港珠澳大桥抽水试验设计方案新

1、港珠澳大桥抽水试验设计方案1前言1.1工程概况港珠澳大桥香港侧登陆点位于香港大屿山石散石湾，澳门登陆点为明珠点，珠海侧着陆点为拱北。根据工可研究，大桥线位在香港航道处水域需向南拐后再折回，沿23DY 锚地北侧向西跨海到达澳门明珠点附近分离设置的珠海及澳门口岸区，往珠海方向通过隧道穿越拱北建成区与规划的太澳高速公路相连；澳门近期将在澳门口岸位置附近填海，未来口岸人工岛与澳门岛将联成一体。本次初勘工作为港珠澳大桥主体工程，工作内容为：自粤港分界线起，西至拱北/明珠附近的海中填筑的珠海/澳门口岸人工岛止，采用桥隧组合方式，全长约29.6 km，其中跨海桥梁长22.849 km，工可报告推荐青洲航道桥

2、采用460m双塔斜拉桥，江海直达船航道桥采用两跨220 m连续刚构桥，九洲航道桥采用单跨250 连续刚构桥，非通航孔采用70 m/110 m连续梁桥。海底隧道长5.99 km(沉管)。桥隧相接处修建两个各长约625m 的海中人工岛。1.2目的和任务根据港珠澳大桥海中桥工程特点和场地水文地质条件，拟在东西人工岛分别布置一组抽水试验井（共二组）。其主要目的是为工程设计、施工提供所必需的水文地质资料。 主要任务如下：充分收集场区的水文地质资料；查明场区目的含水层地下水类型、水位及变化幅度、地下水与海水的水力联系；通过抽水试验，取得目的含水层的单井涌水量、渗透系数、影响半径等水文地质参数；评价海水、地

3、下水对混凝土的腐蚀性；估算基坑涌水量，评价开挖基坑的抗渗流、抗隆起稳定性；分析评价地下水对人工岛基础施工可能造成的影响；建议施工中应注意的问题，从勘察角度提出地下水的防治措施方案。1.3工作依据本次工作主要执行以下规范、规程：供水水文地质勘察规范(GB50027-2001)；水利水电工程钻孔抽水试验规程(SL 320-2005)；以及甲方提出的技术要求和其它有关抽水试验的技术资料（供水水文地质手册等）。2 水文地质条件2.1地下水类型据港珠澳大桥海中桥隧主体工程补充工程地质勘察报告（以下简称“报告”），将试验区地下水划分为松散岩类孔隙水和基岩裂隙水两大类。松散岩类孔隙水以承压水为主，局部夹粉砂

4、、细砂透镜体，上部为淤泥质亚粘土、淤泥或粘性土覆盖，下部岩性主要为第四纪冲海积的砂层及卵砾石等，堆积物上细下粗，岩相、厚度变化较大，含水层主要为砂砾层、含砾中粗砂。地下水多为咸水，矿化度在3-10g/l之间，水质类型为HCO3 ·Cl-Na·Ca型；基岩裂隙水含水岩组主要为花岗岩、混合花岗岩等，地下水主要为风化裂隙和构造裂隙水，在构造断裂带附近往往富水。2.2试验孔布设与施工2.2.1试验孔布设方案根据工程设计需求，本次水文地质试验主要针对可能对人工岛建设有影响的松散岩类孔隙水含水岩组进行。根据勘察条件要求，本次水文地质勘察设计抽水试验二组，试验位置拟布置在人工岛附近偏离主

5、航道。第一组试验孔位于西人工岛附近，拟对上部中砂层进行抽水试验。由1个抽水主孔和2个观测孔组成。抽水井C1布置于竖井及风塔旁（原补充勘察钻孔Z1附近），设计孔深为50m，过滤器位置设于海底深度35-47m处（标高约-42-54m），为非完整井。观测孔距离抽水孔分别为5和15m，设计孔深为50m，过滤器位置设于35-47m处。第二组试验孔位于东人工岛附近，拟对中、细、砾砂层进行抽水试验。由1个抽水主孔和2个观测孔组成。抽水井C2布置于风塔以东（原补充勘察钻孔Z2）附近，设计孔深为55m，过滤器位置设于海底深度41-53m处（标高约-51-63m）采用非完整井。观测孔距离抽水孔分别为6和20m，设

6、计孔深为55m，过滤器位置设于41-53m处。抽水试验孔平面位置示意图、试验孔孔深及结构见表1和图13。抽水孔孔深及结构表 表1试验层位井孔编号设计深度(m)设计孔径(mm)井管外径(mm)过滤器位置（m-m） 备注中砂C1503001683547钢管C1150139.7733547钢管C1250139.7733547钢管细、中砂C2553001684153钢管C2155139.7734153钢管C2255139.7734153钢管图1 抽水试验孔平面位置示意图2.2.2试验孔施工2.2.2.1设备投入本次抽水试验井施工，拟投入XY-4型钻机(钻深1000m)1台套，配备BW-200/40泥浆

7、泵1台套，以S495、S195型柴油机作机械动力，一台电焊机及气割设备，两台发电机用于照明。抽水试验配备深井潜水泵、水表、自动水位计、三角堰板等仪器设备。拟选用1条大吨位的船舶作为本次试验孔施工、抽水试验船只，另选用载重量为150200T、有机械绞锚机的机动船1条作交通船。 .2平台搭建考虑到施工水域可能的恶劣气候、水文条件，本次勘探采用旁侧式钻探平台，平台外伸3.0m，宽>6m，下悬挂副平台，两平台上、下距离2.0m。槽钢与船体焊接连接，关键位置加固，施工船舱内用配载压舱至安全吃水线，使钻探船保持一定的吃水深度和船体稳定。上平台面用厚度50mm的木质地板铺设、固定，下平台面用钢丝网铺设

8、，上下平台配备必要的防护栏杆，平台的孔口槽板应拆卸方便，以便遇紧急情况撤离。.3锚泊定位施工船采用抛锚泊位，为保证孔位准确、钻船在施工期间固定不产生漂移，施工船上配备至少6只铁锚，形为齿状，前后2只主锚（重约（1.01.2T），4只边侧锚，呈“*”字型分布，边侧锚绳与主锚绳之夹角为4045°，备用锚1只，当某一侧锚因水流方向变化出现微走锚时或在可能造成平台船漂移的最大流向方向上增补，提高船在施工时抗漂移的能力（考虑到大风与流速的合力方向是变化的），涨潮流向与退潮流向不一致的区域，则采用非对称法抛锚泊位。锚绳为大直径的钢丝绳，配备长度200m/根，使锚绳与水面夹角<15°

9、;，以保证船舶的最佳拉系状态和锚的稳定。也便于较近孔位直接松紧锚绳平移船舶进位。钻孔定位工作采用GPS双频RTK系统和实时差分系统进行。孔位定位方法：根据设计孔位坐标 、锚绳长度、水深与预抛方向（由涨、退潮水的主流方向决定），先计算出锚位坐标，在接近平潮时或流速变缓时，在GARMIN GPS 12C掌上导航仪指引下由钻探船送主前锚、左前或右前锚至预定锚位，然后顺水流退至孔位附近停泊，再由交通船在12C掌上型导航仪导航下送出右前或左前主锚、左后、右后锚到预定锚位，在RTK或RTD定位仪监测下绞锚到位。.4护管及成孔抽水孔施工时，拟选用高强度的325mm优质无缝钢管作隔水保护套管，270三翼钻头成

10、孔。为方便施工及测井内水位，拟选用高强度的377mm优质无缝钢管作活动保护套管。观测孔拟选用高强度的140mm优质无缝钢管作隔水保护套管，75三翼钻头成孔。考虑海上移动平台晃动严重，滤料投入困难，滤水管拟采用桥式过滤管。下管时，用钻机垂直提吊井管下入孔内，使其位于钻孔中心。在所有试验井的过滤器底部均设有23m的沉淀管。.5施工安全防护措施1、实施性措施所租用的船只须具备船检部门检验合格且航行证件齐全、有效，按船舶最低配员数额配备船员，船员应具备相应资质且体持适宜。向当地海事部门申请，提前发布航运通告，办理水上水下作业施工许可证件。制定水上钻探作业有关的安全规章制度及安全作业规程。严格挑选技术熟

11、练的钻探工人，进行水上安全知识及安全操作规程教育。2、 维护性措施辅助船应停泊在施工船旁，协助维护施工船的施工安全，并起监护作用；船上配备甚高频、移动电话、对讲机等通讯设施，专人守护，确保通讯通畅，注意水域变化及气象预报，及早实施应急预案。3 、规定性措施进入现场，个人防护用品穿、戴整齐，严禁赤足、赤膊、穿拖鞋上班或上平台。宿船人员、上班人员杜绝喝酒，疲劳、技术不熟悉者不得操作钻机、绞锚机。严格遵守各种规程、规章制度，非特殊工种人员不得从事特殊工种工作。宿船人员必须熟悉船规定的统一紧急信号，熟悉安全通道及救生、消防设备存放位置及使用，熟悉自救知识。服从统一指挥，生产服从机长统一指挥，紧急情况服

12、从船长统一指挥。值班、了望人员必须坚守岗位，集中精力，护航船舶安全。按规定做好各种记录。4、 应急预案1) 走锚应急预案配备定位锚及绳两套，置于船前、后适中位置，当出现某方向走锚时，及时抛送备用锚，增加走锚方向拉力。开车轻顶，等待急流时段过去，同时专人观察套管的垂直情况。2) 急流应急预案套管要坐牢，孔口增加一高强度的浮动套管，以抵御上部水流冲击，减小套管上端急潮流的影响。增抛备用锚。现场暂停生产，提出钻具，保护套管，必要时套管退出平台。3) 特殊天气应急预案风力6级时正常施工；风力7级时，由船长统一指挥起锚回港避风；情况紧急来不及起锚时，直接放掉或砍断锚绳回港，待风小以后再捞起锚绳，恢复作业

13、。4) 人员落水应急预案所有作业人员穿救生衣。平台四周或船通道旁放置救生圈，随手可取。发现人员落水，迅速扔出救生圈，同时通知交通船救援。发出求救信号，通知周围船只、过往船只援救。5) 医疗求助应急预案备急救药品及急救包。给伤病员迅速止血包扎处理。交通船迅速送伤病人员上岸。迅速将伤员情况报告给项目部，急救中心，派救护车在码头等待。7) 火灾应急预案船上配备灭火器材且性能可靠。灭火器材应分布在易发火灾部位或通道边。作业人员应熟悉灭火器材的使用与放置位置。高压泵、高压水枪的性能应完好。发现火情时迅速用灭火器扑灭，火势较大时，则迅速启动高压泵，同时作弃船准备。特殊情况下，人员迅速撤向安全船只交通船。2

14、.2.3止水措施试验孔采用直径23优质粘土球止水，止水厚度为过滤器向上约45m，上部至孔口段用粘土止水密实回填；观测孔采用干海带止水，止水厚度为过滤器向上约45m，上部至孔口段用粘土止水密实回填。2.2.4洗井采用活塞洗井、冲水头进行联合洗井法，达到水清及砂净。2.2.5流向和流速观测在抽水试验前，利用抽水试验孔测地下水流向和流速。测速仪采用自动水位计，由挪威Nortek AS 公司生产的声学点式流速仪（“威龙”6MHZ Vector），流速测量精度正负0.1mm/s。2.3抽水试验本次采用稳定流方法为主，结合非稳定流法计算要求进行观测，抽水设备为深井潜水泵，采用发电机组发电。抽水试验水位测量

15、使用电子水位计及自动水位计，抽水孔和海水水位的测量精确到厘米；涌水量采用水表或堰板测量，使用水表测量时水表读数精确到0.1m3，使用堰板测量时水位读数精确到毫米。2.3.1试验性抽水在洗井工作结束后，进行试验性抽水，其降深逐渐增大，达到最大降深后的持续时间不少于2小时，以确定稳定流抽水的最大降深和涌水量等抽水试验参数。试验性抽水过程中，应观测抽水井涌水量及抽水井水位变化，检查、分析抽水井的成井效果，检查抽水设备是否正常；结束后应及时测量抽水井深度，以确定抽水井井底沉淀量，并及时加以解决。2.3.2静水位观测在试验性抽水结束后、正式抽水前，应观测静止水位。观测时间间隔：每30min观测1次，2h

16、内变幅不大于2cm,且无持续上升或下降趋势，视为稳定。取最后四个测点的水位平均值作为静止水位值；同步测量海水水位，测量间隔为30或60min，测量周期不少于24h，并绘制水位时间曲线，分析海水水位与地下水位的水力联系和变化关系。2.3.3动水位、出水量观测本次抽水试验设计为三个降深，最大降深确定后，其余两次约为最大降深的2/3和1/3。对抽水井水位的观测应在正式抽水试验开始后第1、2、3、4、5、6、8、10、15、20、25、30、40、50、60、80、100、120min各观测一次，以后每隔30min观测一次，直到水位稳定。对抽水井涌水量，应在正式抽水试验开始后第5、10、15、20、3

17、0、40、50、60min各观测一次，以后每隔30min观测一次。同时应观测海水水位，测量间隔为30或60min。在试验过程中还需同步量测水温、气温，测量间隔为2h。2.3.4抽水试验稳定标准和稳定延续时间根据水利水电工程钻孔抽水试验规程（SL 320-2005）稳定标准：水位和涌水量同时趋于稳定，抽水井水位波动值不超过水位降低值的1%（降深值小于10时，水位波动值小于5），涌水量波动值（最大与最小涌水量之差）不超过平均流量的5%。水位和水量只在上述范围内波动，没有持续上升或下降的趋势，可以认为达到稳定。稳定延续时间拟定为8812h。2.3.5恢复水位观测抽水试验结束，应立即进行恢复水位观测。

18、在抽水停止后第1、2、3、4、5、6、8、10、15、20、25、30、40、50、60、80、100、120min 的恢复水位，以后每30min测量一次，直到水位稳定。并与抽水前静水水位进行比较。2.3.6水样的采集本次拟采集4件水样，每组抽水试验井中各一件和海水各一件，使用纯净水或塑料桶采取，取样前应先用待取水体将水样瓶清冼三次。每件水样取两瓶，一瓶加CaCO3粉末。2.3.7其他(1)抽水试验前，抽水井成井结构、抽水试验设备和安装等基本技术资料及时记录、复核；试验过程中出水量、水位观测按要求及时记录、复核。(2)试验过程中因故（设备故障、停电等）停抽时，应重新进行（包括静止水位恢复、观测等）。(3)抽水开始前和结束后，分别实测抽水井井口高程、井深。2.4资料成果整理资料整理包括现场整理和成果编制阶段整理。现场整理包括抽水时绘制以下曲线：及时绘制Qt、St、QS关系曲线及Slg(t)或lgSlg(t)关系曲线。若发现异常，及时采取相应措施加