技术领域
[0001] 本
发明涉及一种排水及回灌施工方法及结构，属于土建施工技术领域。
背景技术
[0002] 北京轨道交通工程采用明挖法施工。为了保证施工期工程的安全，需要进 行降水工程，降水排水需要排除施工区，附近无可用市政管网供降水排水。附 近仅有的河道内有高压
连接线站，下游河道未疏通，为了防止电站由于水流冲 刷而倒塌引起整个丰台区断电，不能向下游河道排水。为了保证施工的正常进 行，为了保证
地下水不浪费，需要对地下水进行回灌处理。
发明内容
[0003] 本发明提供一种排水及回灌施工方法及结构。
[0004] 一种排水及回灌施工方法，含有以下步骤；利用抽水试验资料，核定含水 层渗透系数；对比不同井结构和不同井类型，确定合理单井回灌量，确定回灌 井结构和施工工艺；采用大井法、数值法，对不同回灌井数量、间距及布局进 行试算分析，确定合理的回灌井类型、数量、间距及布局。
[0005] 一种排水及回灌施工方法，含有排水流程步骤为：降水区排水、
沉淀池进行 沉淀、经由输水管道及流入回灌池(倒虹吸)。
[0006] 一种排水及回灌施工方法，还含有以下步骤；
[0007] 排水及回灌同时进行；在降水区东侧修建降水沉淀池，池规格为：30m(长) ×15m(宽)×3m(深)；中间在10m、20m处分别加2m和2.5m挡水隔板；排水 管道采用带筋
水泥管1600×160×3000-Ⅱ；
[0008] 回灌池规格为上口350m×19m，下口为350m×14m，深度5m；底部为
钢筋混 凝土构造，四周采用锚喷土钉构造；
[0009] 施工85眼井，其中84眼井为钢管管井，1眼为大口井；钢管管井分两排， 每排42眼井，每眼井间距南北向10m、东西向8m；大口井位于回灌池东部，距 离东边坡坡底4.5m；
[0010] 钢管管井井深为40m，井径为 管径为 滤水管
位置为5-35m， 单井回灌量为1920m3/d；大口井井深15m(自回灌池池底计算)，井径 井 管采用预制水泥管，孔隙率为18％；
[0011] 回灌水质含砂量小于1/10万；
[0012] 回灌期间，对回灌井进行定期洗井，个别回灌井的回灌能
力骤减时增加洗井 次数，以保证回灌井的回灌能力；
[0013] 利用老河道在上游修建拦
水坝，做为应急调蓄；降水区
排水管道南侧预留 放水
阀门节门，应急时打开阀门通过应急排水管道排至河道。
[0014] 还含有以下步骤；
[0015] 步骤1、排水工程施工步骤；
[0016] 步骤2、单井回灌步骤；
[0017] 步骤3、总体回灌步骤。
[0018] 排水工程施工步骤含有以下步骤；
[0019] 步骤1-1、挖沟槽、市政管沟及砌筑井施工步骤；
[0020] 步骤1-2、沉淀池施工步骤；
[0021] 步骤1-3、回灌池施工步骤；
[0022] 步骤1-4、穿越河道倒虹吸施工步骤；
[0023] 步骤1-1、挖沟槽、市政管沟及砌筑井施工步骤，包括以下步骤；
[0024] 沟槽开挖、基底处理、现场基底抄平、基底
定位、
混凝土垫层施工步骤、
底板钢筋、模板及混凝土浇筑、检查井井筒砌筑、土方回填步骤；
[0025] 步骤1-1.1、沟槽开挖步骤：
[0026] 沟槽开挖方法：采用人工配合挖掘机开挖；
[0027] 机械开挖应严格控制标高，为防止超挖或扰动槽底面，槽底留0.2～0.3m厚 的土层暂时不挖，待做管基混凝土时，采用人工清理挖至标高，并同时修整槽 底；
[0028] 沟槽开挖放坡坡度：根据具体开挖段的土质情况，合理选用放坡系数1:2.5；
[0029] 沟槽开挖分层：开挖深度小于5m，不分层开挖；开挖深度>5m时，采用分 层开挖；分层深度为5m，深度10米以内分二层；
[0030] 步骤1-1.2、基底处理步骤；沟槽基底标高以上20cm的土层，采用人工开 挖、清理、平整，以免扰动基底土，严禁超挖；
[0031] 步骤1-1.3、现场基底抄平步骤；先行基底定位,沟槽开挖时，弃土堆在槽 边，弃土尽量堆在槽的一侧；若现场无堆土位置，开挖土需外运时，提前需联 系场外
土壤消纳场；
[0032] 步骤1-1.4、混凝土垫层施工步骤；采用C15混凝土垫层150mm厚，宽出井 砌体外100mm，支好模板振捣密实；
[0033] 步骤1-1.5、底板钢筋、模板及混凝土浇筑步骤；
[0034] 砌筑：采用MU10砖，M7.5水泥
砂浆砌筑，井筒收口段要分层每层收口小于 20-40mm至到收成直径700mm的口，选择砌筑方法：宜采用“三一”砌筑法， 即一铲灰、一
块砖、一揉压的砌筑方法砌筑中要注意上下层对孔错缝；当采用 铺浆法砌筑时，铺浆长度不得超过750mm，砖墙的水平灰缝厚度和垂直灰缝宽 度宜为10mm，但不应小于8mm，也不应大于12mm；
砖墙的水平灰缝砂浆饱满度 不得小于80％；，垂直灰缝宜采用挤浆或加浆方法，不得出现透明缝、瞎缝和 假缝；内侧抹面采用1:2体积比防水水泥砂浆抹面20mm厚；
[0035] 步骤1-1.6、检查井井筒砌筑步骤；
[0036] 倒虹吸井及检查井施工砌体井筒；
[0037] 检查井为圆形内径直径2.5m，浆道内
侧壁安装
不锈钢爬梯Φ20钢；
[0038] 步骤1-1.7井圈、井盖安装；
[0039] 步骤1-1.8、土方回填步骤：
[0040] 步骤1-1.8.1、沟槽的回填，应先填实管底，再同时投填管道两侧，然后回 填至管顶以上0.5m处；沟内有积水，必须全部排尽后，再行回填；
[0041] 步骤1-1.8.2、管道两侧及管顶以上0.5m内的回填土，不得含有碎石、砖 块、垃圾杂物；不用冻土回填；距离管顶0.5m以上的回填土内允许有少量直径 不大于0.1m的石块；
[0042] 步骤1-1.8.3、回填土应分层夯实，每层厚度0.2～0.3m，管道两侧及管顶 以上0.5m内的填土必须人工夯实，当填土超出管顶0.5m时，使用小型机械夯 实，每层松土厚度为0.25～0.4m；
[0043] 步骤1-1.8.4、回填土分层检查密实度，
[0044] 步骤1-2、沉淀池施工步骤：
[0045] 步骤1-2.1、拟在降水区东侧修建降水沉淀池，池规格为：30m(长)×15m (宽)×3m(深)，垫层13的上方连接混凝土
基座8，混凝土基座8连接第一 挡水板9、第二挡水板10、降水沉淀池外墙11及降水沉淀池内墙7，降水沉淀 池内墙7及降水沉淀池外墙11之间有第一挡水隔板9和第二挡水隔板10，降 水沉淀池内墙7及降水沉淀池外墙11为砖墙12，降水沉淀池的中间在10m、20m 处分别加2m的第一挡水隔板9和2.5m的第二挡水隔板10，以利于水的
净化； 区内所有降水通过沉淀池后利用输水管道输入至回灌区；
[0046] 步骤1-2.2、沉淀池出口处，预留节门，用于测量出水的含砂量；
[0047] 步骤1-2.3、降水区出水要求水清砂净；
[0048] 步骤1-2.4、池底为现浇
钢筋混凝土，强度等级不低于C30抗渗等级P8， 池底厚度为500mm，底板钢筋直径10mm-直径22mm，三级钢100kg/m3，拉筋 按梅花形布置；池壁厚度为450mm，池壁为砌筑墙体厚度为370mm，内外抹防水 砂浆40mm厚；池底及四周做聚
氨酯防水涂料2遍，厚度4mm以上；挡水板厚度 为450mm，挡水板为砌筑墙体厚度为370mm，内外抹防水砂浆40mm厚，抹灰完 后涂刷聚氨酯防水涂料2遍，厚度4mm以上；
[0049] 步骤1-2.5、底板混凝土施工：
[0050] 步骤1-2.5.1、弹线；在垫层混凝土强度达到1.2MPa后，先核对水池中心 位置，弹出十字线，校对排水管、进水管位置后，分别弹出
基础外圈线；池壁 线，控制池壁导墙位置；
[0051] 步骤1-2.5.2、钢筋绑扎；按加筋区域弹线布筋，再布弧线筋绑扎成整体； 分别垫起保护层δ＝4mm，布好
铁马凳；先布弧线筋，再布放射筋，绑扎成整体；
[0052] 步骤1-2.5.3、模板安装；模板应用木模，以保证水工构筑物拼装接头的严 密；特别要注意吊模的支设，除上、下位置靠铁马凳外；
[0053] 步骤1-2.5.4、浇筑混凝土：分为基础筏板与上翻300mm高处导墙第一批， 为了不留施工缝，宜采用连续作业，接搓时间控制在2h以内，浇筑混凝土由中 心向四周扩张，导墙上口四周再用止水钢板措施进行
焊接，一次完成，不留施 工缝；
[0054] 步骤1-2.6、池壁要点：
[0055] 步骤1-2.6.1、池壁厚度为450mm，池壁为砌筑墙体厚度为370mm，内外抹 防水砂浆40mm厚；池底及四周做聚氨酯防水涂料2遍，厚度4mm以上；
[0056] 步骤1-2.6.2、选择砌筑方法：宜采用“三一”砌筑法，即一铲灰、一块砖、 一揉压的砌筑方法砌筑中要注意上下层对孔错缝；当采用铺浆法砌筑时，铺浆 长度不得超过750mm，砖墙的水平灰缝厚度和垂直灰缝宽度宜为10mm，但不应 小于8mm，也不应大于12mm；砖墙的水平灰缝砂浆饱满度不得小于80％；，垂 直灰缝宜采用挤浆或加浆方法，不得出现透明缝、瞎缝和假缝；内侧抹面采用 1:2体积比防水水泥砂浆抹面20mm厚；
[0057] 步骤1-2.6.3、固定模板用的铁丝和
螺栓不宜直接穿过池壁；当螺栓或
套管 必须穿过池壁时，应采取止水措施；
[0058] 步骤1-3、回灌池施工步骤包括：
[0059] 待回灌井施工完后平整场地步骤、定位放线步骤、挖沟槽步骤、浇筑垫层 混凝土步骤、放池壁
挡墙及布置施工线步骤、土钉墙施工步骤、侧墙锚喷施工 步骤、制作安装模板步骤及进行加固—沉降缝布置施工步骤；
[0060] 回灌池施工步骤具体如下：
[0061] 步骤1-3.1)、回灌池规格为上口350m×19m，下口为350m×14m，深度5m； 四周采用锚喷土钉构造，底部为钢筋混凝土构造；
[0062] 步骤1-3.2)、回灌池顶部需要搭设防护网，防止异物进入回灌池；周围加 装防护栏，防止行人坠入；
[0063] 步骤1-3.3)、回灌池完工后，将回灌井井管割至距离底板1m处，以保证池 内水不受其他原因造成的水井堵塞；
[0064] 步骤1-3.4、矩形池壁
拆模后，应将外露的止水螺栓头割去；
[0065] 步骤1-3.5、土钉墙施工步骤：沿回灌池边坡钻孔，斜向下15度，孔深6m， 孔径20mm，孔间距为1m*1m；
[0066] 打孔完成后，往孔内放置锚杆，然后注水泥浆，钉孔注浆应采用孔底注浆 法，确保注浆饱满，注浆压力宜为0.2MPa；土钉锚杆全长6.2m，在离端头20cm 处完成90度；
[0067] 注浆完成后，沿边坡挂直径为6.5mm，150mm*150mm的
钢筋网片；
[0068] 钢筋网片上面设置直径为14mm的水平加强筋用来固定钢筋网片，水平加强 筋间距为1m，与土钉锚杆外露20cm弯锚段进行焊接，同时与钢筋网片进行焊 接；
[0069] 钢筋网片水平搭接为一个网格，上下搭接长度为二个网格；
[0070] 钢筋网片施工完后，开始对边坡喷射混凝土，喷射时，沿坡脚向上喷射；
[0071] 步骤1-3.6、矩形水池的施工步骤，主要应防止
变形裂缝的产生；施工时采 取以下措施：
[0072] 步骤1-3.6.1)应采用32.5级普通
硅酸盐水泥，水灰比≤0.55；
[0073] 步骤1-3.6.2)设置“沉降缝”；沉降缝缝宽度取30mm，两侧混凝土断面 做成企口，后浇缝钢筋断开，封内塞聚苯乙烯
泡沫板及
橡胶止水带；
[0074] 步骤1-3.6.3)混凝土养护；应保持湿润环境，防止混凝土表面因水分散失 而产生的干缩裂缝和减少混凝土的收缩量；
[0075] 步骤1-3.6.4)回灌池顶部封闭，防止异物及雨水进入回灌池；周围加装 1.8m铁艺防护栏，防止行人坠入；
[0076] 步骤1-4、穿越河道倒虹吸施工步骤；
[0077] 管道连接：采用双面
埋弧焊及焊接
接口,向管内充水其充水高度高出上游检 查井2m,试验管段注满水后的浸泡时间不小于24h，试验时间不少于30min；排 水管道需穿越河流架设贝雷梁；贝雷梁长21米；
[0078] 步骤1-4.1敷设管道步骤；
[0079] 1、管道的进场堆放及运输：
[0080] 1)当管道直接放在地上时，要求地面平整；
[0081] 2)不同管径的管道堆放时，应把大而重的放下边，轻的放上边，管道两侧 用木楔或木板挡住；堆放时注意底层管道的承重能力，变形不得大于5％；
[0082] 3)短距离搬运；
[0083] 步骤1-4.2、管道基础：
[0084] 1)基坑开挖后，进行基底垫层的施工；管道基础采用垫层基础，采用C25 素混凝土浇筑；
[0085] 2)基础夯实紧密，表面平整；管道基础的接口部位应予留凹槽以便接口操 作；接口完成后，随即用相同材料填筑密实；
[0086] 步骤1-4.3、管道安装：
[0087] 1)根据管径大小、沟槽和施工机具装备情况，确定人工或机械将管道放入 沟槽；
下管时要采用可靠的软带吊具，平稳下沟，不得在沟壁与沟底激烈碰撞， 以防管道损坏；
[0088] 2)下管前，凡规定需进行管道变形检测的断面管材，预先量出该断面管道 的实际直径并做出记号；
[0089] 3)管材将插口顺水流方向、承口逆水流方向安装、安装由下游往上游进行；
[0090] 4)管材接口前，先做好底口砂浆是否铺水泥砂浆完好，确认铺水泥砂浆安 放位置及插口的插入深度；接口时，先将承口内壁清理干净；
[0091] 5)接口方法按下述程序进行：De1800mm以下管道，先由
汽车吊人工配合用 吊带吊住被安装管道的插口，另一人用长撬棒斜插入基础，并抵住该管端部中 心位置的横
挡板，然后用力将该管缓缓插入原管的承口至预定位置；
[0092] 6)为防接口合拢时已排设管道轴线位置移动，采用稳管措施；在编织袋内 灌满黄砂，封口后压在已排设管道的顶部；管道接口后，复核管道的高程和轴 线位置使其符合要求；
[0093] 步骤1-4.4、倒虹吸钢管安装:
[0094] 下入钢管入沟槽前由专人对管道口进行刨口成V型，再由汽车吊吊装运至 要安装的位置并铺垫好木枕，将管道调整好位置并两侧用沙袋固定牢固，再用 人员将两管对接处挖下操作坑约1.5m*1.5m，再有专业焊工进行双面埋弧焊及 焊接接口；
[0095] 步骤1-4.5、管道与检查井衔接:
[0096] 步骤1-4.5.1、管道与检查井的衔接，采用柔性接口，或者采用承
插管件连 接；
[0097] 步骤1-4.5.2、当管道与检查井采用砖砌或混凝土直接浇筑时，采用中介层 的作法；在管道与检查井相接部位预先用与管材相同的塑料粘接剂、粗砂做成 中介层，然后用水泥砂浆砌入检查井的井壁内；
[0098] 中介层的做法：先用毛刷或
棉纱将管壁的外表清理干净，然后均匀的涂一 层塑料粘接剂，紧接着在上面撒一层干燥的粗砂，
固化10-20分钟，即成表面 粗糙的中介层；中介层的长度与检查井厚度相同；
[0099] 步骤1-4.5.3、管道位于软土地基或低洼、地下水位高的地段时，与检查井 采用短管连接；即在直接与检查井连接的管段长度采用0.5m，后面再连以不大 于2.0m的短管，以下再与整
根管连接；
[0100] 步骤1-4.5.4、检查井底版基础，与管道基础垫层平缓顺接；
[0101] 步骤1-4.6、土石方围堰施工，为确保车站段施工，在回灌井未施工完成前， 暂时将河流采用土石方围堰施工方式截断，将排水暂时抽排到河道，由河道蒸 发及自然下渗；围堰采用人工装填沙袋码放；围堰上口6m，下口7m，高3m， 长17m；
[0102] 步骤1-4.7、排水工程施工步骤；
[0103] 工程结构施工内容为，新建排水管道、穿越河道倒虹吸施工、沉淀池、回 灌池、应急措施的施工；
[0104] 挖沟槽、市政管沟及砌筑井施工方案:
[0105] 在施工前，对管线按20m距离打一样洞，确认其埋深和走向，在管线转
角 处，须找到转角位置，随时监角度变化后的管线；
[0106] 在施工路段有现状管线，则根据管线性质，各管道材料情况，分别采取行 之有效的保护措施，确保管线安全无事故。
[0107] 单井回灌步骤还含有以下步骤；
[0108] 步骤2.1回灌方式确定:
[0109] 水井进行回灌，或者开挖大口井来增加回灌量；
[0110] 步骤2.2单井回灌量确定:
[0111] 对于含水层为33m厚的砂卵
砾石层，静水位24.33m，井管为水泥管，水泥 管半径200mm；当回灌量达到100m3/h条件下，水位上升14.91m；地下水位能 接近于稳定状态；
[0112] 对于含水层为35～45m的卵砾石，当回灌水量调节至35.96m3/h时，获得了 稳定流态，回灌压力稳定在17.75m高水柱，在总共进行的3小时回灌中，累计 回灌了130.35m3，相距5m和10m的两个注水观测孔在稳定回灌时分别获得了 0.25m和0.09m的上升值；
[0113] 回灌孔的水位变化明显，当水柱高度达到17.75m时，日回灌量为863m3/d， 两个观测孔的水位变化很小仅上升了0.25m和0.09m，说明回灌目的层的回灌 条件非常好；
[0114] 步骤2.3、理论计算:
[0115] 按照孔径为426mm的钢管和529mm的钢管分别计算单井回灌量；整个
地层 的平均渗透系数采用200m/d计算；
[0116] 稳定潜水井流Dupuit公式(1)，
[0117]
[0118] 公式中
[0119] Q—水井流量(m3/d)；
[0120] H—含水层厚度(m)，考虑回灌水位上升15m，含水层厚度为31m；
[0121] Sw—降深(m)，15m；
[0122] R—影响半径(m)，根据公式计算；
[0123] rw—井半径(m)分别取0.2645m，0.213m；
[0124] K—渗透系数(m/d)，取200m/d；
[0125] 计算得：
[0126] 在孔径为529钢管，即rw＝0.2645m时，单井回灌量为48750m3/d；
[0127] 步骤2.4、单井回灌量的确定:
[0128] 采用80-100m3/h，能满足水井入渗，而不引起水位高于水井口；采用较低 回灌量3 3
80m/d，即1920m/d；采用钢管进行回灌；
[0129] 步骤2.5回灌井的技术要求:
[0130] (1)井结构：
[0131] 1)钢管管井
[0132] 井深：40m；
[0133] 井径：800mm；
[0134] 管径：529mm；
[0135] 滤水管位置：5-35m；
[0136] 2)大口井
[0137] 井深：15m(自回灌池底计算)；
[0138] 井壁管为水泥管，管径：2m；
[0139] (2)施工设备：
[0140] 采用GF-300型气举反循环钻机；
[0141] (3)施工方法：
[0142] 布设井位，误差小于0.5m，清水反循环钻进，井孔应圆正、垂直，其顶角 的倾斜不得超过1°；校正孔深误差小于千分之二；
[0143] 井管及滤水管管径为529mm，厚度为9mm；滤水管为桥式滤水管，孔隙率 18-20％，下管时用水准仪或经纬仪找直，保证下入井管的垂直，按设计深度下 入滤水管，每5m安装一组扶正器；
[0144] 全孔均匀填入砾料，砾料为6-8mm的硬质圆砾，洗井时采用大
风量空压机 清洗孔内沉淀，同时向管壁输入清水，清洗砾料间的空隙，待返水变清后停止 洗井；井中沉砂高度小于千分之五，下入80m3/h的潜水
泵，做抽水试验，观测 地下水位，水位降深要求小于5m，利用其它回灌井抽水试验抽出的水对本井进 行注水试验，注水量为80m3/h时，井中水位上升小于10m，注水试验结束后， 暂封井口，待正式回灌时再打开，采用人工开挖大口井，沉管法下入水泥砂管， 水泥砂管孔隙率要求18％，水井施工完毕后，泥浆清运出施工场区。
[0145] 总体回灌步骤还含有以下步骤；
[0146] 步骤3.1回灌井布置:
[0148] 选定河下游段，距地铁降水区约750m的河道南岸做为回灌区，其东西长 350m，南北长14m；回灌区北侧距河道6m；
[0149] 对16万m3/d方水进行回灌，布设井数为85眼，包括84眼2m的大口井；
[0150] 步骤3.1.2、回灌井的布置:
[0151] 回灌井按照每排42眼井，东西向每眼井间距8m，共计两排；两排井南北向 间距10m；共计84眼；第一排井编号由左至右为灌1-灌42，第二排井编号为 灌43-灌84；
[0152] 回灌池建成后，在池东侧距池东岸6m处开挖一口大口井，井直径为2m，井 深为15m，编号为灌85；一是提高回灌能力，二是起到应急回灌或洗井时排水；
[0153] 共布置12监
测井；回灌区内布置5眼，分别在回灌池西侧10m，布置1眼 观测井，回灌池南侧10m，呈东西向布置4眼观测井，观测井间距70m；降水区 与回灌区之间在河道两侧布置5眼观测井，井间距约100m；回灌区东侧布置2 眼观测井，井间距距池东侧分别为50、100m；
[0154] 观测井井深40m，下入孔径为100mm的PVC管；
[0155] 步骤3.1.3、回灌措施:
[0156] 步骤3.1.3.1)利用输水管线，输入回灌池，经由池底的输水管道分别向水 井内注水回灌；
[0157] 步骤3.1.3.2)回灌区内修建回灌池，规格为上口350m×19m，下口为350m ×14m，深度5m；
[0158] 步骤3.1.3.3)排水管道至回灌池后，沿池底铺设，池底铺设长度340m； 然后通过支管道排入每眼回灌井；
[0159] 步骤3.2回灌井布置合理性分析:
[0161] 根据调查数据，采用大井计
算法，将已知数据代入Dupuit公式，求取注水 回灌后终止
水头hw；
[0162] 潜水注水井Dupuit公式(1)，
[0163]
[0164] 公式中
[0165] Q——注水井流量(m3/d)，回灌量16×104m3/d；
[0166] K——渗透系数(m/d)，回灌区地层岩性以
单层砂卵砾石为主，渗透系数 一般为75-300m/d；第四系含水层的渗透系数为200m/d；
[0167] H0——初始水头(m)；初始水头为含水层厚度M(m)减去初始水位埋深H 初；回灌区第四系厚度约30m，场区潜水含水层地下水位埋深19.45-25.5m；选 择19.45m、25.5m分别进行计算；含水层厚度为30m；
[0168] hw——终止水头(m)；含水层厚度M(m)减去终止水位埋深h终；
[0169] R——影响半径(m)，根据公式(2)计算；
[0170]
[0171] rw——概化井(井群)半径(m)；根据井位布置，井群概化半径为160m；
[0172] 计算得hw值，h终＝M-hw；
[0173] 根据计算，初始水位埋深19.45m时，渗透系数为为200m/d，回灌水能全部 渗入；初始水位埋深为25.5m，渗透系数为200m/d，回灌水能入渗；
[0174] 回灌水量达到160000m3/d，回灌区初始水位埋深>19.45m，渗透系数为 200m/d时，能满足全部回灌。
[0175] 一种排水及回灌施工结构，倒虹吸管的结构：进水井内有溢流堰，溢流堰 的出口与溢
流管道连接，进水井与主管道连接，溢流管道及主管道的另一端与 出水井连接，进水井与出水井之间有河道，溢流管道及主管道依河道形状成弯 曲形状；降水沉淀池结构：垫层的上方连接混凝土基座，混凝土基座连接第一 挡水板、第二挡水板、降水沉淀池外墙及降水沉淀池内墙，降水沉淀池内墙及 降水沉淀池外墙之间有第一挡水隔板和第二挡水隔板，降水沉淀池内墙及降水 沉淀池外墙为砖墙，河道的两侧有左步道及挡墙、右步道及挡墙，右步道及挡 墙外侧分布若干回灌井及回灌池和监测井。
[0176] 降水沉淀池的中间在10m、20m处分别加2m的第一挡水隔板、加2.5m的第 二挡水隔板。
[0177] 本发明的优点是：
[0178] 回灌井的回灌水量应通过水位观测井中的水位变化进行调节控制，既要防 止回灌水量过大而渗入基坑影响施工，又要防止回灌水量过小，使地下水位失 控而影响回灌效果。
[0179] 回灌井与降水井是一个完整的系统，回灌要在降水开始后能达到虹吸效果 开始，在降水施工完毕后，要等全部水位回灌完毕后才停止。
[0180] 回灌水可直接用基坑抽出的地下水，为了减少对地下水的污染，水质要洁 净未受污染。
[0181] 社会效益：本项目的降水回灌工程在北京地铁施工中尚属首例，
覆盖面广， 涉及到降水、排水、回灌的各个方面，对于本工程的研究，为后续的回灌施工 起到了指导和示范的作用，在保持水资源方面有巨大的社会效益。
[0182] 经济效益：降水井抽水量平均每天约8万方，抽水时间最少为2年，总抽 水量约为5800万方，每方的水资源费按4元算，总
费用达到了2.3亿元，如此 高的费用比得上1个小的地铁标段总造价了，而进行回灌后，可避免此项费用 的产生，大大节省了地铁建设的投资。
[0183] 生态效益：目前国家正在大力提倡水土保持，而北京又是极度缺水的城市， 降水回灌既避免了水资源的浪费，又给了地下水补给，保持了地下水位的平衡， 控制了地层的沉降，体现了减量化、无害化、资源化的治理原则，其产生的生 态效益，使地下水回灌具有广阔发展前景，值得深入研究。
附图说明
[0184] 当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本 发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发 明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性
实施例及其说明用于 解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，如图其中：
[0185] 图1为本发明的穿越河道的倒虹吸管结构示意图。
[0186] 图2为本发明的穿越河道的倒虹吸管俯视结构示意图。
[0187] 图3为本发明的降水沉降池结构示意图。
[0188] 图4为本发明的回灌井布置结构示意图。
[0189] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
具体实施方式
[0190] 显然，本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多
修改和变化属于本发 明的保护范围。
[0191] 本技术领域技术人员可以理解，除非特意
声明，这里使用的单数形式 “一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的 是，本发明的
说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、 操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、 步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当称元件、组件被“连接” 到另一元件、组件时，它可以直接连接到其他元件或者组件，或者也可以存在 中间元件或者组件。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出 项的任一单元和全部组合。
[0192] 本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包 括技术术语和科学术语)具有与所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的 意义。
[0193] 为便于对实施例的理解，下面将结合做进一步的解释说明，且各个实施例 并不构成对本发明的限定。
[0194] 实施例1：如图1、图2、图3及图4所示，一种排水及回灌施工结构，倒 虹吸管的结构：进水井1内有溢流堰3，溢流堰3的出口与溢流管道5连接， 进水井1与主管道4连接，溢流管道5及主管道4的另一端与出水井2连接， 进水井1与出水井2之间有河道，溢流管道5及主管道4依河道形状成弯曲形 状；降水沉淀池结构：30m(长)×15m(宽)×3m(深)，垫层13的上方连 接混凝土基座8，混凝土基座8连接第一挡水板9、第二挡水板10、降水沉淀 池外墙11及降水沉淀池内墙7，降水沉淀池内墙7及降水沉淀池外墙11之间 有第一挡水隔板9和第二挡水隔板10，降水沉淀池内墙7及降水沉淀池外墙11 为砖墙12，降水沉淀池的中间在10m、20m处分别加2m的第一挡水隔板9和2.5m 的第二挡水隔板10；河道15的两侧有左步道及挡墙13、右步道及挡墙14，右 步道及挡墙14外侧分布若干回灌井及回灌池16和监测井17。
[0195] 一种排水及回灌施工方法,含有：
[0196] 步骤1、排水工程施工步骤；
[0197] 步骤2、单井回灌步骤；
[0198] 步骤3、总体回灌步骤。
[0199] 步骤1、排水工程施工步骤含有：
[0200] 步骤1-1、挖沟槽、市政管沟及砌筑井施工步骤；
[0201] 步骤1-2、沉淀池施工步骤；
[0202] 步骤1-3、回灌池施工步骤；
[0203] 步骤1-4、穿越河道倒虹吸施工步骤；
[0204] 步骤1-1、挖沟槽、市政管沟及砌筑井施工步骤，包括以下步骤；
[0205] 沟槽开挖、基底处理、现场基底抄平、基底定位、混凝土垫层施工步骤、 底板钢筋、模板及混凝土浇筑、检查井井筒砌筑、土方回填步骤。
[0206] 步骤1-1.1、沟槽开挖步骤：
[0207] 沟槽开挖方法：采用人工配合挖掘机开挖。
[0208] 机械开挖应严格控制标高，为防止超挖或扰动槽底面，槽底留0.2～0.3m厚 的土层暂时不挖，待做管基混凝土时，采用人工清理挖至标高，并同时修整槽 底。
[0209] 沟槽开挖放坡坡度：根据具体开挖段的土质情况，合理选用放坡系数1:2.5。
[0210] 沟槽开挖分层：开挖深度小于5m，不分层开挖；开挖深度较大(>5m)时， 采用分层开挖。分层深度为5m，深度10米以内分二层。
[0211] 步骤1-1.2、基底处理步骤；沟槽基底标高以上20cm的土层，采用人工开 挖、清理、平整，以免扰动基底土，严禁超挖。
[0212] 步骤1-1.3、现场基底抄平步骤；先行基底定位,沟槽开挖时，弃土堆在槽 边，弃土尽量堆在槽的一侧。若现场无堆土位置，开挖土需外运时，提前需联 系场外土壤消纳场。
[0213] 步骤1-1.4、混凝土垫层施工步骤；采用C15混凝土垫层150mm厚，宽出井 砌体外100mm，支好模板振捣密实。
[0214] 步骤1-1.5、底板钢筋、模板及混凝土浇筑步骤；
[0215] 砌筑：采用MU10砖，M7.5水泥砂浆砌筑，井筒收口段要分层每层收口小于 20-40mm至到收成直径700mm的口，选择砌筑方法：宜采用“三一”砌筑法， 即一铲灰、一块砖、一揉压的砌筑方法砌筑中要注意上下层对孔错缝；当采用 铺浆法砌筑时，铺浆长度不得超过750mm，砖墙的水平灰缝厚度和垂直灰缝宽 度宜为10mm，但不应小于8mm，也不应大于12mm；
砖墙的水平灰缝砂浆饱满度 不得小于80％；，垂直灰缝宜采用挤浆或加浆方法，不得出现透明缝、瞎缝和 假缝；内侧抹面采用1:2体积比防水水泥砂浆抹面20mm厚。
[0216] 步骤1-1.6、检查井井筒砌筑步骤；
[0217] 倒虹吸井及检查井施工砌体井筒；
[0218] 检查井为圆形内径直径2.5m，浆道内侧壁安装不锈钢爬梯Φ20钢。
[0219] 步骤1-1.7井圈、井盖安装；
[0220] 步骤1-1.8、土方回填步骤：
[0221] 步骤1-1.8.1、沟槽的回填，应先填实管底，再同时投填管道两侧，然后回 填至管顶以上0.5m处(未经检验的接口应留出)。如沟内有积水，必须全部排 尽后，再行回填。
[0222] 步骤1-1.8.2、管道两侧及管顶以上0.5m内的回填土，不得含有碎石、砖 块、垃圾等杂物。不得用冻土回填。距离管顶0.5m以上的回填土内允许有少量 直径不大于0.1m的石块。
[0223] 步骤1-1.8.3、回填土应分层夯实，每层厚度0.2～0.3m，管道两侧及管顶 以上0.5m内的填土必须人工夯实，当填土超出管顶0.5m时，可使用小型机械 夯实，每层松土厚度为0.25～0.4m。
[0224] 步骤1-1.8.4、回填土分层检查密实度，见下表1。
[0226]
[0227] 步骤1-2、沉淀池施工步骤：
[0228] 步骤1-2.1、拟在降水区东侧修建降水沉淀池，池规格为：30m(长)×15m (宽)×3m(深)。中间在10m、20m处分别加2m和2.5m挡水隔板，以利于水 的净化。区内所有降水通过沉淀池后利用输水管道输入至回灌区。
[0229] 步骤1-2.2、沉淀池出口处，预留节门，用于测量出水的含砂量。
[0230] 步骤1-2.3、降水区出水要求水清砂净。
[0231] 步骤1-2.4、池底为现浇钢筋混凝土，强度等级不低于C30抗渗等级P8， 池底厚度为500mm，底板钢筋直径10mm-直径22mm，三级钢100kg/m3，拉筋 按梅花形布置；池壁厚度为450mm，池壁为砌筑墙体厚度为370mm，内外抹防水 砂浆40mm厚；池底及四周做聚氨酯防水涂料2遍(厚度4mm以上)；挡水板厚度 为450mm，挡水板为砌筑墙体厚度为370mm，内外抹防水砂浆40mm厚，抹灰完 后涂刷聚氨酯防水涂料2遍(厚度4mm以上)。
[0232] 步骤1-2.5、底板混凝土施工：
[0233] 步骤1-2.5.1、弹线。在垫层混凝土强度达到1.2MPa后，先核对水池中心 位置，弹出十字线，校对排水管、进水管位置后，分别弹出基础外圈线；池壁 线，控制池壁导墙位置。
[0234] 步骤1-2.5.2、钢筋绑扎。按加筋区域弹线布筋，再布弧线筋绑扎成整体。 分别垫起保护层δ＝4mm，布好铁马凳。先布弧线筋，再布放射筋，绑扎成整体。
[0235] 步骤1-2.5.3、模板安装。模板应用木模，以保证水工构筑物拼装接头的严 密。特别要注意吊模的支设，除上、下位置靠铁马凳外。
[0236] 步骤1-2.5.4、浇筑混凝土：分为基础筏板与上翻300mm高处导墙第一批， 为了不留施工缝，宜采用连续作业，接搓时间控制在2h以内，浇筑混凝土由中 心向四周扩张，导墙上口四周再用止水钢板措施进行焊接，一次完成，不留施 工缝。
[0237] 步骤1-2.6、池壁要点：
[0238] 步骤1-2.6.1、池壁厚度为450mm，池壁为砌筑墙体厚度为370mm，内外抹 防水砂浆40mm厚；池底及四周做聚氨酯防水涂料2遍(厚度4mm以上)；
[0239] 步骤1-2.6.2、选择砌筑方法：宜采用“三一”砌筑法，即一铲灰、一块砖、 一揉压的砌筑方法砌筑中要注意上下层对孔错缝；当采用铺浆法砌筑时，铺浆 长度不得超过750mm，砖墙的水平灰缝厚度和垂直灰缝宽度宜为10mm，但不应 小于8mm，也不应大于12mm；砖墙的水平灰缝砂浆饱满度不得小于80％；，垂 直灰缝宜采用挤浆或加浆方法，不得出现透明缝、瞎缝和假缝；内侧抹面采用 1:2体积比防水水泥砂浆抹面20mm厚。
[0240] 步骤1-2.6.3、固定模板用的铁丝和螺栓不宜直接穿过池壁。当螺栓或套管 必须穿过池壁时，应采取止水措施。
[0241] 步骤1-3、回灌池施工步骤包括：
[0242] 待回灌井施工完后平整场地步骤、定位放线步骤、挖沟槽步骤、浇筑垫层 混凝土步骤、放池壁挡墙及布置施工线步骤、土钉墙施工步骤、侧墙锚喷施工 步骤、制作安装模板步骤及进行加固—沉降缝布置施工步骤。
[0243] 回灌池施工步骤具体如下：
[0244] 步骤1-3.1)、回灌池规格为上口350m×19m，下口为350m×14m，深度5m。 四周采用锚喷土钉构造，底部为钢筋混凝土构造。
[0245] 步骤1-3.2)、回灌池顶部需要搭设防护网，防止异物进入回灌池。周围加 装防护栏，防止行人坠入。
[0246] 步骤1-3.3)、回灌池完工后，将回灌井井管割至距离底板1m处，以保证池 内水不受其他原因造成的水井堵塞。
[0247] 步骤1-3.4、矩形池壁拆模后，应将外露的止水螺栓头割去。
[0248] 步骤1-3.5、土钉墙施工步骤：沿回灌池边坡钻孔，斜向下15度，孔深6m， 孔径20mm，孔间距为1m*1m。
[0249] 打孔完成后，往孔内放置锚杆，然后注水泥浆，钉孔注浆应采用孔底注浆 法，确保注浆饱满，注浆压力宜为0.2MPa。土钉锚杆全长6.2m，在离端头20cm 处完成90度。
[0250] 注浆完成后，沿边坡挂直径为6.5mm，150mm*150mm的钢筋网片。
[0251] 钢筋网片上面设置直径为14mm的水平加强筋用来固定钢筋网片，水平加强 筋间距为1m，与土钉锚杆外露20cm弯锚段进行焊接，同时与钢筋网片进行焊 接。
[0252] 钢筋网片水平搭接为一个网格，上下搭接长度为二个网格。
[0253] 钢筋网片施工完后，开始对边坡喷射混凝土，喷射时，沿坡脚向上喷射， 喷射厚度为15cm，混凝土强度为c20。
[0254] 步骤1-3.6、矩形水池的施工步骤，主要应防止变形裂缝的产生。施工时可 采取以下措施：
[0255] 步骤1-3.6.1)应采用32.5级普通
硅酸盐水泥，并尽量减小水灰比，使水 灰比≤0.55。
[0256] 步骤1-3.6.2)设置“沉降缝”。沉降缝缝宽度取30mm，两侧混凝土断面 做成企口，后浇缝钢筋断开，封内塞聚苯乙烯泡沫板及橡胶止水带。
[0257] 步骤1-3.6.3)混凝土养护。应保持湿润环境14d，防止混凝土表面因水分 散失而产生的干缩裂缝和减少混凝土的收缩量。
[0258] 步骤1-3.6.4)回灌池顶部封闭，防止异物及雨水进入回灌池。周围加装 1.8m铁艺防护栏，防止行人坠入。
[0259] 步骤1-4、穿越河道倒虹吸施工步骤；
[0260] 排水管道及倒虹吸管道：
[0261] 排水管道：
[0262] (1)
管道系统:根据场地现状规划路由。
[0263] (2)管材：管道采用带筋水泥管1600×160×3000-Ⅱ。
[0264] (3)管道敷设坡度：管道坡度i＝0.003。
[0265] (4)管道连接：采用承插口对接接口,水泥砂浆密封。
[0266] 倒虹吸排水管道及贝雷梁：
[0267] (1)管道系统:根据管道穿越河道现状规划路由。
[0268] (2)管材：管道采用Q235B螺旋焊钢管直径Ф1600mm。
[0269] (3)管道敷设坡度：管道坡度i＝0.24。
[0270] 管道连接：采用双面埋弧焊及焊接接口。管道应做渗水量试验:为检查管道 的渗水量,向管内充水其充水高度应高出上游检查井2m,试验管段注满水后的 浸泡时间不应小于24h，试验时间不应少于30min。倒虹吸满足流水及设计规范 要求；由于排水管道需穿越河流，为保证过水断面要求，不能从河道中穿过， 需架设贝雷梁。贝雷梁长21米。
[0271] 步骤1-4.1敷设管道步骤；
[0272] 1、管道的进场堆放及运输：
[0273] 1)当管道直接放在地上时，要求地面平整，不能有石块和容易引起管道损 坏的尖利物体，要有防止管道滚动的措施。
[0274] 2)不同管径的管道堆放时，应把大而重的放下边，轻的放上边，管道两侧 用木楔或木板挡住。堆放时注意底层管道的承重能力，变形不得大于5％。
[0275] 3)短距离搬运，不应在坚硬不平地面或石子地面上滚动，以防损伤管道。
[0276] 步骤1-4.2、管道基础：
[0277] 1)基坑开挖至设计标高，复测无误后，经现场监理工程师验收合格后方可 进行基底垫层的施工。管道基础采用垫层基础，其厚度应符合设计要求，采用 C25素混凝土浇筑。
[0278] 2)基础夯实紧密，表面平整。管道基础的接口部位应予留凹槽以便接口操 作。接口完成后，随即用相同材料填筑密实。
[0279] 步骤1-4.3、管道安装：
[0280] 1)根据管径大小、沟槽和施工机具装备情况，确定人工或机械将管道放入 沟槽。下管时要采用可靠的软带吊具，平稳下沟，不得在沟壁与沟底激烈碰撞， 以防管道损坏。同一批次的产品下管时注意按厂家提供的管段编号顺序下管。
[0281] 2)待用的管材按产品标准逐支进行
质量检验，不符合标准不使用，并做好 记号，另行处理。
[0282] 3)管材现场由汽车吊搬运，搬运时轻抬轻放。
[0283] 4)下管前，凡规定需进行管道变形检测的断面管材，预先量出该断面管道 的实际直径并做出记号。
[0284] 5)在管道装卸过程中应防止管道撞击或摔跌，尤其应注意对管端保护，如 有擦伤应及时与厂方联系，以便妥善处理。
[0285] 6)管材将插口顺水流方向、承口逆水流方向安装、安装由下游往上游进行。
[0286] 7)管材接口前，先做好底口砂浆是否铺水泥砂浆完好，确认铺水泥砂浆安 放位置及插口的插入深度。接口时，先将承口内壁清理干净。
[0287] 8)接口方法按下述程序进行：De1800mm以下管道，先由汽车吊人工配合用 吊带吊住被安装管道的插口，另一人用长撬棒斜插入基础，并抵住该管端部中 心位置的横挡板，然后用力将该管缓缓插入原管的承口至预定位置；
[0288] 9)为防接口合拢时已排设管道轴线位置移动，采用稳管措施。具体方法可 在编织袋内灌满黄砂，封口后压在已排设管道的顶部，其数量视管径大小而异。 管道接口后，复核管道的高程和轴线位置使其符合要求。
[0289] 步骤1-4.4、倒虹吸钢管安装:
[0290] 下入钢管入沟槽前由专人对管道口进行刨口成V型，再由汽车吊吊装运至 要安装的位置并铺垫好木枕，将管道调整好位置并两侧用沙袋固定牢固，再用 人员将两管对接处挖下操作坑约1.5m*1.5m再有专业焊工进行双面埋弧焊及焊 接接口；
[0291] 步骤1-4.5、管道与检查井衔接:
[0292] 步骤1-4.5.1、管道与检查井的衔接，采用柔性接口，也可采用承插管件连 接，视具体情况。
[0293] 步骤1-4.5.2、当管道与检查井采用砖砌或混凝土直接浇筑时，采用中介层 的作法。其时在管道与检查井相接部位预先用与管材相同的塑料粘接剂、粗砂 做成中介层，然后用水泥砂浆砌入检查井的井壁内。
[0294] 中介层的做法：先用毛刷或棉纱将管壁的外表清理干净，然后均匀的涂一 层塑料粘接剂，紧接着在上面撒一层干燥的粗砂，固化10-20分钟，即成表面 粗糙的中介层。中介层的长度与检查井厚度相同。
[0295] 步骤1-4.5.3、管道位于软土地基或低洼、地下水位高的地段时，与检查井 采用短管连接。即在直接与检查井连接的管段长度采用0.5m，后面再连以不大 于2.0m的短管，以下再与整根管连接。
[0296] 步骤1-4.5.4、检查井底版基础，与管道基础垫层平缓顺接。
[0297] 步骤1-4.6、土石方围堰施工，为确保车站段施工，在回灌井未施工完成前， 暂时将河流采用土石方围堰施工方式截断，将排水暂时抽排到河道，由河道蒸 发及自然下渗。围堰采用人工装填沙袋码放。围堰上口6m，下口7m，高3m， 长17m；
[0298] 步骤1-4.7、排水工程施工步骤；结构施工方案:
[0299] 本工程结构施工内容为，新建排水管道、穿越河道倒虹吸施工、沉淀池、 回灌池、应急措施的施工等。
[0300] 挖沟槽、市政管沟及砌筑井施工方案:
[0301] 在施工前，首先根据管线图，摸清各管线的管位和走向，对明确的管线按 20m距离打一样洞，确认其埋深和走向，在管线转角处，须找到转角位置，明 确角度变化后管线保护员、施工员随时监测，并指挥操作。
[0302] 如在施工路段有现状管线，则根据不同的管线性质，各管道材料情况，分 别采取行之有效的保护措施，确保管线安全无事故。
[0303] 步骤2、单井回灌步骤；
[0304] 步骤2.1回灌方式确定:
[0305] 根据工期安排，由于时间紧。如采用
辐射井回灌方案，工期长，
稳定性差， 不适用辐射井方案。
[0306] 河道主要功能为排泄洪水，但河下游有高压线井架，大量排水易引起较大 风险。且河道排水不利于地下水保护，不适用采用河道进行长期入渗和排泄。
[0307] 本地区地层中为单层砂卵砾石含水层，渗透系数大，容易入渗补给地下， 适用水井进行回灌，条件允许时可开挖大口井来增加回灌量。
[0308] 步骤2.2单井回灌量确定:
[0309] 已有试验成果:
[0310] 试验地一回灌试验：该试验场地位于项目部驻地北部，含水层为33m厚的 砂卵砾石层，静水位24.33m，井管为水泥管，水泥管半径200mm。当回灌量达 到100m3/h条件下，水位上升14.91m。地下水位能接近于稳定状态。
[0311] 试验地二回灌试验：试验第⑥含水层为35～45m的卵砾石，当回灌水量调 节至35.96m3/h时，获得了稳定流态，回灌压力稳定在17.75m高水柱，在总共 进行的3小时回灌试验中，累计回灌了130.35m3，相距5m和10m的两个注水观 测孔在稳定回灌时分别获得了
0.25m和0.09m的上升值。
[0312] 试验地二试验场的抽水-回灌过程中，回灌孔的水位变化明显，当水柱高度 达到17.75m时，日回灌量为863m3/d，两个观测孔的水位变化很小仅上升了 0.25m和0.09m，说明回灌目的层的回灌条件非常好。
[0313] 步骤2.3、理论计算:
[0314] 本次按照孔径为426mm的钢管和529mm的钢管分别计算单井回灌量。整个 地层的平均渗透系数采用200m/d计算。
[0315] 稳定潜水井流Dupuit公式(1)，
[0316]
[0317] 公式中
[0318] Q—水井流量(m3/d)；
[0319] H—含水层厚度(m)，考虑回灌水位上升15m，含水层厚度为31m；
[0320] Sw—降深(m)，15m；
[0321] R—影响半径(m)，根据公式计算；
[0322] rw—井半径(m)分别取0.2645m，0.213m。
[0323] K—渗透系数(m/d)，取200m/d；
[0324] 计算得：
[0325] 在孔径为529钢管，即rw＝0.2645m时，单井回灌量为48750m3/d。
[0326] 步骤2.4、单井回灌量的确定:
[0327] 根据理论计算结果显示，在用理论公式计算回灌水量时，计算值远远大出 实际情况。理论计算水泥管内水位的上升与井管外水位差别较大，已不适用理 论计算条件，因此单井回灌量采用回灌试验成果确定。
[0328] 在表5.1中所列各项试验中，四厂距离项目区最近，水文地质条件十分相 似，参考四厂回灌试验成果作为本次回灌工程单井回灌量，水源四厂水井直径 为529的钢管，即rw3
＝0.2645m，回灌量为Q＝2880m/d。根据当前施工的技术、 工期、以及本次野外试验显示，采用80-100m3/h，能基本满足水井入渗，而不 引起水位高于水井口。本次由于实施群井回灌，故采用较低回灌量80m3/d，即 1920m3/d。
[0329] 通过对相同孔径钢管和水泥管进行比较，水泥管孔隙率为13％，钢管孔隙率 为18-20％。钢管的孔隙率高，钢管的回灌能力较水泥管较佳，故本次采用钢管 进行回灌。
[0330] 根据本次实地调查，在回灌场地区两侧存在雨水回灌等市政设施，不能做 回灌池。故中间仅剩余350m范围。适用回灌范围仅14m×350m范围内。
[0331] 步骤2.5回灌井的技术要求:
[0332] (1)井结构：
[0333] 1)钢管管井
[0334] 井深：40m；
[0335] 井径：800mm；
[0336] 管径：529mm；
[0337] 滤水管位置：5-35m。
[0338] 2)大口井
[0339] 井深：15m(自回灌池底计算)；
[0340] 井壁管为水泥管，管径：2m。
[0341] (2)施工设备：
[0342] 采用GF-300型气举反循环钻机。
[0343] (3)施工方法：
[0344] 按设计要求布设井位，误差小于0.5m，清水反循环钻进，井孔应圆正、垂 直，其顶角的倾斜不得超过1°。校正孔深误差小于千分之二。
[0345] 井管及滤水管管径为529mm，厚度为9mm；滤水管为桥式滤水管，孔隙率 18-20％，下管时用水准仪或经纬仪找直，保证下入井管的垂直，按设计深度下 入滤水管，每5m安装一组扶正器。
[0346] 全孔均匀填入砾料，砾料为6-8mm的硬质圆砾，洗井时采用大风量空压机 清洗孔内沉淀，同时向管壁输入清水，清洗砾料间的空隙，待返水变清后可停 止洗井。井中沉砂高度小于千分之五，下入80m3/h的潜水泵，做抽水试验，观 测地下水位，水位降深要求小于5m，利用其它回灌井抽水试验抽出的水对本井 进行注水试验，注水量为80m3/h时，井中水位上升小于10m，注水试验结束后， 暂封井口，待正式回灌时再打开，采用人工开挖大口井，沉管法下入水泥砂管， 水泥砂管孔隙率要求18％，水井施工完毕后，泥浆清运出施工场区。
[0347] 步骤3总体回灌步骤；
[0348] 步骤3.1回灌井布置:河道15的两侧有左步道及挡墙13、右步道及挡墙14， 右步道及挡墙14外侧分布若干回灌井及回灌池16，布置监测井，回灌区内布 置5眼监测井，分别在回灌池侧10m，布置1眼监测井17，回灌池另一侧10m， 布置4眼观测井，观测井间距70m；降水区与回灌区之间在河道两侧布置5眼 观测井，井间距约100m；回灌区一侧布置2眼观测井，井间距距池另一侧分别 为50、100m。
[0349] 步骤3.1.1、回灌区的选定:
[0350] 选定河下游段，距地铁降水区约750m的河道南岸做为回灌区，其东西长 350m，南北长14m。回灌区北侧距河道6m。
[0351] 根据降水设计显示，每天有16万方的水需进行回灌，按照单口井每天回灌 量为1920方，计算需要井数为：160000÷1920≈84(口)，同时预留一口2m 直径大眼井以备用。
[0352] 步骤3.1.2、回灌井的布置:
[0353] 回灌井及回灌池16的回灌井按照每排42眼井，东西向每眼井间距8m，共 计两排。两排井南北向间距10m。共计84眼。第一排井编号由左至右为灌1- 灌42，第二排井编号为灌
43-灌84。
[0354] 回灌池建成后，在池东侧距池东岸6m处开挖一口大口井，井直径为2m，井 深为15m，编号为灌85。一是提高回灌能力，二是可起到应急回灌或洗井时排 水。
[0355] 共布置12监测井。回灌区内布置5眼，分别在回灌池西侧10m，布置1眼 观测井，回灌池南侧10m，呈东西向布置4眼观测井，观测井间距70m；降水区 与回灌区之间在河道两侧布置5眼观测井，井间距约100m；回灌区东侧布置2 眼观测井，井间距距池东侧分别为50、100m。
[0356] 观测井井深40m，下入孔径为100mm的PVC管。
[0357] 步骤3.1.3、回灌措施:
[0358] 步骤3.1.3.1)利用输水管线，输入回灌池，经由池底的输水管道分别向水 井内注水回灌。
[0359] 步骤3.1.3.2)回灌区内修建回灌池，规格为上口350m×19m，下口为350m ×14m，深度5m。
[0360] 步骤3.1.3.3)排水管道至回灌池后，沿池底铺设，池底铺设长度340m。 然后通过支管道排入每眼回灌井。
[0361] 步骤3.2回灌井布置合理性分析:
[0362] 解析法方案分析:
[0363] 根据调查数据，采用大井计算法，将已知数据代入Dupuit公式，求取注水 (回灌)后终止水头hw。
[0364] 潜水注水井Dupuit公式(1)，
[0365]
[0366] 公式中
[0367] Q——注水井流量(m3/d)，设计回灌量16×104m3/d；
[0368] K——渗透系数(m/d)，回灌区地层岩性以单层砂卵砾石为主，渗透系数 一般为75-300m/d；另外参考设计说明(2.2场区地下水情况)，第四系含水 层的渗透系数为200m/d。
[0369] H0——初始水头(m)。初始水头为含水层厚度M(m)减去初始水位埋深H 初。回灌区第四系厚度约30m；根据实测水位埋深，参考设计说明(2.2场区地 下水情况)，场区潜水含水层地下水位埋深19.45-25.5m。选择19.45m、25.5m 分别进行计算。含水层厚度为30m。
[0370] hw——终止水头(m)。含水层厚度M(m)减去终止水位埋深h终。
[0371] R——影响半径(m)，根据经验公式(2)计算。
[0372]
[0373] rw——概化井(井群)半径(m)。根据井位布置，井群概化半径为160m。
[0374] 计算得hw值，h终＝M-hw，结果参见下表2。
[0375] 根据计算，初始水位埋深19.45m时，渗透系数为为200m/d，回灌水能全部 渗入；初始水位埋深为25.5m，渗透系数为200m/d，回灌水能入渗。
[0376] 综上，回灌水量达到160000m3/d，回灌区初始水位埋深>19.45m，渗透系 数为200m/d时，能满足全部回灌。
[0377] 表2潜水回灌井终止水位埋深预测
[0378]
[0379] 注，考虑水跃值为5m。
[0380] 步骤3.3数值模型法方案分析:
[0381] 随着计算机技术的迅速发展，地下水数值方法作为一种求解近似解的方法 被广泛用于地下水水位预报和资源评价中，是目前定量研究地下水资源量的重 要手段。地下水数值模拟的基本目的是预测地下水未来动态，为水质水量评价 提供理论依据。
[0382] 实施例2：如图1、图2、图3及图4所示，一种排水及回灌施工方法,包括 1站2区间,需进行降水施工。
[0383] 明挖车站南接盾构区间，北接暗挖区间，穿在建某河，与在建线进行T型 换乘。设置有正线及折返线共四条线，正线预留远期延长线接口条件，折返线 段设有风井一座。
[0384] 车站结构与地下水位关系：
[0385] 地下水位在结构底板以上约4.7m～6.1m，渗透系数420m/d，对施工影响 较大。
[0386] 区间风井与地下水位的关系：
[0387] 地下水位在结构底板以上约5.6～6.5m，渗透系数420m/d，对施工影响较 大。
[0388] 降水设计：
[0389] 车站涌水量计算：
[0390] 采用群井按大井简化的均质含水层潜水完整井公式计算基坑涌水量：
[0391]
[0392] 表3：涌水量参数表
[0393]
[0394] 车站降水井布置及设计参数：
[0395] 区间涌水量计算：
[0396] 采用群井按大井简化的均质含水层潜水完整井公式计算基坑涌水量：
[0397]
[0398] 表4：涌水量参数表
[0399]
[0400]
[0401] 表5：区间降水井布置及设计参数表
[0402]
[0403] 回灌设计：
[0404] 回灌区位置：
[0405] 回灌区参数设置:84眼钢管管井，1眼大口井；
[0406] 钢管管井分两排，每排42眼井；
[0407] 井间距南北向10m、东西向8m；
[0408] 钢管管井设计井深为40m、井径为800mm；
[0409] 每口井回灌量为1920m3/d，总回灌量为16万m3/d。
[0410] 回灌效果：
[0411] 共布置15个观测井进行地下水观测。
[0412] 在回灌区与降水区之间形成较大水力梯度，近回灌区侧水位明显高于远离 回灌区侧，回灌对降水影响显著。
[0413] 开始抽水一段时间后，车站主体南段水位降到结构地板以下时，满足基坑 开挖及车站结构施工要求，超前抽水时间约为10天。
[0414] 抽水开泵数量61个80方泵，受地下水回灌影响，目前区间地下水位标高 为15.7m，位于风井结构底板以上0.7m，影响风井结构施工。
[0415] 车站与区间风井降水情况对比见表6，
[0416] 表6降水情况对比表
[0417]
[0418] 回灌区深层回灌，总流量约3300m3/h；
[0419] 应急措施：河道浅层回灌，统计流量约5m3/h；
[0420] 流量数据表明降水
抽取的地下水几乎全部同层回灌，充分保护了地下水资 源。
[0421] 解决问题方案:
[0422] 1、由于回灌井深层回灌的影响，目前风井水位标高15.7m，结构底板标高 为14.55m，影响风井开挖。
[0423] 2、地下水回升导致水位逐渐抬高，进一步影响风井施工。
[0424] 采取的解决方案如下：
[0425] 1、在井灌区与降水区之间(A区)增设降水井，对回灌补给下水进行抽排， 减轻井灌对风井降水及后期矿山法区间施工的影响。
[0426] 2、在风井北侧(B区)增设降水井，降低地下水位抬升对风井施工的影响。
[0427] 回灌对降水区水位的影响为4～6m，且目前地下水位逐渐抬升：
[0428] 1、拟在回灌区域降水区之间(A区)增加70眼降水井，减弱地下水回灌影 响。
[0429] 2、风井东北方向(B区)增加10眼降水井，减弱地下水位抬升影响。
[0430] 3、本次变更考虑到暗挖断延长64m，增加18眼降水井
[0431] 针对其降水排水量大，降水面积大，拟在河下游距
站点为1.5km处布置一 定数量的回灌井，来消纳降水出水量。
[0432] 在降水区出水口处每日监测出水的含砂量。
[0433] 回灌运行时，在入井支管道上安装水表及阀门，记录每眼井的回灌量。
[0434] 回灌井中水位埋深每日观测1次；每眼井的回灌量每日记录1次。
[0435] 沉淀池出水水质化验时间自运行开始时第1天、2天、5天、15天、30天 各化验一次，以后每30天化验一次，至回灌结束。
[0436] 回灌井在运行期间，井口安装过滤网，以保证回灌水质能满足要求。如有 杂物阻挡水井回灌应尽快清理。
[0437] 回灌井的洗井：
[0438] 洗井周期：自回灌运行开始第3个月、第6个月、第8个月、第10个月时 对所有进行轮换洗井。
[0439] 洗井安排：拟投入5台洗井设备同时对5眼回灌井进行洗井，平均每台每 日洗井1眼，20日可洗完所有回灌井。
[0440] 洗井要求：拉
活塞洗井不低于4小时，空压机洗井不低于2小时，下泵洗 井至水清砂净。
[0441] 增加洗井：洗井周期之间，如果个别回灌井的回灌能力骤减可增加洗井次 数。
[0442] 保证回灌期内对河流行洪不造成影响。如出水口水质出现恶化、排水管道 出现严重问题或暴雨来临时由于河道渗漏引起回灌井水位溢出井口时，启用应 急措施。
[0443] 回灌过程应急措施：
[0444] 利用老河道，在上游修建拦水坝，做为应急调蓄。降水区排水管道南侧预 留放水阀门节门，应急时打开阀门通过应急排水管道排至老河道。排水至河道 时，做好河道的保护措施。
[0445] 拟利用河道长度约为2200m。河道上口宽14.5m。下口宽4.8m。河底至桥底 3.3m。整3
个河道容积70059m。整个河道底部为建筑垃圾及杂填土。应急排水期 间，如果降水总排水量为16万方，河道本身渗漏约0.331万m3，故应急排水期 间可利用河道向下游排水约
15.669万m3。
[0446] 如果回灌池中的管道有跑漏水的，可直接汇入大口井中，如在洗井时，将 多余水量排入大口井中。或采用水泵临时排到河道。
[0447] 回灌设施后期处理：
[0448] 降水工程结束后，回灌井全部用粘土封填。回灌池水泥结构全部拆除，可 用开挖时的杂土回填，并恢复场地原貌。输水管线等全部拆除；恢复河道原样。
[0449] 如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱 离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显 而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。
