朝阳降水施工方案

朝阳抽水蓄能电站地下工程降水施工专项方案一、工程概况1.1项目背景与地理位置本工程为辽宁朝阳抽水蓄能电站地下枢纽工程，位于辽宁省朝阳市朝阳县与龙城区交界处，上水库地处龙城区联合乡沈杖子村西侧山沟，下水库位于朝阳县北沟门子乡老虎山河左岸。电站总装机容量1300兆瓦，枢纽工程包含上水库、下水库、输水系统、地下厂房及附属建筑物，其中地下厂房埋深约339米，为东北地区已建最深的抽水蓄能电站地下洞室群之一。1.2工程地质与水文条件1.2.1地层分布特征根据地质勘察数据，场地地层自上而下分为：①残坡积层：厚2.5-5.0m，含碎石粉质粘土，松散结构，渗透系数1.2×10⁻⁴cm/s②中风化凝灰岩：厚10-30m，节理裂隙发育，渗透系数3.5×10⁻³cm/s③微风化花岗岩：厚50-80m，完整性较好，局部存在断层破碎带，渗透系数8.7×10⁻⁵cm/s④辉绿岩脉：呈脉状分布，厚1.5-5.0m，致密结构，渗透系数2.1×10⁻⁶cm/s1.2.2地下水类型及特征场地地下水主要为基岩裂隙水，赋存于②③层岩体裂隙中，受大气降水及老虎山河水补给，水位年变幅2.0-3.5m，历史最高水位高于地下厂房底板12.6m。主要出水点集中在F101、F203断层带，最大单涌水量达80m³/h，对地下厂房开挖构成重大风险。1.3周边环境条件地下厂房区域北侧300m为老虎山河支流，西侧150m有乡村公路及10kV高压线路。根据物探数据，厂房周边存在3条主要断裂带，其中F101断层贯穿厂房底板，可能形成地下水集中通道。需重点控制降水施工对周边山体稳定性及地表植被的影响。二、降水方案设计2.1方案选择与设计原则结合工程地质条件及《水电工程施工组织设计规范》，采用**"超前预降水+系统降水+局部堵水"**的综合处理方案：超前预降水：在地下厂房开挖前6个月启动，降低围岩裂隙水压力系统降水：采用管井+轻型井点联合系统，控制开挖面水位局部堵水：对断层破碎带采用帷幕注浆，减少涌水量设计目标：将地下厂房区域水位降至开挖面以下2.0m，单井出水量稳定控制在50-60m³/h，总涌水量≤300m³/h。2.2管井降水系统设计2.2.1平面布置沿地下厂房轮廓线外5m处环形布置管井，井间距15m，共布设主井24口；在F101断层带两侧加密布设8口减压井，形成"环形+线性"复合降水体系。井位布置避开施工通道及结构锚杆位置，与开挖轮廓线保持安全距离。2.2.2结构参数成孔直径：Φ800mm（地质钻机钻孔）井管规格：Φ325mm×8mm无缝钢管，滤水管段长6m，采用梅花形布孔（孔径15mm，孔距50mm）过滤层：填充5-10mm级配石英砂，上部2m采用水泥浆封孔井深：主井深度80m（进入微风化花岗岩≥10m），减压井深度100m2.2.3抽水设备选型选用200QJ50-100/8型潜水泵（流量50m³/h，扬程100m），每井配备1台主泵+1台备用泵，采用自动耦合装置安装，电缆选用YJV22-3×6型防水电缆。2.3轻型井点系统设计在地下厂房上下游边墙开挖台阶处设置轻型井点，采用Φ100mm镀锌钢管总管，沿开挖面周边布置，井点管间距1.2m，埋深6m，滤管长1.5m，采用30目尼龙网包裹。配备W5型真空泵组（真空度≥65kPa），形成局部浅层降水帷幕。2.4涌水量计算采用大井法计算总涌水量：[Q=1.366K\frac{(2H-S)S}{\lgR-\lgr_0}]式中：K=3.5×10⁻³cm/s（加权平均渗透系数）H=45m（含水层厚度）S=14.6m（水位降深）R=350m（影响半径）r₀=48m（引用半径）计算得Q=286m³/h，设计取320m³/h作为设备选型依据。三、施工部署3.1施工流程规划graphTDA[施工准备]-->B[管井定位]B-->C[钻机成孔]C-->D[井管安装]D-->E[滤料填充]E-->F[洗井试抽]F-->G[系统调试]G-->H[正式降水]H-->I[水位监测]I-->J[动态调整]3.2施工进度计划工作内容工期(d)关键节点要求管井施工90每月完成8口，断层带优先施工井点系统安装30与管井施工搭接20天洗井及试抽15单井含砂量≤1/10000超前预降水180水位稳定期≥30天系统维护365与地下开挖同步进行3.3资源配置机械设备：XY-200型地质钻机4台，BW-250注浆泵3台，真空泵组6套，潜水泵64台（含备用）材料储备：Φ325mm钢管800m，滤水管360m，石英砂1200m³，注浆材料（水泥-水玻璃双液浆）500t人力资源：钻井班组3个（12人/班），机电班组2个（8人/班），监测小组1个（4人）四、施工工艺4.1管井施工工艺4.1.1成孔作业采用金刚石回转钻进工艺，开孔直径Φ800mm，终孔直径Φ650mm，钻孔垂直度偏差≤1%。钻进过程中采用水文测井技术，每5m测量一次岩层裂隙发育情况及涌水量，实时调整井深。遇到断层破碎带时，采用跟管钻进防止孔壁坍塌。4.1.2井管安装井管采用三段式结构：上部20m为实管，中部50m为滤水管，下部10m为沉砂管。安装前进行水密性试验（0.6MPa水压30min无渗漏），采用吊车吊装就位，居中下入孔内，井口固定后进行滤料填充。4.1.3洗井作业采用活塞洗井+空压机联合洗井工艺：活塞洗井：行程1.5m，往复频率30次/min，持续4小时空压机洗井：风量6m³/min，风压0.8MPa，洗至出清水洗井标准：含砂量≤1/20000，出水量达到设计值的90%4.2轻型井点施工工艺4.2.1井点管埋设采用高压水冲法成孔，压力1.2MPa，冲孔直径Φ150mm，深度超井点管埋深0.5m。井点管采用Φ50mm镀锌钢管，下端1.5m为滤管段，填充中粗砂至地面以下1.0m，上部采用粘土封孔。4.2.2系统连接总管采用Φ100mm钢管，法兰连接并加装橡胶垫片密封。每50m设置1个真空表，井点管与总管采用Φ32mm软管连接，长度≤1.5m，确保真空度损失≤5%。4.3降水运行控制4.3.1启动程序采用分级启动方式：先启动断层带减压井（第1-7天），再启动主井（第8-15天），最后启动轻型井点（第16天）。初始抽水量控制在设计值的60%，每3天递增10%，避免水位骤降引发围岩失稳。4.3.2运行参数控制水位降深：每日监测频率4次，波动幅度控制在±0.5m内真空度：井点系统维持在65-70kPa，每2小时记录一次含砂量：每周取样检测，发现含砂量超标立即停泵洗井五、质量控制措施5.1成井质量控制5.1.1材料验收井管：屈服强度≥235MPa，焊缝探伤合格率100%滤料：不均匀系数≤2.0，含泥量≤3%，进行筛分试验合格后方可使用注浆材料：水泥采用P.O42.5R，水玻璃模数2.8-3.2，浓度40-45Be'5.1.2施工过程控制成孔：孔斜每50m测斜一次，超差时采用纠偏器调整填充：滤料采用"边投边测"法，确保密实度≥95%洗井：采用三级验收制度（班组自检→技术复核→第三方检测）5.2降水效果监测5.2.1监测点布置水位监测孔：沿厂房轴线布置5个断面，每断面3个孔，深度分别为30m、60m、90m涌水量监测：每口井安装电磁流量计，数据实时传输至监控系统沉降观测：在地表布设12个观测点，监测降水引起的山体沉降5.2.2监测频率与标准监测项目频率预警值控制标准地下水位1次/4h±1.0m/d稳定在设计降深以下出水量1次/2h骤变＞20%单井波动≤10%地表沉降1次/天5mm/d累计沉降≤30mm水质含砂量1次/周1/5000长期≤1/100005.3质量验收标准项目允许偏差检查方法井位偏差≤100mm全站仪定位井深+300mm测绳测量滤水管安装居中偏差≤50mm井内摄像检查水位降深≥设计值电测水位计六、安全技术措施6.1地下作业安全通风要求：井下作业面风量≥3m³/min·人，采用压抽混合式通风系统照明防护：使用36V安全电压，灯具加装防护罩，照度≥50lux气体检测：每日开工前检测井下瓦斯浓度，当CO₂＞0.5%时立即撤离防淹井措施：井口设置50cm高挡水台，配备2台备用柴油泵（扬程150m）6.2设备安全管理用电安全：实行"三级配电两级保护"，潜水泵电缆采用防水接头，接地电阻≤4Ω吊装作业：井管吊装使用双吊点，起吊半径内严禁站人，设置防脱钩装置设备维护：潜水泵每运行30天进行一次解体保养，轴承间隙≤0.15mm6.3地质灾害防控边坡监测：在管井施工区域周边设置10个深部位移监测点，预警值10mm/月涌水应急：储备200m³/h应急排水设备，在F101断层带设置挡水墙及集水坑山体稳定：降水期间控制水位下降速率≤0.5m/d，防止诱发滑坡七、应急预案7.1突水事故应急处置当发生断层突水（涌水量＞100m³/h）时，立即启动三级应急响应：现场处置：关闭受影响区域降水井，启动应急排水系统，组织人员撤离技术措施：采用"孔口管+止浆塞"进行注浆堵水，注浆压力为静水压力的1.5倍恢复程序：待涌水量＜10m³/h后，重新进行洗井试抽，经设计单位验收后方可恢复施工7.2设备故障应急保障建立**"1+1+N"备用体系**：1台主泵+1台备用泵+N台应急泵，储备易损部件（轴承、叶轮等）20套。当主泵故障时，备用泵启动时间≤30min，确保水位回升不超过0.5m。7.3环境风险应急措施针对可能发生的地下水污染风险，在管井周边设置防渗沟及集水池，洗井废水经沉淀（SS≤100mg/L）后回用。若发生油料泄漏，立即启动围堵预案，采用吸油毡+活性炭进行处理，防止污染老虎山河水源。八、施工组织管理8.1组织机构成立降水工程专项领导小组，由项目经理担任组长，下设：技术组：负责方案优化及参数调整施工组：负责现场作业实施监测组：负责数据采集与分析物资组：保障材料设备供应8.2管理制度例会制度：每日召开降水协调会，每周进行质量安全联检值班制度：实行24小时专人值班，建立"井长制"，每口井责任到人奖惩机制：设立专项奖金，对降水效果达标班组奖励5-10万元8.3资料管理建立**"一井一档"**资料体系，包含：成孔柱状图、井管结构图、洗井记录水位监测数据、抽水量变化曲线设备运行台账、维护保养记录所有资料需经监理工程师签认，按月整理归档，作为工程验收依据。九、环境保护措施9.1水土保持弃渣处理：钻孔弃渣运至指定弃渣场，采用编织袋拦挡+植被恢复措施废水回用：降水排水经三级沉淀后用于混凝土养护，回用率≥80%表土保护：施工区域表层土剥离后集中堆放，用于后期绿化恢复9.2噪声与扬尘控制噪声限值