摘要：本文通過對沙特MA'ADEN取水口降水工程的設計、施工、運行及降水效果與預期的水文地質參數的取值等方面進行了介紹、分析，希望對今后類似工程有所幫助。

　　關鍵詞：降水   基坑    施工   水文地質

　　Abstract: Through description and analysis of  the Saudi MA 'ADEN water inlet precipitation of engineering design, construction, operation and precipitation effect and the expected value of hydrogeology parameters , hope to help similar projects in the future.

　　Key Words: precipitation foundation pit construction hydrogeology

　　中圖分類號：TV551.4          文獻標識碼：A                文章編號：

　　1、項目概況

　　沙特阿拉伯礦業公司（MA'ADEN）在扎瓦爾港建設的磷酸鹽項目（Ma'aden海水冷卻循環設施取水口和排水口）。該項目選址在距朱拜勒(Jubail)西北部約150km的地方，朱拜勒位于沙特阿拉伯的阿拉伯海灣海岸上，平面位置如圖1.1。該處為沙漠地區，接臨北部海岸線。其中取水口基坑開挖最大深度為標高-10.50m，要求干作業施工，必須進行基坑降水。

　　圖1.1 MA'ADEN取水口平面簡圖

　　2、降水方案設計，參數選擇，設備選型等

　　2.1水文地質條件

　　（1）巖性：2.0～-2.5m為吹填淺褐色松散粉砂；-2.5～-7.0m為淺褐色中密級配不良的淤泥質砂；-7.0～-15.0m為淺褐色致密粉砂，-15.0～-22.0m為褐色致密級配不良的砂；-22.0～-28.0m為淺褐色轉灰色致密粉砂；-28.0～-30.0m為粘性土夾層；下部為致密砂。

　　（2）含水層： -28.0粘性土夾層以上為孔隙潛水，地下水位變幅受潮汐的影響，潮汐的最大幅值為2.52m左右。

　　（3）邊界條件

　　北側臨海，為定水頭補給邊界；含水層簡化為各向均質含水層；含水層下部（深度約28.0m）為相對隔水層。

　　2.2水文地質計算的概念模型

　　簡化邊界條件后建立的水文地質計算的概念，為均質含水層，定水頭岸邊降水，潛水完整井）。

　　2.3 參數的選取

　　滲透系數K值：初步設計時根據鄰近工程經驗取25.0m/d，施工設計時進行抽水試驗后優化為12.9m/d；澘水含水層厚度H取28.00m；基坑水位取大降深S取14.50m；影響半徑R取100m；基坑等效半徑r0取56.0m；基坑中心至定水頭邊界的距離b取50m。

　　2.4 基坑涌水量的計算

　　計算方法：按穩定流潛水完整井考慮。

　　計算公式：

　　b<0.5R    式（2.4-1）

　　式中      Q──基坑涌水量（m3/d）；

　　k──滲透系數（m/d）；

　　H──澘水含水層厚度(m)；

　　S──基坑水位降深(m)；

　　R──降水影響半徑(m)；

　　r0──基坑等效半徑(m)；

　　b---基坑中心至定水頭邊界的距離取(m)。

　　2.6計算結果

　　按上式（5-2）計算要滿足基坑開挖要求，保證干作業條件，地下水位降深要達到14.5m，相應的涌水量為42360m3/d。共布設34口降水井，各井流量為50～80m3/h。

　　2.7 降水設備選擇

　　2.7.1 施工設備

　　采用CZ-150型沖擊鉆機沖擊成孔。

　　2.7.2 降水設備

　　根據設計計算所需的基坑涌水量、降深等，井泵流出水量選擇50～80m3/h，揚程39m。

　　3、降水井施工、設備安裝、運營和維護

　　3.1 降水井施工

　　3.1.1、工藝流程

　　準備工作 → 鉆機進場 → 鉆機定位 → 設備安裝 → 開孔鉆進 → 終孔 → 第一次洗井 → 下井管→ 填濾料 →止水封孔→ 第二次洗井 → 安裝井泵（試抽）→ 安裝排水管線 → 正式抽水 →水位監測。

　　3.1.2、降水井施工技術要求及措施

　　（1）鉆機定位

　　嚴格按照圖紙和井位坐標位置定出孔位。

　　（2）鉆孔

　　井口埋設護筒：護筒φ700mm，長5.0m，埋設深度約4.5m，孔徑600mm。

　　采用CZ-150型沖擊鉆沖擊成孔，考慮在砂層中成孔時的井壁穩定，沖擊成孔過程中擬采用泥漿護壁（泥漿采用膨潤土制作，比重約1.2），當一個回次沖擊約2m時采用撈渣桶或泥漿泵清理孔底於渣，如此反復，直至成井深度達到設計要求。

　　（3）第一次洗井

　　鉆進孔深達到設計深度要求時進行換漿洗孔，直至泥漿比重在1.05左右。

　　（4）井管安裝

　　a、井管的選擇：擬選用φ250mm、壁厚9.2mm的UPVC管作為井管使用。過濾管的孔眼縫直徑20mm，各孔眼中心距為50mm，孔隙率≥15%，梅花形布設。濾管外用80目的尼龍網包纏3層。

　　b、井管的安裝：采用起重設備分節安裝，安裝前第一節井管底部用10mm厚PVC板封底，兩節井管間鉚釘連接，連接時要確保兩節井管對齊且在同一軸線上，下沉井管時用對中器定出井孔中心，確保井管居中，井管安放到設計位置后固定，進行填礫及管外封閉。

　　（5）填礫砂

　　井管安裝完后應及時進行填礫。

　　濾料的選取：濾料規格為1-3mm，成份為粗砂及細礫，磨園度要好，其不均勻系數應小于2。

　　濾料填設厚度及高度：濾料填設厚度為175mm，填設高度應大于濾管高度0.5m。

　　（6）止水封孔

　　井口下至濾管以上0.5m用粘土球（直徑3～5cm）止水。

　　（7）第二次洗井

　　井管安裝好后采用活塞進行第二次洗井，直至水清砂凈。

　　3.2 設備安裝

　　3.2.1 井泵安裝

　　深井泵體安裝至距井底1.5~2.0m，泵管連接至排水管線后進行試抽，一切運行正常后待正式抽水。

　　3.2.2 排水管線安裝

　　在基坑四周呈環行布置2根φ350mm的鋼管作為排水主管，與34口管井內延伸出來的泵管連接；2根排水主管最后匯集到沉淀池內，再從沉淀池內排往海中。

　　3.2.3 電力設備

　　因施工區域沒有外用電源，采用2臺250KVA、2臺360KVA共四臺發電機組交替提供電力。

　　3.3 運營和維護

　　3.3.1 降水運營

　　根據設計要求，工程降水運行采用"分步、按需、受控"的降水運行原則。

　　"分步"是指隨基坑開挖分階段深入，井點水位的降深也分階段逐步下降，并非從一開始就將水位降到基坑設計開挖深度所對應的最大安全水位。"按需"是指基坑分層開挖情況下，只需啟動相關井點的抽水運行，無需全部啟動；此外，井點初始抽水的時點應在基坑開挖深度到達壓力平衡深度前幾小時開啟，一般無需從基坑開挖之初就啟動抽水運行。"受控"是指各工況階段井點的水位降深應按相應工況下所計算的安全水位降深予以控制，降深不必過大。控制原則為觀測井水位不超過基坑開挖深度2m。

　　3.3.2 降水系統的維護

　　主要是電力系統和降水井泵的維護。

　　發電機組安排專職人員值班看守，有問題及時解決，定期保養等。

　　降水井泵運行期安排專職人員值班，主要以巡視檢查為主，發現水泵有問題及時處理，壞了的水泵及時更換修理，確保正常運行，由于施工區處于海邊，海水具有較強腐蝕性，對泵體及泵管腐蝕嚴重，因此，除了選擇耐腐蝕的井泵外，對泵管、連接頭等進行防腐措施，發現泵體、泵管因腐蝕漏水時要及時更換。

　　4、降水效果和與預期參數比較

　　4.1 降水效果

　　根據4個觀測井降水過程中的水位數據，并以此數據所作的過程曲線。可以看出，在相應時間里達到了預期的效果。正常運行時25～28臺水泵抽水，出水量30000～33600m3/d。

　　4.2 降水效果與水文地質參數對比分析

　　降水設計時采用的滲透系數K值為12.9m/d；澘水含水層厚度H取28.00m；基坑水位取大降深S取14.50m；影響半徑R取100m；基坑等效半徑r0取56.0m；基坑中心至定水頭邊界的距離b取50m，計算時未考慮地下連續墻及鋼板樁的影響。計算在此條件下的基坑涌水量為42360m3/d。

　　降水運行后期有25～28臺水泵抽水，出水量30000～33600m3/d，平均出水量31800 m3/d，平均降深14.00m。

　　綜合分析存在以下原因：

　　（1）計算時未考慮地下連續墻及鋼板樁對降水的影響；

　　（2）水文地質計算模型的建立時對含水層進行了簡化，最主要的一點是簡化為各向同性均質含水層，但實際上，各含水層是非均質的，二個水平向上的滲透系數存在著差異，水平向與垂直向的差異就更大一些，因此，實際降水過程中的降深、流量等與計算結果必能存在一定的差異，但這種誤差在實際工程中是可以接受的。

　　（3）但總體上來說，降水效果還是比較理想，滿足了基坑施工要求，水文地質各參數取值較合理。

　　5、總結

　　（1）達到了預算的降水效果，滿足了基坑施工要求；

　　（2）水文地質各參數的選取較合理；

　　參考書目

　　1、《建筑基坑支護技術規程》JGJ120-2003

　　2、《供水管井技術規范》G50296-2003

　　3、《沙特MA'ADEN取排水口基坑降水方案》