江北產(chǎn)業(yè)集中區(qū)黃山寺二站減壓排水井設(shè)計

喬鑫位

一、工程概況

黃山寺二站位于蕪湖市境內(nèi)安徽省江北產(chǎn)業(yè)集中區(qū)沈巷鎮(zhèn)，裝機容量為 5630kW，為Ⅱ等大（2）型泵站。泵站主要由引水渠、進水閘、前池、泵房、匯水箱、排澇出水涵和副廠房等組成。

黃山寺二站外河側(cè)為長江，根據(jù)地質(zhì)報告，泵站深層地基為砂層，存在復(fù)雜的承壓水滲流場，黃山寺二站為城排泵站，前池建基面低，承壓水頭較高，承壓水對泵房及前池部位覆蓋層有頂托破壞作用。為保證泵站的施工安全及安全運行，需對站身前池部位采取減壓措施。

二、地質(zhì)條件

根據(jù)地質(zhì)報告，勘探深度范圍內(nèi)地層描述如下，各土層參數(shù)見表1。

人工填土層（Q4ml）：多為堤身堆積土，以中、重粉質(zhì)壤土為主，上部夾灰渣、礫石等，灰黃，灰黃夾灰色，軟可～硬可塑。

1層 （Q4

al）：重、中粉質(zhì)壤土，為下部淤泥質(zhì)土層的硬殼層，灰黃、灰色，軟～可塑，濕，中等～高壓縮性。

2層（Q4al）：淤泥質(zhì)中、重粉質(zhì)細(xì)砂互層，灰色，軟～軟可塑/稍密。

4層（Q4al）：細(xì)砂夾粉質(zhì)壤土，灰色，稍密～中密，夾薄層中粉質(zhì)壤土，灰色，軟可塑。

5層（Q3al+pl）：細(xì)砂，灰色，層上部稍密～中密，偶夾薄層中粉質(zhì)壤土，中下部含粗礫，中密～密實。

6層（Q2al+pl）：砂卵礫石雜色，緊壤土，灰色，軟塑，具層理。層理面上為砂壤土、輕粉質(zhì)壤土，局部夾薄層粉細(xì)砂。

2 1層（Q4al）：粉細(xì)砂，灰色，松～稍密，飽和，含粘性土顆粒。

3層（Q4al）：中粉質(zhì)壤土與砂壤土、密，礫石直徑1～5cm不等。

表1 黃山寺二站規(guī)劃數(shù)據(jù)表

三、減壓井及排水設(shè)施設(shè)計

為排除防洪期間泵站及壓力水箱地基的滲透水及減小前池檢修期排澇進水閘下滲透壓力，避免長江側(cè)承壓水頭對建筑物產(chǎn)生不利影響，在靠近站身的前池底板下設(shè)置反濾體，順?biāo)鞣较蜷L度為25.0m。反濾體自下而上分別為中粗砂、瓜子片、碎石，各層厚度均為0.15m。在面層鋼筋混凝土底板上以梅花型布置φ200mm排水孔，同時在前池及進水閘前分別布置24口18m深排水沙井和4口20m深排水沙井，井口內(nèi)徑均為0.5m，深井底部均進入砂層。

1.現(xiàn)狀滲流穩(wěn)定復(fù)核

計算方法采用《堤防設(shè)計規(guī)范》（GB50286-98）附錄E.7.1雙層地基滲流計算公式E.7.1-1和E.7.1-2。

式中各計算參數(shù)如下：

外河防洪水位11.06m，考慮0.5m超高為11.56m，內(nèi)河水位取最低運行水位1.72m。則防洪期間前池部位內(nèi)外最大水頭差H=9.84m。

站基砂層長江灘頭主泓出露，根據(jù)灘地寬度滲流補給長度L=500m。

無為大堤堤基壓地寬度b=58m。

覆蓋層滲透系數(shù)k1=8.0×10-5cm/s，厚度T1=19.0m；透水砂層滲透系數(shù)k0=2.0×10-3cm/s，厚度T0=28m。則越流系數(shù) A=（k1/k0T1T0）0.5=1/115 m-1。

站址處滲流位勢和承壓水頭計算結(jié)果見表3。

按照地質(zhì)報告前池及進水閘覆蓋層允許坡降為0.25。由表3計算結(jié)果可知，前池部位的覆蓋層滲透比降均不能滿足允許值要求，因此，在前池部位采用排水砂井處理措施。

2.砂井降壓效果計算

前池和引渠內(nèi)布置有28口砂井，根據(jù)《多層地基和減壓溝井的滲流計算理論》（簡稱《滲流理論》），先將28口不完整深井直接轉(zhuǎn)換為等效半徑的完整井。再按照雙層地基群井理論進行滲流位勢計算。具體計算過程如下。

表2 黃山寺二站各土層特性表

表3 現(xiàn)狀滲流計算成果表

表4 滲流計算成果表

① 前池24口不完整深井半徑r0=0.5m，S=10m，T=18.0。r0/T=0.028，S/T=0.56。查《滲流理論》中圖188，得不完整井的附加阻力系數(shù)f=2.0。則不完整井的等效完整井的半徑R0= r0/ef=0.5/e2.0=0.06m。

②引渠4口不完整深井半徑 r0=0.5m，S=9.81m，T=20.0。r0/T=0.025，S/T=0.49。查《滲流理論》中圖188，得不完整井的附加阻力系數(shù)f=2.6。則不完整井的等效完整井的半徑R0= r0/ef=0.5/e2.6=0.04m。

③ 按照雙層地基群井理論計算滲流位勢。28口完整井，分為5列，第一列4口，等效井徑0.04m，間距6m；第二列6口，等效井徑0.06m，間距5m；第三列6口，等效井徑0.06m，間距5m；第四列6口，等效井徑0.06m，間距5m；第五列6口，等效井徑0.06m，間距5m；第一列與第二列間距為52.17m，第二列至第五列間距為6m。

布置降水砂井后，前池和引渠部位位勢明顯降低，布置降水砂井后的站址處滲流計算成果見表4。根據(jù)計算成果，站基滲流穩(wěn)定滿足設(shè)計要求，說明井點布置是必要的也是合適的。

3.設(shè)置效果

黃山寺二站泵站工程于2014年12月30日通過竣工驗收。減壓井對泵站在施工期以及泵站建成后減小泵站的揚壓力，對站基滲流安全起到了重要的作用，經(jīng)過觀測，沒有發(fā)現(xiàn)滲流問題，防滲處理效果良好。

四、結(jié)語

黃山寺二站減壓井的布置在泵站防滲中取得了良好效果，對于存在較厚砂性的地基，承壓水頭較高的泵站，可起到很好的減壓作用，保證了工程施工期及建成后安全運行，可供類似水利工程設(shè)計時參考