施工导流及排水

第1章施工导流及排水1.1导流及排水原则妥善而经济合理地解决好施工区内一切水源对工程施工的影响问题，是保证渠道施工安全顺利进行的前提条件，根据本标段地形、地貌、工程水文地质条件的特点，防水工程实施考虑的原则是：1、确保土方开挖、渠道混凝土衬砌及倒虹吸箱涵砼浇筑、土方回填等施工全过程中实现干地作业。2、地表水和地下水的处理排放分别考虑具体措施。3、不同地段采取不同的降水措施。4、工程施工不应影响农用地的排灌。1.2施工降排地下水1.2.1渠道地下水降排施工方案根据合同文件提供水文地质资料，本标段部分渠段地下水位高于设计渠底的渠段，为保证工程施工及运行安全，需要采取排降水措施。拟采用井点法降排地下水位，在开挖至地下水位线以上约2m时采用井点法进行降排地下水，井点法拟采用井眼降水法。由于本标段地下水分布情况不均匀故井眼降水的具体方法将根据地下水位的具体情况采用不同的措施；由于地下水位较高，高出渠底板较多，拟采用大口径井点降水法，其它段地下水位预计高出渠底建基面有限，拟采用轻型降水法。降水施工在相应段开挖7～10天前形成并开始抽水，连续保持井内的低水位，直到渠道混凝土浇筑完后停止抽水，撤泵填井。1.2.2明排地表水、渗水为防止地表雨水、施工集水、少量渗水影响施工，根据以往在河北地区相似工程的成功经验，拟采用明排的方式进行拦截地表水、少量渗水。排水沟分两层布置：在边坡顶2侧及开挖渠槽内纵向各布置1条排截水沟，排截水沟断面为上口宽50cm，下口宽30cm，深30cm。渠槽明排地下水排水沟布置详见图表4-1。图表4-1渠槽排水平面布置图集水井（每75～100一个）箱涵轴线截水沟马道马道坡底排水沟坡顶截水沟排截水沟可采用小型挖掘机开挖。排截水沟每隔约100m左右设置集水井，用砖砌井壁，详见图表4-2。井壁与土体间用碎石回填，用潜水泵抽取明水至指定地点处。图表4-2排水沟和集水井结构图图6-2-1明排降水集水井断面砌砖井壁回填碎石50cm50cm排水沟断面100cm80cm开挖过程将根据渗漏水情况，对渗漏较集中的漏水点随机设置集水坑，用潜水泵抽排到集水井后再抽排到指定地点处。1.2.3井点布置及井深选择井点布置将根据需要降水部位的结构特点、地下水位高低不同进行布置，但应尽可能采取直线分布井点法降水方法为宜。井点布置高程一般地下水位线最高以上约1m～2m高程边坡上，但不得影响边坡施工，在两侧各设一排井管。由于缺少具体水文和地下水情资料，故井点的布置、井直、井深等技术参数均按已往相似施工地质条件暂定，具体将根据施工前的勘探资料进行详细设计。1、大口径井点降水法地下水位较高的渠段，采用大口径井点降水法。井点单排井距为20m，有效井深12.0m，井管内径Ф300mm，井管外壁包一层200g/m2土工布，其外井身填粗砂滤料。2、轻型井点降水法主要用于地下水位高出渠底板有限的施工段，井点单排井距为20m，有效井深8.0m，井管内径Ф200mm，井管外壁包一层200g/m2土工布，其外井身填粗砂滤料。1.2.4井内水泵先择根据以往相似地质条件降排地下水的经验及井点的布置，预计大口径井点单井出水量最大约为Q=50～60m3/d，即Q=2.0～2.5m3/h，选用100QJ5-24/6潜水泵每小时抽水6m3，功率为0.75kw，扬程为24m，共计配备约20台；轻型井点降水井点单井出水量最大约为Q=25～30m3/d，即Q=1.0～1.25m3/h，选用100QJ2-50/10潜水泵每小时抽水2m3，功率为0.75kw，扬程为50m，共计配备约40台；1.2.5井眼降水现场试验由于本标段土层复杂，渗透系数离散性较大，且无具体的地下水位详细资料，因此拟进场后进行井眼降水的现场试验，目的是掌握地下水位、土层的渗透情况，从而选择最合适的井点设计参数。现场试验直接在施工区进行，初步选定在需要进行降排水的施工段，试验区长120m，进行降水和基槽开挖，实地考察降水效果，收集降水施工的相关数据。1.2.6井点施工为取得最佳控制效果，根据井点降水方案，在高出地下水位1m～2m边坡不影响施工的位置各打设一排井眼，对称于基槽中心线，井眼采用旋转钻机钻孔，井壁的结构选用无砂混凝土管井壁，混凝土管随钻机钻孔同时下管。潜水泵出水用胶管放在边坡上就近将渗水经过路铁管排放到施工道路外侧的排水明沟内。1.2.7排水系统为保证工作区内的排水出路，征地线以外原地面存在与渠道走向交叉的排水干渠均予保留，干渠与施工道路交叉处埋设φ500～φ1000混凝土过路涵管。为排放渠槽内的地下水和渠槽明水，沿施工道路外设置排水明沟，排水明沟为梯形断面，上口宽50cm，下口宽30cm，深30cm，明沟内铺设塑料薄膜做防水。排水明沟与工作区内的农田灌排渠相通。另在渠槽底两侧坡脚处挖排水明沟，每100m设一个集水井，排水沟底坡降为1‰。渠槽内的明水用潜水泵抽入与其相临的井眼内。为防止汛期期雨水流入渠槽，在堆土区与开挖土上口线之间挖一条排水沟将雨水排入工作区内的农用灌排渠中。上述排水系统能够可靠地解决工作区一切水源对箱涵施工的影响，渠槽排水系统平面布置详见图表4-3。图表4-3渠槽排水系统平面面布置示意图大口井施工道路排水明沟箱涵基槽1-1临时堆土区原地面截水沟降水井点马道排水沟22米~25米马道临时堆土区施工道路路外排水沟排水明沟1、施工排水(1)施工排水系统的区段划分：施工排水系统的区段划分一般根据施工总体规划结合现场已有的排水干渠进行安排，本标段的渠道施工受沟的影响，总体布置是分三个大的施工区段均按从上游向下游的顺序推进，为此施工排水系统也按此施工顺序形成。在土方开挖前进行截断交叉沟渠，挖设排水明沟，打设井眼等项工作，形成排水系统后进行施工排水，直到回填土方完成撤除排水系统。(2)施工排水的作用：施工排水的顺利畅通是保证整个施工进度的重要条件，整个施工过程不能间断，因此施工排水的供电源必须备有系统电停电情况下的紧急备用电源，亦即应备有专用的自发电电源，其容量不应低于抽水设备总用电容量的1/2。同时施工排水的抽水设备也应有正常使用数量20%以上的备用设备。2、井眼的维护与地下水位观测。由于井眼在开挖前打设，随着开挖深度加深，井口高程随之降低，因此要随开挖不断拆除上部井管，因此井口保护特别重要，应设置专业人员日夜不停进行抽水值班并维护井眼设施。发生淤积要进行洗井，保证每个井的有效运行，同时要进行井内水位观测并做记录，掌握地下水位变化情况。减少劳力、节约能源，设置使水渠按水位变化而启动、停止的自动控制装置。1.2.8降排水主要工程量降排水主要工程量有：小型挖掘机挖排截水沟30cm×30cm共计16000m，直径80cm的集水井360个；钻直径20cm、深度11m的降水井点800口；降排抽水工程量约91万m³，预埋设φ500～φ1000混凝土过路涵管约600m。1.3导流施工及渡汛标准1.3.1流域概况本渠段属温带季风气候区，夏秋两季受太平洋副热带高压控制，多东南风，炎热多雨；冬春两季受西伯利亚和蒙古高压控制，盛行西北风，干燥少雨。多年平均降雨量为827.7mm，多年平均降水日数92.8d；多年平均气温14.8℃，极端最低气温－16.7℃，极端最高气温43.3℃；多年平均风速2m/s，最大风速21m/s。本区域降水年内分布很不均匀，年际变化大，夏季受东南季风影响，雨量集中，且多暴雨。雨季一般从6月上旬开始到8月下旬结束，大多数暴雨历时在1～3天，一些特大暴雨的历时可持续3～7天，在已发生的大暴雨中，鲁山境内的“56.6”、“67.7”、“71.6”暴雨中心24小时雨量达473mm、479mm、462mm，其6小时雨量达433mm、387mm、384mm；中心的短历时暴雨强度也很大，有多场1小时雨量80～110mm、2小时雨量160～190mm的暴雨记录。鲁山北段左岸排水沟现状情况设计洪水位成果表序号沟名交叉断面以上流域面积（Km2）项目频率20％10％5％2％0.5％1张家沟0.22H(m)122.02122.39122.79123.22123.96Q(m3/s)57911142三叉沟0.25H(m)122.19122.57122.99123.43124.45Q(m3/s)681012163七号沟0.42H(m)124.57124.99125.44126.09127.82Q(m3/s)11141721304八号沟0.67H(m)129.23129.30129.38129.45129.56Q(m3/s)16202530385张村沟5.31H(m)125.47125.62125.75125.92126.13Q(m3/s)751041321742326郝村沟4.75H(m)128.75128.91129.07129.25129.50Q(m3/s)67931211552087辛集沟4.67H(m)130.17130.44130.71131.00131.38Q(m3/s)68941231562038李村沟3.10H(m)128.92129.12129.30129.51129.80Q(m3/s)4866831051379漫流沟5.21H(m)127.04127.25127.43127.64127.95Q(m3/s)8011114017723710交界铺沟2.62H(m)127.59127.69127.77127.88128.02Q(m3/s)43587393124左岸10座排水建筑物要求在一个非汛期内完成，两左岸排水沟道非汛期基本无水。1.3.2导流标准在施工安排上考虑排水倒虹吸在主汛期沟水可能对施工造成影响，故与此段倒虹吸施工段混凝土水平管涵必须在一个枯水期内完成，施工导流采用枯水期明渠导流方案（非汛期为10月～次年5月），导流标准按10年一遇几条沟河最大流量控制，即按流量Q=111m³/s控制（按漫流沟排水倒虹吸10年一遇沟水流量控制）。1.3.3导流方案导流明渠的布置必须根据工程现场地形、征地范围和周围建筑物的情况而定。由于漫流沟枯水期的河水流量较小，汛期河水流量较大，且此段倒虹吸长度长，故倒虹吸力争在一枯水期内施工，在枯水期先截断漫流沟河道，水流由左侧河滩地导流明渠过流，倒虹吸在干地施工，在完成倒虹吸施工后恢复漫流沟河水，最后再进行主干渠施工。明渠导流结构：导流明渠底铺土工布，边坡采用袋装砂土堆叠。1.3.4导流明渠设计漫流沟原沟河道坡降约为0.005%，经水力计算，初拟导流明渠断面尺寸为底宽11米，深h=2.0米，两侧边坡为1：2，明渠坡降按原河道的坡降，过流能力约为Q=111.39m³/s，大于标准10年一遇流量Q=111m³/s，能满足过流要求。1.3.5导流渠布置导流施工均采用围堰、明渠导流，进行明挖方法进行。相应的导流建筑物由上游围堰、下游围堰、导流明渠等组成。具体平面布置见“附图4-4漫流沟施工导流平面布置示意图”。导流明渠与施工便道相交处采用在施工便道处架设贝雷桥如图表4-4。图表4-4漫流沟施工导流布置图漫流沟排水倒虹吸平面布置图1.3.6导流明渠的施工导流明渠在河道截流前必须完成，明渠开挖方法基本与渠道开挖方法相同，采用PC400反铲挖掘机一次性开挖到设计高程，自上下游两向中间进行倒退法开挖。为防止水流进入开挖区，开挖时在导流明渠的进出口段预留约5m宽度土埂，作为导流明渠基坑上下游围堰，在明渠开挖完成后一次性拆除上下游围堰，达到贯通明渠。本工程导流明渠连接水沟上下游河段，断面型式为倒梯形，底宽11m。护坡采用土工膜防渗（见附图4-5导流明渠断面示意图）。附图4-5导流明渠断面示意图1.3.7施工上下游围堰本工程上下围堰型式均采用土围堰，护坡采用编织袋装砂护坡，防渗采用土工膜防渗。上下游围堰顶面宽度为4m，迎水面、背水面边坡均为1:1.5，堰顶高程根据枯水期洪水位高出1m。断面型式见“附图4-6上下游围堰断面示意图”。土工膜防渗迎水面编织袋装土护坡、镇压控制水位编织袋装土护坡土围堰控制水位+1附图5-10导流上、下游围堰断面示意图附图4-6上下游围堰断面示意图围堰顶考虑到有交通要求，故顶宽度