平均井深約20m,井間距16m～21m,排距32m,左岸11口,右岸9口,降水深井布置示意如圖1所示。

圖1　降水深井布置示意圖

3　降水計算及抽水試驗

3.1降水理論計算

參照《供水水文地質》,采用群井公式計算,根據地質條件,閘室段砂層底面高程在2.0m左右,設計的深井底高程-2.0m,進入相對不透水層,因此,為承壓完整井。計算公式如式(1)

(1)

其中，q為單井涌水量；Q為井群總涌水量；d為井間距;K為含水層滲透系數;m為含水層厚度;R為影響半徑;2rw為井排距;H0為靜水深;Hw為井內水深。

根據以上計算單井出水量為9.7m3/h,設計每口井配置2.2～5kW深井泵1臺。

3.2抽水試驗情況

為確保工程順利實施,開工前進行了抽水試驗,選用Q10-26/2-1.8型和QY15-36-3型水泵,Z5、Z2、Z8、Y2、Y4、Y7作為試驗井,鄰近的抽水井和測壓管作為觀測孔進行觀測。抽水井抽水順序為Z5井降至6.0m高程Y4井降至6.0m高程Z8井降至6.0m高程Y7井降至6.0m高程Z2井降至6.0m高程Y2井降至6.0m高程。5#抽水井單孔抽水、全部抽水井抽水降至6.0高程、各觀測井水位分別如表1、表2所列。

表1　單孔觀測井水位表

表2　各觀測井水位表

注：以上水位統計為全部試驗井水位抽至6.0m高程時對應的觀測孔的距離及水位,抽水時間為本抽水井開始抽水至試驗結束的時間。

由表1、表2統計分析,單井抽水的水位降至6.0m時,距離最遠(16.0m)的觀測孔水位最低為10.046m,而抽水井距離老船閘底板軸線的距離也為16m,不能滿足施工期間的降水要求。群井抽水時,距離16.0m的觀測孔的水位最高為9.036m,最低為7.677m。而施工期間閘室軸線位置的水位要降至8.1m高程以下,如全部19口抽水井全部抽水至6.0m高程,抽水持續時間較長時,應能滿足施工要求。

根據以上抽水試驗,進行各井的實際水位控制,圓滿地完成了老船閘的加固工程施工。根據監測,抽水期間水平位移累計變化量最大值為北岸2.95mm,南岸1.86mm;垂直位移累計沉陷量為復線船閘1.32mm,老船閘北岸7.95mm,老船閘南岸9.02mm,辦公樓0.85mm,均在允許值范圍之內。

4　結束語

施工中通過合理布置降水深井,抽水試驗,加強監測等措施,順利完成了對老閘的加固處理施工,取得了很好的經濟和社會效果,值得類似加固工程的設計與施工作參考。

[1]張永波、孫新忠.基坑降水工程.地震出版社[M].北京:地震出版社,2000.

[2]JGJ/T111-98,建筑與市政降水工程技術規范[S].

[3]GB20296-2014,管井技術規范[S].

(責任編輯陳化鋼)

Construction precipitation calculation and experiment of Bengbu old ship lock

TANG Yong-dong

(Hefei University of Technology Construction Supervision Co.,Ltd，Hefei 230009，China)

This paper introduces the deep well precipitation technology of the demolition and reconstruction of Bengbu old ship lock,and puts forward precipitation scheme,then precipitation calculation and water pumping experiment are carried out.

old ship lock；reinforcement；precipitation；deep well

2016-05-28；

2016-06-08

唐永東(1964-)，男，安徽肥東人，工程師，從事工程監理工作。

10.3969/j.issn.1671-6221.2016.03.011

TV62

A

1671-6221(2016)03-0035-03