朝陽抽水蓄能電站地下工程降水施工專項方案一、工程概況1.1項目背景與地理位置本工程為遼寧朝陽抽水蓄能電站地下樞紐工程，位于遼寧省朝陽市朝陽縣與龍城區(qū)交界處，上水庫地處龍城區(qū)聯(lián)合鄉(xiāng)沈杖子村西側(cè)山溝，下水庫位于朝陽縣北溝門子鄉(xiāng)老虎山河左岸。電站總裝機容量1300兆瓦，樞紐工程包含上水庫、下水庫、輸水系統(tǒng)、地下廠房及附屬建筑物，其中地下廠房埋深約339米，為東北地區(qū)已建最深的抽水蓄能電站地下洞室群之一。1.2工程地質(zhì)與水文條件1.2.1地層分布特征根據(jù)地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)，場地地層自上而下分為：①殘坡積層：厚2.5-5.0m，含碎石粉質(zhì)粘土，松散結(jié)構(gòu)，滲透系數(shù)1.2×10??cm/s②中風化凝灰?guī)r：厚10-30m，節(jié)理裂隙發(fā)育，滲透系數(shù)3.5×10?3cm/s③微風化花崗巖：厚50-80m，完整性較好，局部存在斷層破碎帶，滲透系數(shù)8.7×10??cm/s④輝綠巖脈：呈脈狀分布，厚1.5-5.0m，致密結(jié)構(gòu)，滲透系數(shù)2.1×10??cm/s1.2.2地下水類型及特征場地地下水主要為基巖裂隙水，賦存于②③層巖體裂隙中，受大氣降水及老虎山河水補給，水位年變幅2.0-3.5m，歷史最高水位高于地下廠房底板12.6m。主要出水點集中在F101、F203斷層帶，最大單涌水量達80m3/h，對地下廠房開挖構(gòu)成重大風險。1.3周邊環(huán)境條件地下廠房區(qū)域北側(cè)300m為老虎山河支流，西側(cè)150m有鄉(xiāng)村公路及10kV高壓線路。根據(jù)物探數(shù)據(jù)，廠房周邊存在3條主要斷裂帶，其中F101斷層貫穿廠房底板，可能形成地下水集中通道。需重點控制降水施工對周邊山體穩(wěn)定性及地表植被的影響。二、降水方案設計2.1方案選擇與設計原則結(jié)合工程地質(zhì)條件及《水電工程施工組織設計規(guī)范》，采用**"超前預降水+系統(tǒng)降水+局部堵水"**的綜合處理方案：超前預降水：在地下廠房開挖前6個月啟動，降低圍巖裂隙水壓力系統(tǒng)降水：采用管井+輕型井點聯(lián)合系統(tǒng)，控制開挖面水位局部堵水：對斷層破碎帶采用帷幕注漿，減少涌水量設計目標：將地下廠房區(qū)域水位降至開挖面以下2.0m，單井出水量穩(wěn)定控制在50-60m3/h，總涌水量≤300m3/h。2.2管井降水系統(tǒng)設計2.2.1平面布置沿地下廠房輪廓線外5m處環(huán)形布置管井，井間距15m，共布設主井24口；在F101斷層帶兩側(cè)加密布設8口減壓井，形成"環(huán)形+線性"復合降水體系。井位布置避開施工通道及結(jié)構(gòu)錨桿位置，與開挖輪廓線保持安全距離。2.2.2結(jié)構(gòu)參數(shù)成孔直徑：Φ800mm（地質(zhì)鉆機鉆孔）井管規(guī)格：Φ325mm×8mm無縫鋼管，濾水管段長6m，采用梅花形布孔（孔徑15mm，孔距50mm）過濾層：填充5-10mm級配石英砂，上部2m采用水泥漿封孔井深：主井深度80m（進入微風化花崗巖≥10m），減壓井深度100m2.2.3抽水設備選型選用200QJ50-100/8型潛水泵（流量50m3/h，揚程100m），每井配備1臺主泵+1臺備用泵，采用自動耦合裝置安裝，電纜選用YJV22-3×6型防水電纜。2.3輕型井點系統(tǒng)設計在地下廠房上下游邊墻開挖臺階處設置輕型井點，采用Φ100mm鍍鋅鋼管總管，沿開挖面周邊布置，井點管間距1.2m，埋深6m，濾管長1.5m，采用30目尼龍網(wǎng)包裹。配備W5型真空泵組（真空度≥65kPa），形成局部淺層降水帷幕。2.4涌水量計算采用大井法計算總涌水量：[Q=1.366K\frac{(2H-S)S}{\lgR-\lgr_0}]式中：K=3.5×10?3cm/s（加權(quán)平均滲透系數(shù)）H=45m（含水層厚度）S=14.6m（水位降深）R=350m（影響半徑）r?=48m（引用半徑）計算得Q=286m3/h，設計取320m3/h作為設備選型依據(jù)。三、施工部署3.1施工流程規(guī)劃graphTDA[施工準備]-->B[管井定位]B-->C[鉆機成孔]C-->D[井管安裝]D-->E[濾料填充]E-->F[洗井試抽]F-->G[系統(tǒng)調(diào)試]G-->H[正式降水]H-->I[水位監(jiān)測]I-->J[動態(tài)調(diào)整]3.2施工進度計劃工作內(nèi)容工期(d)關(guān)鍵節(jié)點要求管井施工90每月完成8口，斷層帶優(yōu)先施工井點系統(tǒng)安裝30與管井施工搭接20天洗井及試抽15單井含砂量≤1/10000超前預降水180水位穩(wěn)定期≥30天系統(tǒng)維護365與地下開挖同步進行3.3資源配置機械設備：XY-200型地質(zhì)鉆機4臺，BW-250注漿泵3臺，真空泵組6套，潛水泵64臺（含備用）材料儲備：Φ325mm鋼管800m，濾水管360m，石英砂1200m3，注漿材料（水泥-水玻璃雙液漿）500t人力資源：鉆井班組3個（12人/班），機電班組2個（8人/班），監(jiān)測小組1個（4人）四、施工工藝4.1管井施工工藝4.1.1成孔作業(yè)采用金剛石回轉(zhuǎn)鉆進工藝，開孔直徑Φ800mm，終孔直徑Φ650mm，鉆孔垂直度偏差≤1%。鉆進過程中采用水文測井技術(shù)，每5m測量一次巖層裂隙發(fā)育情況及涌水量，實時調(diào)整井深。遇到斷層破碎帶時，采用跟管鉆進防止孔壁坍塌。4.1.2井管安裝井管采用三段式結(jié)構(gòu)：上部20m為實管，中部50m為濾水管，下部10m為沉砂管。安裝前進行水密性試驗（0.6MPa水壓30min無滲漏），采用吊車吊裝就位，居中下入孔內(nèi)，井口固定后進行濾料填充。4.1.3洗井作業(yè)采用活塞洗井+空壓機聯(lián)合洗井工藝：活塞洗井：行程1.5m，往復頻率30次/min，持續(xù)4小時空壓機洗井：風量6m3/min，風壓0.8MPa，洗至出清水洗井標準：含砂量≤1/20000，出水量達到設計值的90%4.2輕型井點施工工藝4.2.1井點管埋設采用高壓水沖法成孔，壓力1.2MPa，沖孔直徑Φ150mm，深度超井點管埋深0.5m。井點管采用Φ50mm鍍鋅鋼管，下端1.5m為濾管段，填充中粗砂至地面以下1.0m，上部采用粘土封孔。4.2.2系統(tǒng)連接總管采用Φ100mm鋼管，法蘭連接并加裝橡膠墊片密封。每50m設置1個真空表，井點管與總管采用Φ32mm軟管連接，長度≤1.5m，確保真空度損失≤5%。4.3降水運行控制4.3.1啟動程序采用分級啟動方式：先啟動斷層帶減壓井（第1-7天），再啟動主井（第8-15天），最后啟動輕型井點（第16天）。初始抽水量控制在設計值的60%，每3天遞增10%，避免水位驟降引發(fā)圍巖失穩(wěn)。4.3.2運行參數(shù)控制水位降深：每日監(jiān)測頻率4次，波動幅度控制在±0.5m內(nèi)真空度：井點系統(tǒng)維持在65-70kPa，每2小時記錄一次含砂量：每周取樣檢測，發(fā)現(xiàn)含砂量超標立即停泵洗井五、質(zhì)量控制措施5.1成井質(zhì)量控制5.1.1材料驗收井管：屈服強度≥235MPa，焊縫探傷合格率100%濾料：不均勻系數(shù)≤2.0，含泥量≤3%，進行篩分試驗合格后方可使用注漿材料：水泥采用P.O42.5R，水玻璃模數(shù)2.8-3.2，濃度40-45Be'5.1.2施工過程控制成孔：孔斜每50m測斜一次，超差時采用糾偏器調(diào)整填充：濾料采用"邊投邊測"法，確保密實度≥95%洗井：采用三級驗收制度（班組自檢→技術(shù)復核→第三方檢測）5.2降水效果監(jiān)測5.2.1監(jiān)測點布置水位監(jiān)測孔：沿廠房軸線布置5個斷面，每斷面3個孔，深度分別為30m、60m、90m涌水量監(jiān)測：每口井安裝電磁流量計，數(shù)據(jù)實時傳輸至監(jiān)控系統(tǒng)沉降觀測：在地表布設12個觀測點，監(jiān)測降水引起的山體沉降5.2.2監(jiān)測頻率與標準監(jiān)測項目頻率預警值控制標準地下水位1次/4h±1.0m/d穩(wěn)定在設計降深以下出水量1次/2h驟變＞20%單井波動≤10%地表沉降1次/天5mm/d累計沉降≤30mm水質(zhì)含砂量1次/周1/5000長期≤1/100005.3質(zhì)量驗收標準項目允許偏差檢查方法井位偏差≤100mm全站儀定位井深+300mm測繩測量濾水管安裝居中偏差≤50mm井內(nèi)攝像檢查水位降深≥設計值電測水位計六、安全技術(shù)措施6.1地下作業(yè)安全通風要求：井下作業(yè)面風量≥3m3/min·人，采用壓抽混合式通風系統(tǒng)照明防護：使用36V安全電壓，燈具加裝防護罩，照度≥50lux氣體檢測：每日開工前檢測井下瓦斯?jié)舛?，當CO?＞0.5%時立即撤離防淹井措施：井口設置50cm高擋水臺，配備2臺備用柴油泵（揚程150m）6.2設備安全管理用電安全：實行"三級配電兩級保護"，潛水泵電纜采用防水接頭，接地電阻≤4Ω吊裝作業(yè)：井管吊裝使用雙吊點，起吊半徑內(nèi)嚴禁站人，設置防脫鉤裝置設備維護：潛水泵每運行30天進行一次解體保養(yǎng)，軸承間隙≤0.15mm6.3地質(zhì)災害防控邊坡監(jiān)測：在管井施工區(qū)域周邊設置10個深部位移監(jiān)測點，預警值10mm/月涌水應急：儲備200m3/h應急排水設備，在F101斷層帶設置擋水墻及集水坑山體穩(wěn)定：降水期間控制水位下降速率≤0.5m/d，防止誘發(fā)滑坡七、應急預案7.1突水事故應急處置當發(fā)生斷層突水（涌水量＞100m3/h）時，立即啟動三級應急響應：現(xiàn)場處置：關(guān)閉受影響區(qū)域降水井，啟動應急排水系統(tǒng)，組織人員撤離技術(shù)措施：采用"孔口管+止?jié){塞"進行注漿堵水，注漿壓力為靜水壓力的1.5倍恢復程序：待涌水量＜10m3/h后，重新進行洗井試抽，經(jīng)設計單位驗收后方可恢復施工7.2設備故障應急保障建立**"1+1+N"備用體系**：1臺主泵+1臺備用泵+N臺應急泵，儲備易損部件（軸承、葉輪等）20套。當主泵故障時，備用泵啟動時間≤30min，確保水位回升不超過0.5m。7.3環(huán)境風險應急措施針對可能發(fā)生的地下水污染風險，在管井周邊設置防滲溝及集水池，洗井廢水經(jīng)沉淀（SS≤100mg/L）后回用。若發(fā)生油料泄漏，立即啟動圍堵預案，采用吸油氈+活性炭進行處理，防止污染老虎山河水源。八、施工組織管理8.1組織機構(gòu)成立降水工程專項領(lǐng)導小組，由項目經(jīng)理擔任組長，下設：技術(shù)組：負責方案優(yōu)化及參數(shù)調(diào)整施工組：負責現(xiàn)場作業(yè)實施監(jiān)測組：負責數(shù)據(jù)采集與分析物資組：保障材料設備供應8.2管理制度例會制度：每日召開降水協(xié)調(diào)會，每周進行質(zhì)量安全聯(lián)檢值班制度：實行24小時專人值班，建立"井長制"，每口井責任到人獎懲機制：設立專項獎金，對降水效果達標班組獎勵5-10萬元8.3資料管理建立**"一井一檔"**資料體系，包含：成孔柱狀圖、井管結(jié)構(gòu)圖、洗井記錄水位監(jiān)測數(shù)據(jù)、抽水量變化曲線設備運行臺賬、維護保養(yǎng)記錄所有資料需經(jīng)監(jiān)理工程師簽認，按月整理歸檔，作為工程驗收依據(jù)。九、環(huán)境保護措施9.1水土保持棄渣處理：鉆孔棄渣運至指定棄渣場，采用編織袋攔擋+植被恢復措施廢水回用：降水排水經(jīng)三級沉淀后用于混凝土養(yǎng)護，回用率≥80%表土保護：施工區(qū)域表層土剝離后集中堆放，用于后期綠化恢復9.2噪聲與揚塵控制噪聲限值