大渗漏量条件下基坑排水系统规划布置及优化.pdf

I _ 水 利 水 电 施 工 2 0 1 5 第6 期 总 第15 3 期 3 基坑排水系统规划布置 左岸大坝基坑排水过程是动态的，施工阶段不 同， 排水系统规划布置也有很大差别。在进行规划布置时， 统筹考虑、遵循了 “ 近远期结合”原则，采取了分段引 排、集中抽排等措施。左岸大坝基坑排水分基坑初期排 水和基坑经常性排水两个 阶段 ，在进行初期排水规划布 置时 ，充分考虑基坑经常性排水布置，以尽可能减少资 源投入及与其他施工面的干扰。 3 1 基坑初期排水 3 1 1 排水量估算 基坑初期排水在枯水期进行 ，降雨量很小，所以一 般不考虑降水。按 4月 2 O 频率平均流量，开始抽水水 位以 1 0 1 7 0 0 m计，河床底部高程为 1 0 0 8 0 0 m 左右，基 坑积水面积约 4 0万 m。 ，估算基坑积水量约 3 2万 m。 。 考虑围堰与基坑渗水等综合影响，一期基坑抽排水总量 为 Q一1 I 3 2 3 5 ( 万 m。 ) 。 3 1 2 排水 强度 基坑排水强度 由排 水 时间确 定 ，而 排水 时 间 的确定 比较复杂，主要受基坑水位下降速度 的限制。基坑水位 的允许下降速度视围堰种类、地基特性和基坑内水深而 定。水位下降太快，围堰边坡中动水压力变化过大，容 易引起坍坡。 基坑初期排水 自围堰闭气开始 ，计划 8 d排完。基坑 水深约 9 0 m，可以满足控制水位下降速度小于 I 5 m d 的要求。基坑抽排水强度为 1 6 6 7 m。 h 。 3 1 3 泵站布置及水泵选型 排水系统布置时，充分考虑基坑经常性排水系统布 置，在二期上下游低 围堰 内侧主河床深槽部位各布置一 座浮式排水泵站。初期排水完成后，经常性排水系统在 该部位附近进 行布 置 ，以充 分 利用 排水管 道 、线 缆 等材 料。上游泵站配 备 3台 ( I用 2备 )2 5 0 S 6 5型 ( 流量 4 8 5 m。 h ，扬程 6 5 m，功率 1 3 2 k w)水泵，下游泵站配 备 4台 ( 2用 2备)3 5 0 S 1 6型 ( 流量 1 2 6 0 m。 h ，扬程 1 6 m，功率 7 5 k w)水泵。当水泵的扬程达不到要求时， 在围堰边坡开挖放置水泵的平台，采用水泵串联方式排 至堰外。排水管道选用 D N4 0 0钢管。 3 2 基坑经常性排水 基坑经常性排水分为开挖 阶段排水及混凝土浇筑阶 段排水两个阶段。 3 2 1 开挖 阶段排水 二期基坑初期排水完成后，随下基坑施工道路填筑 进展及基坑清理情况，分别于大坝上游、下游开挖边线 外设置集水坑，并作防渗处理，布置集 中排水泵站。上 游集水坑开挖尺寸为 1 0 0 mx 5 0 m4 0 m ( 长宽 深) ，下 游 集水 坑 开挖 尺 寸 为 2 0 0 m5 0 m 4 0 m 2 ( 长 宽 x深) 。 开挖部位的汇水通过移动式泵站和潜水泵将汇水转 输至集水坑，由集中排水泵站抽排至堰外。 3 2 2 混 凝土浇筑 阶段排水 ( I )渗漏水量分析：随着开挖的进行，基坑内渗漏水 点不断增加，渗漏水量大大增加，其渗漏水量分布情况 如下 ： 1 )河床渗水：渗水量约 5 0 0 0 m。 h 。 2 )左岸山体坡脚渗水：渗漏水量约 1 2 0 0 m。 h 。 3 )2 3号坝段岩梗渗水 ：枯水期渗水约 9 6 0 m。 h ，洪 水期约 2 8 8 0 m。 h 。 4 )右岸 9 8 5 m灌浆洞渗水 ：渗水量约 l l 0 0 m。 h 。 5 )左岸 9 8 5 m灌浆洞渗水 ：渗漏水量约 2 0 0 0 m。 h 。 6 )坝体物探钻孔及固结灌浆钻孔冒水。 7 )坝体集水井施工中渗水：渗水量约 1 2 0 0 m。 h 。 ( 2 )排水系统布置 ：针对渗漏点多、渗漏水量大的现 状，按照 “ 远近期结合”的原则，采取了分段引排、集 中抽取等措施 。考虑到上游部位是混凝土浇筑 的主要通 道 ，下游厂房部位的施工将晚于大坝混凝土浇筑施工， 因此分别在基坑的上、中、下游布置排水系统，其 中上 游排水系统将 渗漏水从上游 围堰抽排至金沙江 中，中、 下游从下游围堰抽排至金沙江 中。同时，在渗漏量大的 左、右岸灌浆洞内设置排水系统，直接将渗漏水抽排至 洞外进场公路排水系统。其具体布置如下： 1 )上游排水系统：上游排水系统主要抽排基坑上游 渗漏水、2 3号坝段岩梗渗漏水、部分坝体物探孔及固结 灌浆钻孔冒水、雨水等 ，高峰时抽排水量约为 1 8 0 0 m3 h 。 上游排水系统布置在上游围堰内侧主河床深槽部位，位 于大坝 的 2 O号坝段，该部位高程 9 8 0 m，与上游 围堰 ( 堰顶高程 1 0 4 0 0 0 m)的高差达到 6 0 m左右。 该排水系统配置 6台 2 0 0 S 9 5型 ( 流量 2 8 0 m。 h ，扬 程 9 5 m，功 率 l 1 O k W )离 心泵 、1台 2 5 0 S 6 5型 离 心 泵 ( 流量 4 8 5 m h ，扬程 6 5 m，功率 1 3 2 k W)及 I台 2 0 0 S 6 3 型 ( 流量 2 8 0 m。 h ，扬程 6 3 m，功率 7 5 k W)水泵 ，水泵 的配置按 照 “ 6 用 2 备”考虑 。 2 )中游排水系统：中游排水系统主要抽排基坑中游 渗漏水 、坝体集水井施工 中渗水、部分坝体物探孔及固 结灌 浆 钻 孔 冒水、雨 水 等，高 峰 时 抽 排 水 量 约 为 1 2 5 0 m。 h 。中游排水系统布置在大坝集水井处 ，位于大 坝的 1 9 号坝段 ，该部位底板高程 9 6 9 0 0 m，与下游排水 系统 9 7 7 0 0 m高程泵站高差 8 m。 该排水系统配置 2台 3 5 0 S 1 6型 ( 流量 1 2 6 0 m。 h ，扬 程 1 6 m，功率 7 5 k W)水泵，按照 “ I用 1 备”考虑。该 排水系统将渗漏水抽排至下游排水系统。 3 )下游排水系统：下游排水系统主要抽排基坑下游 渗漏水、中游排水系统来水、雨水等，高峰时抽排水量 约为 5 2 0 0 ms h 。下游排水系统与下游围堰 ( 1 0 4 0 0 0 m 高程)的高差达到 6 0 m左右。该排水系统抽排水量大、 出水扬程高，因此考虑采用三级泵站和两级泵站结合的 方 式 。 一 级泵站 ：布置 在厂 房 4号机 组基 础处 ，该部 位 高 程 9 7 7 0 0 m，布置 9台 3 0 0 S 3 2型 ( 流量 7 9 0 m。 h ，扬程 3 2 m，功率 1 1 0 k w)水泵、1台 2 5 0 S 6 5型( 流量 4 8 5 m。 h ，扬程 6 5 m，功率 1 3 2 k w) ，其中2 5 0 S 6 5型水泵可直接 将水抽排至下游围堰外的金沙江中。水泵配置按 “ 6 用 3 备”考虑。 二级泵站：在围堰边坡 1 0 0 7 0 0 m高程上开挖集水坑 及水泵放置平台，布置 4台 3 5 0 S 1 6型 ( 流量 1 2 6 0 m。 h ， 扬 程 1 6 m，功 率 7 5 k W )水 泵 、4台 2 5 0 S 3 9型 ( 流 量 4 8 5 m。 h ，扬 程 3 9 m，功 率 7 5 k W)水 泵，其 中 4台 2 5 0 S 3 9型水泵可直接将水抽排至下游围堰外的金沙江中。 水泵配置按 “ 7 用 2 备”考虑。 三级泵站 ：在围堰边坡 1 0 2 4 0 0 m 高程上开挖集水坑 及水泵放置平台，布置 4台 3 5 0 S 1 6 型( 流量 1 2 6 0 m。 h ， 扬程 1 6 m，功率 7 5 k W)水 泵，与 1 0 0 7 0 0 m 高程 4台 3 5 0 S 1 6型水泵 串联排至下游 围堰外 的金沙 江中。 4 )左岸灌浆洞排水系统：左岸灌浆洞开挖施工时， 与左岸基坑没有连通，渗漏水无法进入基坑 ，为便于及 时抽排 开挖 面的渗漏 水 ，在 洞 内安装 1台 WQ1 6 05 5 3 7型 ( 流量 1 6 0 m。 h ，扬程 5 5 m，功率 3 7 k W)潜 水泵 、 2台WQ1 8 0 7 0 6 4型 ( 流量 1 8 0 m。 h ，扬程 7 0 m，功率 6 4 k W)潜水泵及 2台WQ1 8 0 6 0 5 5( 流量 1 8 0 m3 h ，扬 程 6 0 m，功率 5 5 k W)潜水 泵 ，另外 设 置 2台 WQ N1 0 0 6 0 3 7型 ( 流量 1 0 0 m。 h ，扬程 6 0 m，功率 3 7 k w)潜 水泵备用 ，将 渗漏 水直 接抽 排至 洞外 进场 公路 排水 沟内 。 5 )右岸灌浆洞排水系统：在右岸灌浆支洞内设置排 水系统 ，将水直接抽排至下游金沙江中。 6 )基坑缺陷槽排水：基坑开挖过程中，有许多缺陷 槽存在 ，为方便后续施工，布置 9台 2 0 0 WQ一1 6 1 8 5 型潜污泵 ，及时抽排缺陷槽内的积水。 4 基坑 排水 系统优化措施 施工条件是处于动态变化 中的，其排水系统的安全 可靠性也随之变化。为达到既满足排水 系统的安全可靠 性又节约成本的 目的，左岸大坝基坑排水在混凝土浇筑 期进行 了优 化布置。 4 1 渗漏水汇集，集 中抽排 随着坝基混凝土的浇筑，集水坑淤积、排水设备堵 塞的情况时有发生。同时，厂房部位也开始施工，排水 系统受其他标段的影响非常大。仍采用原来的排水系统， 将不仅影响排水系统的安全可靠性，也会增加基坑排水 成本。因此 ，需对排水系统进行重新优化布置，分别从 导截流与土石方工程 抽排水总量、渗漏水汇集方式、排水系统布置部位等方 面分析、比较。由于大坝集水井位于大坝最低处，两面 有排水廊道 与之相 连 ，其 尺寸为 2 0 m6 m1 4 m ( 长 宽深) ，容量较大，可以汇集大量来水，也有一定的预 沉作用；且此处位于大坝 内部，受外部干扰小，因此， 最终确定在基坑最低的大坝集水井处设置一座抽排量约 为 2 5 0 0 m。 h的排水 系统，将 汇集的水量集 中抽排 至 1 0 4 0 0 0 m 高程排水沟 中。 同时，将大坝永久集水井安装的 DN 3 0 0焊接钢管连 接至厂房基础处 ，在 紧急情 况 ，将 流人 大坝 永久集 水 井 的渗漏水排至厂房施工部位，以作为备用排水系统。 4 2 设沉淀池。灌浆废水处理后排放 由于廊道内的固结灌浆、帷幕灌浆及混凝土浇筑等 施工废水浑浊度高且灰浆含量高，如果直接排放至排水 系统的集水坑中，必将造成集水坑的淤积、排水设备的 堵塞。为缓解上述情况 ，要求相关灌浆施工单位必须建 造沉淀池，排水的施工废水先进入沉淀池 中进行沉淀， 沉淀后的上清液排放至大坝集水井 中。 4 3 增设排水 系统及备 用电源。提高排水 系统 安全性 为实现防洪度汛及大坝下闸蓄水等 目标，仅依靠大 坝集水井排水系 统 ，其 安全 性是 不 足 的。因此 ，统 筹 考 虑，依次增设了厂房集水井排水系统、左岸 9 8 5 0 0 m高 程灌浆洞排水系统、大坝集水井排水系统备用 电源、发 电机组备用电源等项 目。新增排水系统均独立运行 ，其 中厂房集水井排水系统抽排量 2 0 0 0 m。 h ，将渗漏水直接 抽排到泄槽；另设置抽排量 1 2 6 0 m。 h的水泵一台，可以 将厂房集水井的渗漏水抽排到大坝集水井 中，使厂房集 水井与大坝集水井互为备用。左岸 9 8 5 0 0高程灌浆洞排 水系统抽排量 1 2 0 0 m。 h ，将渗漏水直接抽排到洞外进场 公路排水系统，减轻了大坝集水井排水系统的排水压力。 大坝集水井排水系统备用电源、发电机组备用电源等项 目保障了排水系统的供电电源，提高了排水系统安全性。 5 结束语 观音岩水 电站 基坑 排水 过程 是动 态 的 ，随着 工程 的 进展，排水系统也需要重新布置与调整，大体经历 了基 坑初期排水规划布置和基坑经常性排水规划布置两个阶 段。其中基坑经常性排水规划布置又经历了开挖阶段排 水规划布置和混凝土浇筑阶段排水规划布置两个阶段。 通过各个阶段排水系统科学合理的规划布置，确保 了观 音岩水电站左岸大坝施工的顺利进行。通过对基坑排水 系统的优化布置，提高了排水系统的安全性，确保了防 洪度汛、大坝下闸蓄水及首台机组发电目标的实现，同 时节约了排水成本，为今后类似大渗漏量基坑排水工作 积累了经验 。 3