深井管井降水井施工工法探討

程丙權(quán)　錢(qián)莉　嚴(yán)海波　陳詠梅

摘要：在地下水含量豐富、地下水位偏高的區(qū)域，從事工程施工作業(yè)時(shí)，基坑開(kāi)挖困難、邊坡支護(hù)不穩(wěn)定等制約施工進(jìn)度的狀況時(shí)有發(fā)生，甚至出現(xiàn)施工停滯現(xiàn)象。為此，解決施工區(qū)域的降排水問(wèn)題也成為工程前期施工過(guò)程中的關(guān)鍵因素。文章結(jié)合以往降水工程的施工經(jīng)驗(yàn)，搜集整理相關(guān)資料，形成管井降水施工工藝，以供相關(guān)工作者參考。

關(guān)鍵詞：深井；管井；降水井；施工工法；基坑開(kāi)挖；邊坡支護(hù) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TU463 文章編號(hào)：1009-2374（2016）03-0153-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.03.078

1 工法特點(diǎn)

工藝簡(jiǎn)單，操作方便，成孔效率高，降水效果明顯。

2 適用范圍

適用地下水位較高、地下水補(bǔ)給豐富、降水深度較大、不利于地下基坑開(kāi)挖及支護(hù)作業(yè)的潛水或承壓水地區(qū)。

3 工藝原理

采用正循環(huán)法鉆孔施工，鉆機(jī)依靠鉆具和鉆桿自重，鉆機(jī)驅(qū)動(dòng)鉆具作順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，向下攪拌土層，形成鉆孔；泥漿泵通過(guò)鉆桿向鉆孔底部輸送泥漿，鉆渣被泥漿從鉆桿外側(cè)和孔壁之間帶回地面。同時(shí)泥漿兼有固壁作用，防止鉆孔坍塌。如此循環(huán)漸進(jìn)，鉆至設(shè)計(jì)孔深后，對(duì)孔內(nèi)造孔原漿液由濃變稀置換至設(shè)計(jì)比重后，安裝無(wú)砂砼井管。下設(shè)至井底的井管底部需安裝砼托盤(pán)或木托盤(pán)，托盤(pán)與井管連接牢固，并用土工布包裹嚴(yán)密，預(yù)防泥沙從管井底部返入井內(nèi)。托盤(pán)與井管由鋼絲繩從底部托住，隨著鋼絲繩兩端緩慢下放孔內(nèi)，井管逐節(jié)安裝。所安裝井管外壁均應(yīng)包裹一層尼龍紗網(wǎng)作為過(guò)濾器，井管連接處使用土工布嚴(yán)密包裹，避免濾料漏入井中。井管之間用毛竹片夾持，并用鉛絲綁扎聯(lián)接。井管安裝時(shí)，每隔3～4節(jié)安裝一組導(dǎo)向木塊，確保濾料能均勻分布于進(jìn)管周?chē)?。井管下設(shè)安裝完畢，抽出鋼絲繩，沿井管外壁向孔內(nèi)間歇性充填中粗砂作為反濾料層，確保濾料充填密實(shí)。濾料填至距離孔口1.5m處，改為回填黃土，防止外界污水倒灌至濾料層，污染井水。最后向井內(nèi)投入水泵，進(jìn)行洗井作業(yè)，直至抽出的井水變清為止。

4 施工工藝流程及施工要點(diǎn)

4.1 施工工藝流程圖

施工工藝流程圖如圖1所示：

4.2 井位測(cè)量定位

根據(jù)施工圖紙，使用全站儀測(cè)量放出井位，同時(shí)測(cè)出地面高程，以便于控制鉆井深度。

4.3 護(hù)筒安設(shè)

4.3.1 護(hù)筒制作。護(hù)筒采用3mm厚鋼板卷制而成，護(hù)筒直徑宜比井徑大20～30cm，護(hù)筒長(zhǎng)度宜為直徑的1.5倍，一側(cè)開(kāi)20cm×30cm的矩形回漿口，距護(hù)筒頂緣15cm。

4.3.2 護(hù)筒作用。護(hù)筒主要起保護(hù)井口段在鉆進(jìn)過(guò)程中不坍孔，防止?jié){液、水等液體對(duì)井口的沖刷和浸泡，同時(shí)具有一定的導(dǎo)向作用。

4.3.3 護(hù)筒安裝。施鉆前，為防止土質(zhì)松軟導(dǎo)致孔口塌陷，需埋設(shè)護(hù)筒。埋設(shè)前，要將井位處壓實(shí)，特別是回填土。按照測(cè)量定出的井位，采用人工挖坑，坑直徑大于護(hù)筒直徑20cm，護(hù)筒周?chē)灭ば酝粱靥畈簩?shí)。

4.4 鉆機(jī)就位

安放鉆機(jī)的位置要整平壓實(shí)，如果地基較軟，可在地基上鋪設(shè)方木，再在方木上安放鉆機(jī)，鉆機(jī)中心要和樁位基本重合。

4.5 構(gòu)筑泥漿池

泥漿池布置在距井位5～10m處，泥漿池的體積按管井孔出土量的1.5倍考慮（占地面積要小，深度1.5m為宜），泥漿池周?chē)O(shè)1.2m高的安全警示帶，鉆井結(jié)束后要將泥漿池中的廢漿抽到沉淀池中集中處理，廢舊泥漿池要及時(shí)回填。泥漿池與護(hù)筒回漿口通過(guò)溝槽連接，溝槽尺寸約400mm×300mm。

4.6 鉆孔

采用自造漿液循環(huán)鉆進(jìn)，鉆孔孔徑至少大于井管外徑30cm。根據(jù)泥漿稠度及時(shí)進(jìn)行稀釋?zhuān)瑵{液比重控制在1.2左右鉆進(jìn)。通過(guò)打撈渣樣判明地質(zhì)情況控制鉆進(jìn)速度，并做好記錄。第一根鉆桿采取慢速鉆進(jìn)，鉆進(jìn)速度控制在5m/h左右，以保證鉆孔垂直和防止鉆機(jī)坍塌；在剩余的鉆桿鉆進(jìn)時(shí)，鉆進(jìn)速度控制在8～10m/h。如遇料姜石層，應(yīng)采用慢速鉆進(jìn)，同時(shí)保證漿液濃度在1.25～1.3。

4.7 泥漿置換（起鉆）

鉆孔結(jié)束后，一次清孔使?jié){液濃度不大于1.5，起鉆然后重新下鉆掃孔（特別是60m以上的孔），防止孔壁在鉆進(jìn)過(guò)程中縮徑，而后進(jìn)行二次清孔至設(shè)計(jì)漿液濃度。每次置換應(yīng)使用稀漿置換濃漿，濃度應(yīng)逐漸變稀，不可用清水直接置換。

4.8 井管安裝

降水井井管采用無(wú)砂混凝土井管，井管采用土工布和竹片對(duì)接，土工布四周用10#鉛絲綁扎，竹片數(shù)量、鉛絲道數(shù)和井的深度有關(guān)，井越深竹片的數(shù)量、鉛絲道數(shù)越多。井管本身不能承受剪切力，靠鉛絲和竹片來(lái)承受剪切力。井管安裝完畢后，立即將鋼絲繩拉出。

井管安裝鋼管托架就位后，將鋼絲繩伸展成直線，使鋼絲繩中心置于井口，安設(shè)井托，第一節(jié)無(wú)砂混凝土底部用兩層土工布包裹嚴(yán)實(shí)，放置于井托盤(pán)上，用鉛絲綁扎牢固，松鋼絲繩使井管慢慢下降到孔口，運(yùn)接第二節(jié)井管，井管接頭處用土工布包裹，用兩道鉛絲將井管連接處綁扎牢靠，以下類(lèi)同，直至井管下至井底。

導(dǎo)向木塊每組四個(gè)，用鉛線串聯(lián)，均勻分布井管外壁。組與組之間的導(dǎo)向木塊，豎向均勻錯(cuò)開(kāi)。

井管安裝完畢，使用機(jī)械設(shè)備將鋼絲繩由一端拉出。為避免鋼絲繩的末端在井內(nèi)直接下降到孔底，在孔內(nèi)發(fā)生纏繞、造成廢孔，在拉拔鋼絲繩時(shí)，在末端使用長(zhǎng)度不小于孔深的鉛絲引導(dǎo)其下滑，使其成直線狀態(tài)送至孔底。

4.9 回填濾料

鋼絲繩拉出后，對(duì)安裝井管進(jìn)行預(yù)固定，使之位于孔口中心，再對(duì)井管外側(cè)進(jìn)行濾料回填?；靥顟?yīng)慢速分批次進(jìn)行，每次濾料回填高度上升10m左右，可間歇20min，保證濾料沉淀、密實(shí)?；靥顣r(shí)，采取措施暫時(shí)包住井口，避免濾料撒入井管內(nèi)，造成洗井困難和后期運(yùn)行不便。

4.10 拆除護(hù)筒

濾料回填至井口2m時(shí)，使用裝載機(jī)或吊車(chē)將護(hù)筒拔出。

4.11 井口封閉

井口2m深度采用黏性土封孔，防止外部水從井口周?chē)毓唷?/p>

4.12 洗井

使用潛水泵洗井，采取“三清法”進(jìn)行洗井作業(yè)，待井中抽出清水后，停止抽水；間隔12h，再進(jìn)行抽水直至清水，連續(xù)3次，即可結(jié)束洗井作業(yè)。洗井時(shí)，如實(shí)填寫(xiě)出水量觀測(cè)記錄，以備查用。

5 材料及設(shè)備

5.1 消耗材料（單孔降水井配置）

井管——無(wú)砂混凝土井管； 井托——底部有一卡槽或井托中間有對(duì)穿的孔洞；竹片——每片寬度為2～3cm沿井管周均勻綁扎（40m以內(nèi)3～4片，40～60m之間4～6片，60m以上6片）；濾網(wǎng)——根據(jù)地層情況選擇濾網(wǎng)目數(shù)，使用16#鉛絲綁扎；濾料——根據(jù)鉆井直徑和井管直徑計(jì)算每m所需濾料量；鉛絲——計(jì)算井管外周長(zhǎng)加15cm（每1m長(zhǎng)進(jìn)管，40m以內(nèi)綁扎3道，40～60m綁扎5道，60m以上綁扎6～8道）；土工布——計(jì)算井管外周長(zhǎng)加15cm；導(dǎo)向木：楔形木塊，每隔3～4節(jié)進(jìn)管設(shè)置一道，每道4塊，其均勻分布在井壁周?chē)?/p>

5.2 主要設(shè)備資源（單孔降水井配置）

鉆機(jī)——8QZJ-160型號(hào)1臺(tái)，鉆機(jī)能力100m；離心式泥漿泵——2PNL型1臺(tái)，120～150L/min，主要用來(lái)鉆井過(guò)程中換漿；污水泵——WQ系列的2臺(tái)，抽水能力為10m3/h，用以抽清水和換漿；深井潛水泵——采用QJ系列1臺(tái)，揚(yáng)程大于100m，用以洗井。

5.3 人員配置（單孔降水井雙班配置）

技術(shù)工人2人，負(fù)責(zé)施工過(guò)程技術(shù)管理；鉆控工4人，負(fù)責(zé)鉆機(jī)操作；井管安裝工8人，負(fù)責(zé)井管安設(shè)及濾料充填；電工2人，負(fù)責(zé)系統(tǒng)用電；普工4人，協(xié)助施工。

6 質(zhì)量控制

第一，井位使用全站儀測(cè)量定位，井位誤差不超過(guò)10cm；鉆機(jī)必須按照測(cè)量所放井位就位，如需挪動(dòng)井位，須經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員批準(zhǔn)。

第二，鉆孔過(guò)程中校核磨盤(pán)水平度以及鉆桿垂直度，均不大于1%。

第三，所有鉆井深度不得小于設(shè)計(jì)深度。

第四，換漿結(jié)束后的漿液濃度滿足設(shè)計(jì)要求。

第五，井管外包濾網(wǎng)要合縫嚴(yán)密；兩節(jié)井管對(duì)接處使用土工布包裹，并用鉛絲綁扎；井管四周竹片分布均勻，使用鉛絲綁扎；每隔3～4節(jié)安裝一組導(dǎo)向木。

第六，濾料采用中粗石英砂，濾料要緩慢沿井管四周均勻填入，避免濾料架空，造成濾料脫節(jié)，回填率確保達(dá)到理論用砂量的95%以上。

第七，濾料回填完畢后，立即組織洗井，洗井采用“三清法”，即三次洗清方可驗(yàn)收。

7 應(yīng)用實(shí)例

南水北調(diào)中線穿黃工程一期Ⅰ標(biāo)，位于河南省滎陽(yáng)市境內(nèi)。該標(biāo)段靠近黃河，地下含水量豐富，施工前最淺處地下水位距地表僅1.5m，且地質(zhì)條件為粉質(zhì)壤土，地下水補(bǔ)給充分。其中黃河南岸連接明渠部分，垂直下挖深度最深達(dá)50多m。中水十一局基礎(chǔ)分局穿黃工程項(xiàng)目部精心組織、勇于探索，先后在多個(gè)區(qū)段進(jìn)行單井及群井抽水試驗(yàn)。通過(guò)原始試驗(yàn)資料，推算出該區(qū)段理論滲透系數(shù)和影響半徑。結(jié)合實(shí)際工程地質(zhì)情況，合理布置井距和單眼井深，共計(jì)完成鉆井400余眼，累計(jì)井深達(dá)20000m，單孔最深達(dá)80m。通過(guò)實(shí)際運(yùn)行檢驗(yàn)，降水效果良好，為整個(gè)穿黃工程的順利施工打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

作者簡(jiǎn)介：程丙權(quán)（1974-），男，安徽安慶人，中國(guó)水利水電第十一工程局有限公司高級(jí)工程師，一級(jí)建造師，研究方向：工程項(xiàng)目管理。

（責(zé)任編輯：蔣建華）