多布水電站基坑排水方案優化

王 斯 珍，　王 永 平，　王　舜

(1.中國人民武裝警察部隊 水電第八支隊，重慶　401320；2.中國人民武裝警察部隊 水電第三總隊，四川 成都　611130)

多布水電站基坑排水方案優化

王 斯 珍1，王 永 平2，王舜1

(1.中國人民武裝警察部隊 水電第八支隊，重慶401320；2.中國人民武裝警察部隊 水電第三總隊，四川 成都611130)

摘要：多布水電站基坑以邊坡由細砂和砂礫石層交替沉積形成的軟弱地層和大滲水這一獨特工程地質、水文地質條件為特點，施工過程基坑排水方案根據實際情況經過優化后，形成了以明溝、集水坑抽排水、井點降水、地連墻隔水等相結合的綜合排水方案，有效地解決了施工過程中存在的基坑排水問題。

關鍵詞：基坑排水；方案優化；明排；井點降水；地連墻；多布水電站

在水利水電工程建設中，為保證水工建筑物干地施工，在施工過程中，水流控制為重點需要解決的問題。根據工程結構以及所處的工程地質、水文地質條件特點進行基坑排水方案設計并在施工過程中不斷優化，將獲得良好的效果。

1工程概述

多布水電站位于西藏自治區林芝縣更章鄉多布村，距林芝地區行署所在地八一鎮約28km。為尼洋河流域的一座河床式水電站，是西藏自治區“十二五”能源發展規劃重點項目，其以發電為主，兼顧灌溉，裝機容量為12萬kW。工程樞紐從左到右依次由左副壩、發電廠房、泄洪閘、右主壩等建筑物組成。大壩總長609m，主要建筑物為三級。廠房及泄洪閘整體基坑等效平面尺寸270m×250m，最大開挖深度較尼洋河河床低30m。

壩址工程地質條件為由細砂和砂礫石層交替沉積形成的軟弱地層(圖1)，地基承載力差；水文地質條件為地下水特別豐富，存在潛水和承壓水。工程采用分期導流：一期為在左岸階地邊緣設置縱向圍堰(設防滲墻)，將廠房和泄洪閘基坑圍住先完成廠房和泄洪閘施工，原河床過流；二期由泄洪閘和機組過流，在原河床上、下游設置橫向圍堰將右主壩壩基圍住完成右主壩施工。

2原基坑排水方案概況及存在的問題

2.1原方案概況

原基坑排水方案依據招標文件中的水文地質勘察資料編制，采用設置明溝、集水坑抽排水的方式。在廠房基坑、泄洪閘消力池和尾水渠末端共設置了3個大集水坑(圖2)，采用24臺離心式水泵晝夜不停抽水，平均每天總抽水量約23萬m3。由于細砂顆粒隨水流不斷匯入集水坑中，集水坑很快被淤滿，需不斷進行開挖清理，同時使得集水坑邊坡不斷垮塌。

圖1　壩址地層構造照片

圖2　基坑集水坑照片

2.2原方案存在的問題

通過分析原方案的支撐依據材料并與開挖過程中的抽排水實際效果相對比，發現原方案存在以下幾個問題：

第一，由于地下滲水量異常大，加之細砂地層穩定性差這一特殊工程地質特性，抽水過程中基坑邊坡遭流砂、管涌破壞不斷塌陷，難以形成穩定邊坡。

第二，開挖巨大的基坑，且因地下含水層厚度如此之大，基坑總涌水量巨大，根據抽水降落漏斗原理，集水井必須挖得大而深，如此實施將造成土石方超挖、混凝土超填工程量巨大，浪費工程投資。

第三，抽水過程產生流砂現象，帶走大量地層細顆粒，造成地層密實度降低，承載力下降，極有可能產生不均勻沉降而使建在其上的水工建筑物遭到破壞，其嚴重后果是建筑物產生裂縫、止水拉裂而滲漏，進而影響電站的安全運行。

第四，設置巨大的集水坑和龐大的抽水設施，集水坑位置還需根據施工組織情況不斷變換位置，同時，集水坑經常被細砂淤積而需要定期挖除，集水坑移位及開挖將耗費大量的施工成本。

3優化基坑排水方案

針對該電站基坑特點以及采用單一明排方式降水等諸多不利因素，經過仔細分析研究并經現場反復試驗，最終確定的優化排水方案如下：

基坑排水應盡量不破壞邊坡及地層穩定性，保證干地施工，抽水設置布置對其他工程施工干擾小。為此，可以采用井點降水的方式將地下水位降至廠房基坑大面高程以下1m，待抽水降落漏斗穩定后，泄洪閘、消力池、引水渠以及尾水渠設計開挖高程均在降落漏斗之上而成干地，廠房局部深處(廠外集水井位置)設置地連墻隔水，對于剩下的少量滲水通過明排方式予以解決。形成以井點降水為主，集水坑明排以及地連墻隔水方式相結合的綜合降排水措施，該方案布置情況見圖3。

4井點降水設計步驟及技術要點

4.1分析基礎資料及現場實際情況

根據招標文件之設計勘察資料和施工過程實際揭露的地層情況得知，該地層由細砂和砂礫石層交替沉積形成，土體孔隙比較大。地下水位為高程3 054m，含水層底高程為3 020m，實際滲透系數遠遠大于設計勘察資料提供的數據，因此，在估算基坑涌水量時需要重新測定滲透系數。廠房基坑開挖等效平面尺寸為225m×135m，地下水位需降深26m(高程3 054～3 028m)。

圖3　廠房、泄洪閘基坑降排水方案布置圖

4.2基坑等效半徑及抽水影響半徑的確定

抽水影響半徑可根據公式計算，此處根據地層巖土粒徑大小查表選取經驗數值，再按地層構造取加權平均值求得。現場實際勘察地層巖土情況為：3 020～3 054m高程范圍由22m厚細砂層和12m厚砂礫石層組成，細砂層抽水影響半徑取100m，砂礫石層抽水影響半徑取1 500m，以厚度為權求加權平均值,即地層綜合抽水影響半徑為(22×100+12×1 500)÷(22+12)= 594.1(m)。

4.3滲透系數的確定

滲透系數的確定可以通過抽水試驗測定。依據《水利水電工程鉆孔抽水試驗規程》(SL320-2005)表B-2第2個公式(潛水完整井公式)計算。如圖4所示，現場試驗實測數據：Q=4 800m3/d、H=25.65m、S1=0.64 m、S2=0.41m、r2=39.07 m、r1=19.44m，代入公式計算得出滲透系數K=92.2m/d。

由于施工現場抽水試驗受基坑明排抽水以及其他諸多干擾因素影響，為了提高滲透系數的準確性和可靠性，同時利用目前基坑明排抽水情況，按圖5中的公式反算一個滲透系數，約為192.1m/d。綜合抽水試驗測得的數據和基坑明排抽水反算的數據，取其平均值142.15m/d作為滲透系數的最終測定值。

圖4　潛水完整井抽水試驗滲透系數測定圖

4.4基坑總涌水量估算

如圖5所示，將K=142.15m/d、S=26m、H=26m、R=594.1m、r0=105.4 m、m0=8m代入公式計算，求得基坑總涌水量Q=24.6萬m3/d。

圖5　基坑涌水量估算圖

4.5單井抽水量及井點數量的確定

每口井設置一臺容量為250 m3/h的潛水泵進行抽水，效率按85%計，則單井日抽水量q=5 100m3/d。

井點數量按公式n=1.1Q/q計算得到n=54，系數1.1為考慮到井管堵塞、水泵維修、地層不均勻等因素影響而取10%的備用系數。

4.6井點布置

井點均勻布置在廠房基坑邊緣外側(圖3)，基坑邊緣周長約700 m,共54口井，間距13 m。

在每口井內設水位計，抽水形成穩定降落漏斗后，可用廠房基坑設計降至水位(高程3 028 m)減去水力坡度(取10%)與基坑等效半徑105.4 m之積產生的水位落差10.5 m得出，即3 017.5 m，水泵應安置在3 017.5 m高程以下。井管每根為4 m長，井內水位以下設置一根花管作為過濾器，底部設置一根普通井管作為沉砂管，每口井底設計高程為3 009.5 m。

4.7地下水位降深的驗算

為檢驗井點降水設計方案是否能達到設計降深(26 m)要求，根據《建筑基坑支護技術規程》(JGJ 120-99)第8.3.7條規定，干擾井群抽水時，基坑中心點水位降深按下式計算：

式中含水層厚度H0=34 m；Q為各井抽水總量(54口井Q=275 400 m3/d)；K=142.15 m/d、R=594.1 m、r0=105.4m、n=54，r1、r2、…rn為各井距基坑中心的距離。將數據代入公式計算得出S0=32m。該數據大于設計降深(26m)，說明該設計方案在技術上可行。

5地連墻隔水

廠外集水井設計開挖高程為3 025.4m，比廠房基坑大面高程3 029m低3.6m，為整個基坑最深處，其大小為24m×20m。在集水井結構邊線四周設置地連墻以隔斷四周邊坡大部分滲水，同時起到擋土墻作用，減少開挖放坡工程量(圖6)。底板滲水采用水泵及時抽排出基坑之外，開挖到底板可能出現管涌現象，此時，采用麻袋混凝土反

圖6　集水井四周地連墻隔水

壓。按此方案實施在實際施工過程中取得了較好效果。

Impact Analysis of Gega Glacier Debris Flow Blocking of River at Entrance of Brahmaputra Bend

WANG YiZHANG Yunda

(Chengdu Engineering Corporation Limited of Power China ,Chengdu , Sichuan ,610072,China)

Abstract:In Middle-late stage of late pleistocene, landslide dams over 20 kilometers along the river and the quake lake in 200 kilometers upstream were formed by Gega glacier debris flow blocking of river and landslides, and backwater elevation is at 3150 m and more, at the same time ,the multilayer lake facies strata were deposited. Glacier activities have retreated significantly since the holocene, but the glacier debris flow activities may still result in local silting or temporary blocking in the Brahmaputra River, which is detrimental to downstream areas. Based on the last river blocking history of Gega glaciers, landslide deposition and later movements of the Gega glacier, analysis and prediction are made to the influence of debris flow on river blocking under the condition of heavy rain in the future.

Key words:Gega glacier; quake lake; debris flow；influence of river blocking

6結語

綜上所述，筆者分析了多布水電站基坑排水原方案存在的問題，提出了優化排水方案的思路，詳細介紹了井點降水設計步驟及技術要點，通過優化后的排水方案現場實施效果驗證，說明優化后的方案在解決多布水電站基坑降排水中存在的問題切實可行，對類似工程具有一定的參考價值。

參考文獻:

[1]陳幼雄.井點降水設計與施工[M].上海:上海科學普及出版社，2004.

[2]《水利水電工程施工手冊》編委會.水利水電工程施工手冊-土石方工程[M].北京:中國電力出版社，2002.

王斯珍(1980-)，男，江西贛縣人，工程師，學士，從事水利水電工程測量、施工技術與管理工作；

王永平(1968-)，男，陜西甘泉人，高級工程師，學士，從事水利水電工程施工技術與管理工作；

王舜(1981-)，男，重慶長壽人，工程師，學士，從事水利水電工程施工技術與合同管理工作.

(責任編輯：李燕輝)

收稿日期:2015-07-10

文章編號:1001-2184(2015)04-0062-03

文獻標識碼:B

中圖分類號:TV7;TV51;TV551.4

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