1、港珠澳大橋抽水試驗設計方案1前言1.1工程概況港珠澳大橋香港側登陸點位于香港大嶼山石散石灣，澳門登陸點為明珠點，珠海側著陸點為拱北。根據工可研究，大橋線位在香港航道處水域需向南拐后再折回，沿23DY 錨地北側向西跨海到達澳門明珠點附近分離設置的珠海及澳門口岸區，往珠海方向通過隧道穿越拱北建成區與規劃的太澳高速公路相連；澳門近期將在澳門口岸位置附近填海，未來口岸人工島與澳門島將聯成一體。本次初勘工作為港珠澳大橋主體工程，工作內容為：自粵港分界線起，西至拱北/明珠附近的海中填筑的珠海/澳門口岸人工島止，采用橋隧組合方式，全長約29.6 km，其中跨海橋梁長22.849 km，工可報告推薦青洲航道橋

2、采用460m雙塔斜拉橋，江海直達船航道橋采用兩跨220 m連續剛構橋，九洲航道橋采用單跨250 連續剛構橋，非通航孔采用70 m/110 m連續梁橋。海底隧道長5.99 km(沉管)。橋隧相接處修建兩個各長約625m 的海中人工島。1.2目的和任務根據港珠澳大橋海中橋工程特點和場地水文地質條件，擬在東西人工島分別布置一組抽水試驗井（共二組）。其主要目的是為工程設計、施工提供所必需的水文地質資料。 主要任務如下：充分收集場區的水文地質資料；查明場區目的含水層地下水類型、水位及變化幅度、地下水與海水的水力聯系；通過抽水試驗，取得目的含水層的單井涌水量、滲透系數、影響半徑等水文地質參數；評價海水、地

3、下水對混凝土的腐蝕性；估算基坑涌水量，評價開挖基坑的抗滲流、抗隆起穩定性；分析評價地下水對人工島基礎施工可能造成的影響；建議施工中應注意的問題，從勘察角度提出地下水的防治措施方案。1.3工作依據本次工作主要執行以下規范、規程：供水水文地質勘察規范(GB50027-2001)；水利水電工程鉆孔抽水試驗規程(SL 320-2005)；以及甲方提出的技術要求和其它有關抽水試驗的技術資料（供水水文地質手冊等）。2 水文地質條件2.1地下水類型據港珠澳大橋海中橋隧主體工程補充工程地質勘察報告（以下簡稱“報告”），將試驗區地下水劃分為松散巖類孔隙水和基巖裂隙水兩大類。松散巖類孔隙水以承壓水為主，局部夾粉砂

4、、細砂透鏡體，上部為淤泥質亞粘土、淤泥或粘性土覆蓋，下部巖性主要為第四紀沖海積的砂層及卵礫石等，堆積物上細下粗，巖相、厚度變化較大，含水層主要為砂礫層、含礫中粗砂。地下水多為咸水，礦化度在3-10g/l之間，水質類型為HCO3 ·Cl-Na·Ca型；基巖裂隙水含水巖組主要為花崗巖、混合花崗巖等，地下水主要為風化裂隙和構造裂隙水，在構造斷裂帶附近往往富水。2.2試驗孔布設與施工2.2.1試驗孔布設方案根據工程設計需求，本次水文地質試驗主要針對可能對人工島建設有影響的松散巖類孔隙水含水巖組進行。根據勘察條件要求，本次水文地質勘察設計抽水試驗二組，試驗位置擬布置在人工島附近偏離主

5、航道。第一組試驗孔位于西人工島附近，擬對上部中砂層進行抽水試驗。由1個抽水主孔和2個觀測孔組成。抽水井C1布置于豎井及風塔旁（原補充勘察鉆孔Z1附近），設計孔深為50m，過濾器位置設于海底深度35-47m處（標高約-42-54m），為非完整井。觀測孔距離抽水孔分別為5和15m，設計孔深為50m，過濾器位置設于35-47m處。第二組試驗孔位于東人工島附近，擬對中、細、礫砂層進行抽水試驗。由1個抽水主孔和2個觀測孔組成。抽水井C2布置于風塔以東（原補充勘察鉆孔Z2）附近，設計孔深為55m，過濾器位置設于海底深度41-53m處（標高約-51-63m）采用非完整井。觀測孔距離抽水孔分別為6和20m，設

6、計孔深為55m，過濾器位置設于41-53m處。抽水試驗孔平面位置示意圖、試驗孔孔深及結構見表1和圖13。抽水孔孔深及結構表 表1試驗層位井孔編號設計深度(m)設計孔徑(mm)井管外徑(mm)過濾器位置（m-m） 備注中砂C1503001683547鋼管C1150139.7733547鋼管C1250139.7733547鋼管細、中砂C2553001684153鋼管C2155139.7734153鋼管C2255139.7734153鋼管圖1 抽水試驗孔平面位置示意圖2.2.2試驗孔施工2.2.2.1設備投入本次抽水試驗井施工，擬投入XY-4型鉆機(鉆深1000m)1臺套，配備BW-200/40泥漿

7、泵1臺套，以S495、S195型柴油機作機械動力，一臺電焊機及氣割設備，兩臺發電機用于照明。抽水試驗配備深井潛水泵、水表、自動水位計、三角堰板等儀器設備。擬選用1條大噸位的船舶作為本次試驗孔施工、抽水試驗船只，另選用載重量為150200T、有機械絞錨機的機動船1條作交通船。 .2平臺搭建考慮到施工水域可能的惡劣氣候、水文條件，本次勘探采用旁側式鉆探平臺，平臺外伸3.0m，寬>6m，下懸掛副平臺，兩平臺上、下距離2.0m。槽鋼與船體焊接連接，關鍵位置加固，施工船艙內用配載壓艙至安全吃水線，使鉆探船保持一定的吃水深度和船體穩定。上平臺面用厚度50mm的木質地板鋪設、固定，下平臺面用鋼絲網鋪設

8、，上下平臺配備必要的防護欄桿，平臺的孔口槽板應拆卸方便，以便遇緊急情況撤離。.3錨泊定位施工船采用拋錨泊位，為保證孔位準確、鉆船在施工期間固定不產生漂移，施工船上配備至少6只鐵錨，形為齒狀，前后2只主錨（重約（1.01.2T），4只邊側錨，呈“*”字型分布，邊側錨繩與主錨繩之夾角為4045°，備用錨1只，當某一側錨因水流方向變化出現微走錨時或在可能造成平臺船漂移的最大流向方向上增補，提高船在施工時抗漂移的能力（考慮到大風與流速的合力方向是變化的），漲潮流向與退潮流向不一致的區域，則采用非對稱法拋錨泊位。錨繩為大直徑的鋼絲繩，配備長度200m/根，使錨繩與水面夾角<15°

9、;，以保證船舶的最佳拉系狀態和錨的穩定。也便于較近孔位直接松緊錨繩平移船舶進位。鉆孔定位工作采用GPS雙頻RTK系統和實時差分系統進行。孔位定位方法：根據設計孔位坐標 、錨繩長度、水深與預拋方向（由漲、退潮水的主流方向決定），先計算出錨位坐標，在接近平潮時或流速變緩時，在GARMIN GPS 12C掌上導航儀指引下由鉆探船送主前錨、左前或右前錨至預定錨位，然后順水流退至孔位附近停泊，再由交通船在12C掌上型導航儀導航下送出右前或左前主錨、左后、右后錨到預定錨位，在RTK或RTD定位儀監測下絞錨到位。.4護管及成孔抽水孔施工時，擬選用高強度的325mm優質無縫鋼管作隔水保護套管，270三翼鉆頭成

10、孔。為方便施工及測井內水位，擬選用高強度的377mm優質無縫鋼管作活動保護套管。觀測孔擬選用高強度的140mm優質無縫鋼管作隔水保護套管，75三翼鉆頭成孔。考慮海上移動平臺晃動嚴重，濾料投入困難，濾水管擬采用橋式過濾管。下管時，用鉆機垂直提吊井管下入孔內，使其位于鉆孔中心。在所有試驗井的過濾器底部均設有23m的沉淀管。.5施工安全防護措施1、實施性措施所租用的船只須具備船檢部門檢驗合格且航行證件齊全、有效，按船舶最低配員數額配備船員，船員應具備相應資質且體持適宜。向當地海事部門申請，提前發布航運通告，辦理水上水下作業施工許可證件。制定水上鉆探作業有關的安全規章制度及安全作業規程。嚴格挑選技術熟

11、練的鉆探工人，進行水上安全知識及安全操作規程教育。2、 維護性措施輔助船應停泊在施工船旁，協助維護施工船的施工安全，并起監護作用；船上配備甚高頻、移動電話、對講機等通訊設施，專人守護，確保通訊通暢，注意水域變化及氣象預報，及早實施應急預案。3 、規定性措施進入現場，個人防護用品穿、戴整齊，嚴禁赤足、赤膊、穿拖鞋上班或上平臺。宿船人員、上班人員杜絕喝酒，疲勞、技術不熟悉者不得操作鉆機、絞錨機。嚴格遵守各種規程、規章制度，非特殊工種人員不得從事特殊工種工作。宿船人員必須熟悉船規定的統一緊急信號，熟悉安全通道及救生、消防設備存放位置及使用，熟悉自救知識。服從統一指揮，生產服從機長統一指揮，緊急情況服

12、從船長統一指揮。值班、了望人員必須堅守崗位，集中精力，護航船舶安全。按規定做好各種記錄。4、 應急預案1) 走錨應急預案配備定位錨及繩兩套，置于船前、后適中位置，當出現某方向走錨時，及時拋送備用錨，增加走錨方向拉力。開車輕頂，等待急流時段過去，同時專人觀察套管的垂直情況。2) 急流應急預案套管要坐牢，孔口增加一高強度的浮動套管，以抵御上部水流沖擊，減小套管上端急潮流的影響。增拋備用錨。現場暫停生產，提出鉆具，保護套管，必要時套管退出平臺。3) 特殊天氣應急預案風力6級時正常施工；風力7級時，由船長統一指揮起錨回港避風；情況緊急來不及起錨時，直接放掉或砍斷錨繩回港，待風小以后再撈起錨繩，恢復作業

13、。4) 人員落水應急預案所有作業人員穿救生衣。平臺四周或船通道旁放置救生圈，隨手可取。發現人員落水，迅速扔出救生圈，同時通知交通船救援。發出求救信號，通知周圍船只、過往船只援救。5) 醫療求助應急預案備急救藥品及急救包。給傷病員迅速止血包扎處理。交通船迅速送傷病人員上岸。迅速將傷員情況報告給項目部，急救中心，派救護車在碼頭等待。7) 火災應急預案船上配備滅火器材且性能可靠。滅火器材應分布在易發火災部位或通道邊。作業人員應熟悉滅火器材的使用與放置位置。高壓泵、高壓水槍的性能應完好。發現火情時迅速用滅火器撲滅，火勢較大時，則迅速啟動高壓泵，同時作棄船準備。特殊情況下，人員迅速撤向安全船只交通船。2

14、.2.3止水措施試驗孔采用直徑23優質粘土球止水，止水厚度為過濾器向上約45m，上部至孔口段用粘土止水密實回填；觀測孔采用干海帶止水，止水厚度為過濾器向上約45m，上部至孔口段用粘土止水密實回填。2.2.4洗井采用活塞洗井、沖水頭進行聯合洗井法，達到水清及砂凈。2.2.5流向和流速觀測在抽水試驗前，利用抽水試驗孔測地下水流向和流速。測速儀采用自動水位計，由挪威Nortek AS 公司生產的聲學點式流速儀（“威龍”6MHZ Vector），流速測量精度正負0.1mm/s。2.3抽水試驗本次采用穩定流方法為主，結合非穩定流法計算要求進行觀測，抽水設備為深井潛水泵，采用發電機組發電。抽水試驗水位測量

15、使用電子水位計及自動水位計，抽水孔和海水水位的測量精確到厘米；涌水量采用水表或堰板測量，使用水表測量時水表讀數精確到0.1m3，使用堰板測量時水位讀數精確到毫米。2.3.1試驗性抽水在洗井工作結束后，進行試驗性抽水，其降深逐漸增大，達到最大降深后的持續時間不少于2小時，以確定穩定流抽水的最大降深和涌水量等抽水試驗參數。試驗性抽水過程中，應觀測抽水井涌水量及抽水井水位變化，檢查、分析抽水井的成井效果，檢查抽水設備是否正常；結束后應及時測量抽水井深度，以確定抽水井井底沉淀量，并及時加以解決。2.3.2靜水位觀測在試驗性抽水結束后、正式抽水前，應觀測靜止水位。觀測時間間隔：每30min觀測1次，2h

16、內變幅不大于2cm,且無持續上升或下降趨勢，視為穩定。取最后四個測點的水位平均值作為靜止水位值；同步測量海水水位，測量間隔為30或60min，測量周期不少于24h，并繪制水位時間曲線，分析海水水位與地下水位的水力聯系和變化關系。2.3.3動水位、出水量觀測本次抽水試驗設計為三個降深，最大降深確定后，其余兩次約為最大降深的2/3和1/3。對抽水井水位的觀測應在正式抽水試驗開始后第1、2、3、4、5、6、8、10、15、20、25、30、40、50、60、80、100、120min各觀測一次，以后每隔30min觀測一次，直到水位穩定。對抽水井涌水量，應在正式抽水試驗開始后第5、10、15、20、3

17、0、40、50、60min各觀測一次，以后每隔30min觀測一次。同時應觀測海水水位，測量間隔為30或60min。在試驗過程中還需同步量測水溫、氣溫，測量間隔為2h。2.3.4抽水試驗穩定標準和穩定延續時間根據水利水電工程鉆孔抽水試驗規程（SL 320-2005）穩定標準：水位和涌水量同時趨于穩定，抽水井水位波動值不超過水位降低值的1%（降深值小于10時，水位波動值小于5），涌水量波動值（最大與最小涌水量之差）不超過平均流量的5%。水位和水量只在上述范圍內波動，沒有持續上升或下降的趨勢，可以認為達到穩定。穩定延續時間擬定為8812h。2.3.5恢復水位觀測抽水試驗結束，應立即進行恢復水位觀測。

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 的恢復水位，以后每30min測量一次，直到水位穩定。并與抽水前靜水水位進行比較。2.3.6水樣的采集本次擬采集4件水樣，每組抽水試驗井中各一件和海水各一件，使用純凈水或塑料桶采取，取樣前應先用待取水體將水樣瓶清冼三次。每件水樣取兩瓶，一瓶加CaCO3粉末。2.3.7其他(1)抽水試驗前，抽水井成井結構、抽水試驗設備和安裝等基本技術資料及時記錄、復核；試驗過程中出水量、水位觀測按要求及時記錄、復核。(2)試驗過程中因故（設備故障、停電等）停抽時，應重新進行（包括靜止水位恢復、觀測等）。(3)抽水開始前和結束后，分別實測抽水井井口高程、井深。2.4資料成果整理資料整理包括現場整理和成果編制階段整理。現場整理包括抽水時繪制以下曲線：及時繪制Qt、St、QS關系曲線及Slg(t)或lgSlg(t)關系曲線。若發現異常，及時采取相應措施加