维普资讯 http://www.cqvip.com 第２Ｏ卷第６期 资源环境与工程 Ｖ０１．２Ｏ ２００６年１２月 Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔｏｔａｌ Ｎｏ．６４ 文章编号：１６７１—１２１ １（２００６）０６—０７９４—０３ 南水北调东线济平干渠工程施工期排水技术 赵小毛 （葛洲坝集团第三工程有限公司，湖北宜昌４４３００２） 摘要：介绍南水北调东线济平干渠工程在施工期降排地下水所采取的垄沟排水法、大口径井点法、真空井点 法的主要技术要求和适用范围及相应的设备、机具，阐述因施工引起的排涝及排水出路问题及其解决方法。 关键词：南水北调；工程施工；施工排水；技术方法 中图分类号：ＴＶ６８ 文献标识码：Ａ １ 工程概况 ２ｏｏ５年 ２月全线试通水成功。 济平干渠是南水北调东线工程的重要组成部分， ２工程地质条件 足中国批准的首批开工项目之一，在山东省南 ２．１地貌及地层岩性 水北调总体工程中占有十分重要的位置。输水渠自东 输水渠沿线主要地貌类型有黄河冲积平原、山前 平县东平湖渠首引水闸一济南市小清河睦里庄跌水， 冲积平原、山前剥蚀一溶蚀残丘。黄河冲积平原第四 全长９０．００８ ｋｍ，途经东平、平阴、长清、槐荫区等４个 系地层为全新统（Ｑ： ）冲积的壤土、砂壤土、粘土，局部 县、区，工程布置如图１所示。输水渠采用梯形明渠全 为粉细砂、砾质粗砂，下覆基岩为寒武系九龙群及奥陶 断面防渗衬砌型式，设计渠底比降为１／５０００— 系九龙群石灰岩（ＯＪ）。山前冲积平原第四系地层主 １／２００００；设计水深２．５～３．５ ｍ；衬砌边坡：岩基渠床段 要为上更新统（Ｑ；１＋ｐｌ、Ｑ ＋ｐ１）冲洪积的黄土状壤土、壤 １：１．５，土基渠床段１：２．０—１：２．２５；设计底宽９．０～ 土及坡洪积堆积的粘土，局部表层为全新统冲积堆积 １５．０ ｍ。为满足输水渠及沿线河、沟、渠、路等行洪、排 的粘土，下伏基岩主要为奥陶系马家沟组（ＯＭ）石灰 涝、引水、交通的要求，输水渠上建筑物布置均采用立 岩、泥灰岩。剥蚀一溶蚀残丘：第四系地层为全新统冲 体交叉，在重点渠段沿右堤架设ｌ０ ｋＶ输电线路和设 积堆积的壤土和上更新统冲积堆积的黄土状壤土及坡 置全线通讯系统。工程自２００２年ｌ２月开始施工， 洪积堆积的粘土，下伏基岩为奥陶系九龙群石灰岩。 图１南水北调东线一期工程济平干渠工程分布图 Ｆｉｇ．１ Ｓｋｅｔｃｈ ｓｈｏｗｉｎｇ ｔｈｅ Ｊｉｐｉｎｇ ｐｍｊｅｃｔ １．全新统冲积堆积土；２．上更新统冲积洪积堆积土；３．上更统坡积洪积堆积土；４．中更新统残坡积土；５．奥陶系几龙群组灰岩；６．奥 陶系马家沟组灰岩；７．跨干渠交叉建筑物；８．节制闸；９．倒虹；１Ｏ，千渠及桩号；１１．国道；１２．河流。 收稿日期：２００６—１０—３１；改回日期：２００６—１２ ０４ 作者简介：赵小毛（１９６９一），男，注册监理工程师，一级建造师，工程地质与水文地质专业。Ｅ—ｍａｉｌ：ｚｈａｏｘｉａｏｍａｏ一３６＠１２６．ｃｏｒｎ 维普资讯 http://www.cqvip.com 第６期 赵小毛：南水北调东线济平干渠工程施工期排水技术 ７９５ ２．２工程地质 平原（Ｉ、Ⅵ地质段）渠段的土方施工阶段时采用。具有 依据地貌类型、地层岩性分布特征，输水线路共分 施工工艺简单、造价经济的优点。但对于基坑工作范围 成６个工程地质段（Ｉ段：桩号０＋０００一ｌ９＋４５０，黄 较小的工程，及地下水位较高而基坑开挖较深、基坑边 河冲积平原；Ｈ段：桩号ｌ９＋４５０～２２＋０９０，山前冲积 坡土体渗流稳定性不高的渠段，排水沟开挖工程量会大 平原；Ⅲ段：桩号２２＋０９０～２４＋９０７，剥蚀一溶蚀丘陵； 大增加，不宜采用该方法。本工程采用垄沟排水的渠 Ⅳ段：桩号２４＋９０７～３５＋２０４，黄河冲积平原；Ｖ段：桩 段，施工中当基坑开挖至基坑壁开始渗水时，即应在基 使坑壁渗水 号３５＋２０４～４８＋８０１，山前冲积平原；ＶＩ段：桩号４８＋ 坑底施工范围以外开挖排水垄沟和集水坑，８０１～９０＋００８，黄河冲积平原）。根据地质勘探揭示， 沿着基坑四周的排水垄沟汇集于集水坑，然后利用水泵 各工程地质段石灰岩裂隙发育，存在的主要工程地质 抽排出基坑外。排水垄沟、集水坑的尺寸大小，应根据 问题是渠道渗漏；部分地段共有湿陷性黄土类渠段总 现场渗水量来确定，一般排水垄沟深０．５ ＩＴＩ，底宽不 长ｌ８．８１３ ｋｍ，该类土质具有大孔隙、粉粒含量高的特 点，其垂向裂隙不发育，含白色钙质网纹，具湿陷性，湿 陷系数平均值０．０７４；各工程地质段砂壤土层抗冲性 能差，不利于渠道边坡稳定，且存在渗漏问题；除此之 外，全渠段多为冻胀性类同的粉质壤土、粘土。 ２．３水文地质 沿线地下水类型有第四系孔隙潜水和岩溶裂隙水。 孔隙潜水分布于沿线第四系沉积层中，主要受大气降水 补给，临黄河段主要接收黄河水的侧渗补给，以地下缓 径流及人Ｔ取水为主要排泄途径，主要含水层为粉细 砂、砾质粗砂，渗透系数ｌＯ～４１．２ ｍ／ｄ，为中等一强透水 层；其次为砂壤土、壤土、裂隙粘土，渗透系数０．１２～９．５ ｍ／ｄ，为弱一中等透水层。各段各含水层厚度不等，一般 几米到十几米，除部分渠段基岩埋深浅外，大部分渠段 在勘探时含水层均没有揭穿。地下水埋深受地形影响 而深浅不一，在２００２年勘探期问地下水埋深一般２．５～ ５．０ ＩＴＩ，深者达７．０～１０．０ ＩＴＩ，地下水位年变幅约５．０ ＩＴＩ， 平水年份地下水高出设计渠底０．５～１．０ ＩＴＩ，丰水年份高 出设计渠底２．０ ＩＴＩ以上。岩溶裂隙水赋存在沿线出露 的石灰岩的裂隙和岩溶巾，其富水性受构造裂隙控制。 ２２＋６５０～２３＋８５０渠段岩面埋深浅，局部出露，地下水 埋深约８．０～１０．０ ＩＴＩ，低于第四系孔隙潜水６．０～８．０ ＩＴＩ， 渗透系数１０．０—２５．０ ｍ／ｄ，为强透水层，接受大气降水 补给及第四系孔隙潜水的渗透补给。 ３施工期地下水降排方法及适用条件 济平干渠工程线路较长，施工沿线地质、水文情况 较为复杂，地下水埋深较浅，对施工影响大，在施工期做 好排水工作显得十分重要。综合考虑本工程施工现场 的地形、地质、水文条件和衬砌施工要求，确定渠道施工 时采用垄沟排水、大口径井和真空井点法三种排水法。 ３．１垄沟排水法 本方法主要在含水层是壤土、粘土及灰岩，渠坡稳 定，渗水量相对较 的渠段，包括山前冲积平原段（Ⅱ、Ｖ 地质段）、剥蚀一溶蚀丘陵（Ⅲ地质段）及部分黄河冲积 ＜０．３ ｍ，排水纵坡为ｌ‰一５％。¨ ，如遇部分渠段土质较 差时，可采用木板支护而不必再采用其他排水方式，以 免给施工造成不便。集水坑应设置在排水垄沟的下游 处，集水坑的深度一般应大于排水垄沟底高程以下０．７ ＩＴＩ或大于水泵吸水笼头的高度，集水坑内需要用荆笆、 竹篾、编筐或木笼围护，以防止泥沙堵塞水泵的吸水笼 头。施工排水时需要有专人对排水垄沟、集水坑进行检 查，使其不淤不堵，保证排水的顺利通畅。利用该型式 进行施工排水时，应注意以下两点：①开工后应连续不 断地快速施工，工地应留有足够数量的备用水泵；②土 壤渗透性系数大的渠段，抽水时应将出水管接长或用排 水槽将弃水引向远处，以防止基坑回渗，造成重复抽排。 ３．２大口径井点法 当地下水量丰富，地下水位较高，渗透系数较大 （２０ ｍ／ｄ～２００ ｍ／ｄ），含水层多为砂层、砂砾类土层时 可采用该法。该方法一般每个管井埋设滤水井管，每 个井管单独使用一台水泵，不断地进行抽水，以此来降 低地下水位。适用降水范围较大，一般为５～５０ ＩＴＩ。 井点一般布置在渠道的开口戗台上，视地下水位埋深 情况可单侧或双侧布置。２９标～３４标（４６＋６１５～９０ ＋００８）施工时在渠道右堤内侧距基坑边缘０．５ ＩＴＩ～ １．５ ＩＴＩ打一排排渗井，钻孔直径６５０ ｍｍ，壤土、粘性土 渠段采用回转钻进。玉符河等河床段多砂砾层，在倒 虹施工降水时多采用冲击钻进，泥浆护壁。一般井点 间距４０ ｍ（可根据地下水量相应调整）、井深１５ ｍ，每 个井内安装２．２ ｋＷ潜水泵一台。分段施工，１ ｋｍ为 一段，设水泵２５台，集中抽水，本段完成后，将水泵移 至下一段内抽水和进行施工。２２标（５＋８１４～１０＋ ０２０）离黄河较近，衬砌施工时适逢雨季，地下水位较 高，施工时在两岸开口戗台位置打井、单侧井距３０— ５０“Ｉ，其中１．１ ｋｍ（５＋９５２—６＋６４２、７＋０５６—７＋５００ 段）黄河侧渗量大，在渠底再增加一排井。成井后安装 Ｄ５０无砂混凝土管，管外侧填砾，无砂混凝土管可以同 时起到支撑固壁和反滤的作用。无砂混凝土管可在工 地现场预制，也可以购买成品。该法在土方施工期可 维普资讯 http://www.cqvip.com 资源环境与工程 ２００６．年 与垄沟排水法结合使用，衬砌施工时主要采用该法。 口闸下出湖河道，再入黄河。 ３．３真空井点法 ４．２平阴段排水 该方法适用于土质类别为粉细砂，基坑开挖范围 济平干渠在平阴县内３６．１７ ｋｍ，经过黄河冲积平 内地下水位较高日．基坑开挖较深，基坑边坡不易稳定 原、山前冲积平原及剥蚀一丘陵区，跨越浪溪河、玉带 的衬砌渠段。由于该排水型式需要的设备较多、工艺 河、安澜河等。排水排涝根据各段不同的地形特征，根 较复杂，施工技术要求高，相应其排水费用也较高，在 据需要在干渠两侧或一侧开挖排水沟，与跨越的河道 ３０标的５９＋４５０～６０＋０００段仅２００５年６月采用过， 相接，通过原有的或新建的提排系统经河道排入黄河。 降低水位深度约３．０ ｍ，井点间距１．５ ｍ，井管长度８．０ 部分渠段一侧村镇较集中，不宜开挖排水沟，如下盆王 ｍ，沿渠道两侧布置。该法在进行井点布置前，需要结 村北一上盆王村北在右岸开挖的排水沟，在上盆王村 合水位降低深度、土壤的渗透系数大小、基坑内排水量 北修建排水倒虹穿过干渠与左岸排水沟相连。干渠穿 进行演算，确定井管深度、合理的井管间距，以及排水 过曹山洼、滦湾洼及贵平洼，截断了两侧洼地的涝水联 分区，并制定详细的施工措施。 系，也通过设置穿干渠排水倒虹进行疏通排水。 该法所用的排水机具分为管路和抽水两部分。管 ４．３长清、槐荫段排水 路部分包括滤管、井管和集水总管，抽水部分主要包括 干渠经长清、槐荫两区共４８．０２ ｋｍ，穿过孝里洼、 真空泵、集水箱、离心泵、气水分离区和连接管等。真空 归德洼、南大沙河、北大沙河、玉符河，与小清河相接。 泵的扬程选用２０．０ ｍ Ｊ。安装时严格按工艺规程进行。 排水设置原则与平阴段相似，大部分水经提排通过河 施工实施过程中应做到：①抽水一旦开始，就应不间断 道排入黄河。在槐荫段，主要是３３、３４标，通过在右侧 地进行，以免滤管堵塞。此外所有排水机具都要有备用 挖排水沟经睦里闸排向小清河。全线共设排水沟 件；②抽排水机械工作前，应对本排水段内所有管道接 ６６．０３ ｋｍ，其中左岸２３．６０ ｋｍ，右岸４２．４３ ｋｍ。 头进行认真检查，保证严密不透气；③机械运行期间，应 随时进行观察，一旦出现问题，及时排查。 ５结语 ４施工期排水（涝） 济平干渠工程穿越四个县区，对当地原有的排水 系统产生很大的影响，施工期排水排涝问题如不解决 济平 卜渠沿线右岸多为山丘区，左岸紧邻黄河，输 好，则会制约工程的顺利进行，也会与当地产生矛盾， 水渠处在两者之间的洼地内，部分渠段经过的封闭洼 引起经济赔偿等纠纷。因此，合理的排水规划显得尤 地（曹山洼、贵平洼等），比相应的黄河滩唇低３．０～ 为重要。经过济平干渠的建设，对排水方面主要有以 ４．０ ｍ，而沿途人黄河河道的大部分为地上河，同时受 下几点值得借鉴：①首先要因地制宜，规划好排水出 黄河洪水顶托，故当地的涝水无自排出路。济平干渠 路，避免抽排的地下水淹没农田、林地等；②穿渠道的 的修建对当地的原有排水系统影响较大，加上施工期 排水倒虹应安排先建设，可早发挥其排涝功能；③根据 长，２００３年～２００５年又正值丰水年，涝水及抽排的地 工程地质水文地质条件选取适宜的降排地下水的方 下水量大，如不解决好施工排水及涝水出路，将会对当 法，确保施工排水的经济性和有效性；④排水沟施工应 地产生不利的影响。 与土方工程同时进行，以确保排水畅通为原则。 ４．１东平段排水 济平干渠开挖后，两岸涝水及抽排的地下水均无 参考文献： 排水出路，需分别沿两岸开挖排水沟，两岸涝水汇流至 ［１］ＧＢ５０２８８－－９９，灌溉与排水工程设计规范［Ｓ］． 渠首后，分别在左、有岸重（新）建排涝站，提排入陈山 ［２］ ＳＬ／Ｔ２４６ １９９９，灌溉与排水工程技术管理规程［ｓ］ ＴＨＥ ＤＲＡＩＮ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ ＡＴ ＣｏＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ ＰＥＲＩＯＤ ＯＦ ＴＨＥ “ＪＩＰＩＮＧ ＯＵＴＬＥＴ”ＯＦ“ＳＯＵＴＨＥＲＮ ＷｒＡＴＥＲ Ｔｏ ＴＨＥ ＮｏＩ Ｈ”ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＺＨＡ０ Ｘｉａｏ—ｍａｏ （７ｈｅ ３ｒｄ Ｂｒａｎｃｈ ｏｆＧｅｚｈｏｕｂａ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ．Ｌｉｄ．，Ｙｉｃｈａｎｇ，Ｈｕｂｅｉ ４４３００２） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅａｌｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｒａｉｎａｇｅ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｅｒｉｏｄ ｏｆ ｔｈｅ“Ｊｉｐｉｎｇ ｏｕｔｌｅｔ’’ ｏｆ“Ｓｏｕｔｈｅｒｎ ｗａｔｅｒ ｔｏ ｔｈｅ Ｎｏｒｔｈ”ｐｒｏｊｅｃｔ．Ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｉｎｃｌｕｄｅ ｄｉｇｇｉｎｇ ｄｉｔｃｈ ａｎｄ ｂｉｇ ｃａｌｉｂｅｒ ｗｅｌｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｖａｃｕｕｍ ｗｅｌ１． Ｔｈｅｉｒ ｆｅａｔｕｒｅｓ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｒｅａｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ，ｂｅｓｉｄｅｓ ｔｈｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ｔｏｏｌｓ ａｎｄ ｓｏｍｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：“Ｓｏｕｔｈｅｒｎ Ｗａｔｅｒ ｔｏ ｔｈｅ Ｎｏｒｔｈ”；ｐｒｏｊｅｃｔ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ；ｄｒｍｎａｇｅ ｄｕｒｉｎｇ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ；ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ＆ｍｅｔｈｏｄ
