深井管井降水井施工工法探討

程丙權　錢莉　嚴海波　陳詠梅

摘要：在地下水含量豐富、地下水位偏高的區域，從事工程施工作業時，基坑開挖困難、邊坡支護不穩定等制約施工進度的狀況時有發生，甚至出現施工停滯現象。為此，解決施工區域的降排水問題也成為工程前期施工過程中的關鍵因素。文章結合以往降水工程的施工經驗，搜集整理相關資料，形成管井降水施工工藝，以供相關工作者參考。

關鍵詞：深井；管井；降水井；施工工法；基坑開挖；邊坡支護 文獻標識碼：A

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

1 工法特點

工藝簡單，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、地下水補給豐富、降水深度較大、不利于地下基坑開挖及支護作業的潛水或承壓水地區。

3 工藝原理

采用正循環法鉆孔施工，鉆機依靠鉆具和鉆桿自重，鉆機驅動鉆具作順時針旋轉，向下攪拌土層，形成鉆孔；泥漿泵通過鉆桿向鉆孔底部輸送泥漿，鉆渣被泥漿從鉆桿外側和孔壁之間帶回地面。同時泥漿兼有固壁作用，防止鉆孔坍塌。如此循環漸進，鉆至設計孔深后，對孔內造孔原漿液由濃變稀置換至設計比重后，安裝無砂砼井管。下設至井底的井管底部需安裝砼托盤或木托盤，托盤與井管連接牢固，并用土工布包裹嚴密，預防泥沙從管井底部返入井內。托盤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，井管逐節安裝。所安裝井管外壁均應包裹一層尼龍紗網作為過濾器，井管連接處使用土工布嚴密包裹，避免濾料漏入井中。井管之間用毛竹片夾持，并用鉛絲綁扎聯接。井管安裝時，每隔3～4節安裝一組導向木塊，確保濾料能均勻分布于進管周圍。井管下設安裝完畢，抽出鋼絲繩，沿井管外壁向孔內間歇性充填中粗砂作為反濾料層，確保濾料充填密實。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。最后向井內投入水泵，進行洗井作業，直至抽出的井水變清為止。

4 施工工藝流程及施工要點

4.1 施工工藝流程圖

施工工藝流程圖如圖1所示：

4.2 井位測量定位

根據施工圖紙，使用全站儀測量放出井位，同時測出地面高程，以便于控制鉆井深度。

4.3 護筒安設

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

4.3.2 護筒作用。護筒主要起保護井口段在鉆進過程中不坍孔，防止漿液、水等液體對井口的沖刷和浸泡，同時具有一定的導向作用。

4.3.3 護筒安裝。施鉆前，為防止土質松軟導致孔口塌陷，需埋設護筒。埋設前，要將井位處壓實，特別是回填土。按照測量定出的井位，采用人工挖坑，坑直徑大于護筒直徑20cm，護筒周圍用黏性土回填并壓實。

4.4 鉆機就位

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

4.5 構筑泥漿池

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），泥漿池周圍拉設1.2m高的安全警示帶，鉆井結束后要將泥漿池中的廢漿抽到沉淀池中集中處理，廢舊泥漿池要及時回填。泥漿池與護筒回漿口通過溝槽連接，溝槽尺寸約400mm×300mm。

4.6 鉆孔

采用自造漿液循環鉆進，鉆孔孔徑至少大于井管外徑30cm。根據泥漿稠度及時進行稀釋，漿液比重控制在1.2左右鉆進。通過打撈渣樣判明地質情況控制鉆進速度，并做好記錄。第一根鉆桿采取慢速鉆進，鉆進速度控制在5m/h左右，以保證鉆孔垂直和防止鉆機坍塌；在剩余的鉆桿鉆進時，鉆進速度控制在8～10m/h。如遇料姜石層，應采用慢速鉆進，同時保證漿液濃度在1.25～1.3。

4.7 泥漿置換（起鉆）

鉆孔結束后，一次清孔使漿液濃度不大于1.5，起鉆然后重新下鉆掃孔（特別是60m以上的孔），防止孔壁在鉆進過程中縮徑，而后進行二次清孔至設計漿液濃度。每次置換應使用稀漿置換濃漿，濃度應逐漸變稀，不可用清水直接置換。

4.8 井管安裝

降水井井管采用無砂混凝土井管，井管采用土工布和竹片對接，土工布四周用10#鉛絲綁扎，竹片數量、鉛絲道數和井的深度有關，井越深竹片的數量、鉛絲道數越多。井管本身不能承受剪切力，靠鉛絲和竹片來承受剪切力。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，安設井托，第一節無砂混凝土底部用兩層土工布包裹嚴實，放置于井托盤上，用鉛絲綁扎牢固，松鋼絲繩使井管慢慢下降到孔口，運接第二節井管，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，以下類同，直至井管下至井底。

導向木塊每組四個，用鉛線串聯，均勻分布井管外壁。組與組之間的導向木塊，豎向均勻錯開。

井管安裝完畢，使用機械設備將鋼絲繩由一端拉出。為避免鋼絲繩的末端在井內直接下降到孔底，在孔內發生纏繞、造成廢孔，在拉拔鋼絲繩時，在末端使用長度不小于孔深的鉛絲引導其下滑，使其成直線狀態送至孔底。

4.9 回填濾料

鋼絲繩拉出后，對安裝井管進行預固定，使之位于孔口中心，再對井管外側進行濾料回填。回填應慢速分批次進行，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。回填時，采取措施暫時包住井口，避免濾料撒入井管內，造成洗井困難和后期運行不便。

4.10 拆除護筒

濾料回填至井口2m時，使用裝載機或吊車將護筒拔出。

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圍回灌。

4.12 洗井

使用潛水泵洗井，采取“三清法”進行洗井作業，待井中抽出清水后，停止抽水；間隔12h，再進行抽水直至清水，連續3次，即可結束洗井作業。洗井時，如實填寫出水量觀測記錄，以備查用。

5 材料及設備

5.1 消耗材料（單孔降水井配置）

井管——無砂混凝土井管； 井托——底部有一卡槽或井托中間有對穿的孔洞；竹片——每片寬度為2～3cm沿井管周均勻綁扎（40m以內3～4片，40～60m之間4～6片，60m以上6片）；濾網——根據地層情況選擇濾網目數，使用16#鉛絲綁扎；濾料——根據鉆井直徑和井管直徑計算每m所需濾料量；鉛絲——計算井管外周長加15cm（每1m長進管，40m以內綁扎3道，40～60m綁扎5道，60m以上綁扎6～8道）；土工布——計算井管外周長加15cm；導向木：楔形木塊，每隔3～4節進管設置一道，每道4塊，其均勻分布在井壁周圍。

5.2 主要設備資源（單孔降水井配置）

鉆機——8QZJ-160型號1臺，鉆機能力100m；離心式泥漿泵——2PNL型1臺，120～150L/min，主要用來鉆井過程中換漿；污水泵——WQ系列的2臺，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，揚程大于100m，用以洗井。

5.3 人員配置（單孔降水井雙班配置）

技術工人2人，負責施工過程技術管理；鉆控工4人，負責鉆機操作；井管安裝工8人，負責井管安設及濾料充填；電工2人，負責系統用電；普工4人，協助施工。

6 質量控制

第一，井位使用全站儀測量定位，井位誤差不超過10cm；鉆機必須按照測量所放井位就位，如需挪動井位，須經過現場技術人員批準。

第二，鉆孔過程中校核磨盤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計深度。

第四，換漿結束后的漿液濃度滿足設計要求。

第五，井管外包濾網要合縫嚴密；兩節井管對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節安裝一組導向木。

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，回填率確保達到理論用砂量的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”，即三次洗清方可驗收。

7 應用實例

南水北調中線穿黃工程一期Ⅰ標，位于河南省滎陽市境內。該標段靠近黃河，地下含水量豐富，施工前最淺處地下水位距地表僅1.5m，且地質條件為粉質壤土，地下水補給充分。其中黃河南岸連接明渠部分，垂直下挖深度最深達50多m。中水十一局基礎分局穿黃工程項目部精心組織、勇于探索，先后在多個區段進行單井及群井抽水試驗。通過原始試驗資料，推算出該區段理論滲透系數和影響半徑。結合實際工程地質情況，合理布置井距和單眼井深，共計完成鉆井400余眼，累計井深達20000m，單孔最深達80m。通過實際運行檢驗，降水效果良好，為整個穿黃工程的順利施工打下堅實基礎。

作者簡介：程丙權（1974-），男，安徽安慶人，中國水利水電第十一工程局有限公司高級工程師，一級建造師，研究方向：工程項目管理。

（責任編輯：蔣建華）