浅谈降水管井施工工法

摘要：介绍本工法的形成过程，分析工艺流程及操作要点，通过实例说明其具有经济效益和社会效益。

关键词：降水 管井 工法 效益

1、前言

首钢京唐钢铁联合有限责任公司钢铁厂项目为国家十一五重点建设项目，该项目位于河北省唐山市曹妃甸工业园区，工程地貌属于滨海浅滩，地下水埋深平均为1.1m，水资源丰富并与海水有密切关系。按中勘冶金公司《首钢京唐公司2250热轧勘察报告》显示在勘察深度范围内均为第四纪松散沉积物，属第四纪河口、滨海、浅海相沉积层，主要由饱和粘性土、粉性土、砂土组成。我单位施工的2250mm热轧工程水处理区单位工程漩流井沉淀池基坑开挖深度为41.57m，基坑直径33.5m，在基坑土方开挖深度内存在2层地下水，上层潜水及下层承压水。潜水埋深约21m，承压水埋深约38m，承压水渗透系数为7m/d，故土方施工时承压水水位深度要控制在43米以下，防止管涌突发，导致质量及安全事故发生，并且要将基坑降水引起的地面沉降等环境影响降至最低程度。为了防止基坑底部发生管涌，保证地下连续墙及周围建筑结构的安全，必须同时降低潜水及承压水的水位。这就形成了降水管井施工工法。漩流井采用钢管井降水，保证了工程的安全施工。

2、工法的特点

（1）降水管井钻进大多是在第四纪松散地层钻进，较少在基岩钻进。

（2）降水管井深度相对较浅，一般一径到底，井身结构较为简单。

3、适用范围

本工法适用于工业与民用建筑结构施工中土方施工时的降水。

4、工艺原理

在管井施工时，选用钻进设备钻孔，同时制作泥浆注入孔内，防止井壁坍塌，待井孔钻至深度时安装井管成井。

5、施工工艺流程及操作要点

5.1 管井施工工艺流程

准备工作钻机进场定位安装泥浆配制开孔下护口管钻进终孔后冲孔换浆下井管稀释泥浆填砂止水封孔洗井下泵试抽试验抽水正式抽水记录。

5.2 操作要点

5.2.1 钻机的安装

钻机要放在硬粘土或碎石垫层上，安装时要稳固、水平，护孔管中心、磨盘中心、大钩要成一垂线。埋设的护套管要垂直，并打入原土100mm～200mm，用粘土填实夯实。钻孔孔斜≤1%（对转盘采用水平尺校平），要求整个钻孔孔壁圆整光滑，钻进时不允许采用有弯曲的钻杆。

5.2.2 泥浆的配制

泥浆的作用是在井壁上形成泥皮而保护侧壁，防止侧壁坍塌，并在钻机停止钻孔时悬浮岩屑。管井的泥浆要控制好密度、黏度、含砂量、失水量和PH值5项指标。在第四纪钻进时要勤换泥浆，控制含砂量在8%以下，PH值在8～10。

5.2.3 钻进清孔

钻进中保持泥浆比重在1.1～1.2，尽量采用地层自然造浆，整个钻进过程中要求大钩吊紧后徐徐给进（始终处于减压钻进），避免钻具产生一次弯曲，特别是开孔口不能让机上钻杆和水接头产生大幅摆动。每钻进一根钻杆应重复扫孔一次，并清理孔内泥块后再接新钻杆，终孔后应彻底清孔，直到返回泥浆内不含泥块，返出的泥浆含砂量

清孔时选用的清洗介质要有散热能力及性能，便于提高钻进效率，并不污染环境，配置简单，经济合理。广泛应用的是无粘土冲洗液，此冲洗液密度低，钻进效率较高，具有一定的携带和悬浮岩屑能力及护壁能力。

5.2.4 下井管

管井井管安装时的质量直接影响到成井后井损失的大小，成井后井水含砂量的大小，严重时可引起井大量出砂或井的出水量大大降低，甚至不出水。因此严格做好井管安装的各道工序是保证成井质量的关键。安装之前要做好以下准备工作。

（1）探井：使用探井器主要检查井深及井径，检查井身是否圆整、垂直，保证井管顺利安装和滤料厚度均匀。如发现质量不符合要求，要进行修整。

（2）换浆：钻井结束后，经探井和修整井壁后井内泥浆黏度很大并且含有大量岩屑，过滤管进水缝隙极易被封堵，井管也可能放不到预计深度，造成过滤管与含水层错位，因此井管安装前要将井内稠泥浆换为稀泥浆。

（3）配管：全部井管按安装顺序排列、丈量和编号，检查井管、滤管的质量及下管设备、工器具。

（4）井管安装：井管要安装在井正中，以保证滤料厚度均匀，安装时设置找中器，数量根据井深确定，找中器直径小于井径30～50mm。下管前滤管底部要封堵，所有管井的底部按标格控制，并且保持井口标高一致。井管平稳入孔，每节井管的两端口要找平，对称焊接，确保焊接垂直，完整无隙，保证焊接强度，以免脱落。下管要准确到位。自然落下，稍转动落到位，不可强力压下，以免损坏过滤结构。

5.2.5 填砾

井管安装后及时将规格的滤料投入过滤管与井壁之间环状间隙中。此道工序很关键，直接影响管井的质量，甚至导致管井报废。

（1）填砾准备工作：准备工作包括稀释井内泥浆、检查滤料规格和数量、填砾深度的测锤和测绳的准备等。

（2）滤料的质量：滤料应按要求规格进行筛分，不符合规格的滤料不得超过要求规格的15%；棱角状砾石不得含量过多，严禁以碎石作为滤料，宜用硅质砾石。

（2）填砾方法：滤料要沿井管四周均匀连续填入，随填随测，要防止滤料“棚堵”，发生时要及时排除，继续填料至要求深度。

5.2.6 止水

管井在填砂顶部填5m厚的粘土球封孔止水，以上再用粘土填实，一直填到地面。

5.2.7 洗井

为防止泥皮硬化，下管填砾之后要立即采用空压机进行洗井，目的在于清除井内泥浆、井壁上的泥皮，抽出渗入含水层中的泥浆，使过滤管周围形成渗透性良好的圆环带，以增大管井出水量，降低井水含砂量。洗井结束后要立即清除井底沉淀物。

空压机洗井过程中要尽量加大风管的没入率，以提高气水的混合效果，利于过滤管外反滤层的形成和稳定。洗井的质量标准要达到以下要求：井水中不含有泥浆等管井施工物质，井水物理性能应无色透明；在24h的连续洗井过程中，单位抽水量不在增加，井水含砂量不再降低。

5.2.8 试验抽水

试验抽水主要是检查管井出水量的大小，确定管井设计出水量和设计动水位。在抽水稳定的延续时间内，井的出水量、动水位仅在一定范围内波动，没有持续上升或下降的趋势，即可认为抽水已经稳定。

5.2.9 正式抽水

安装泵体要稳，泵轴垂直，连接好排水管及电源线路进行试抽水，测定井内水位及观测孔水位变化及流量。

6、材料与机械设备

（1）材料：井壁管、过滤管、抽水管、大砂、粘土球、膨润土等材料。

（2）机械设备：回转钻机、水泵、空压机。

7、管井的质量控制

（1）井深的弯曲度：井身应圆正，井的顶角及方位角不能突变，井斜不超过1度。

（2）井管的安装误差：井管应安装在井的中心，上口保持水平。井管与井深的尺寸偏差不得超过全长的±2‰，过滤管安装上下偏差不得超过30mm。

（3）井的含砂量：抽水稳定后，降压井水含砂量不得超过二万分之一（体积比）。

（4）井出水量：单井出水量基本稳定。

8、安全措施

8.1 现场安全管理必须执行以下规范

《建筑机械使用安全技术规程》（JGJ33-2001）；

《建设工程施工现场供用电安全规范》（GB50194-93）；

《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-99）；

《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-2005）。

8.2 安全管理的内容及要求

（1）安全施工必须由项目经理领导和安排，专业工长对作业人员进行安全教育、下发安全技术交底，专职安全员负责每日的现场检查，确保施工安全措施到位。

（2）编制专项安全用电施工方案，严格按规定审批执行。

（3）机械设备设专人管理、专人操作，做好接地保护、配电箱配备触电保护器；坚持“十字作业法”即调整、紧固、、防腐、管理，并执行安全技术操作规程，严禁违章作业。

（4）施工用电实行三级配电、两级保护TN-S接零保护系统，做到一机一箱、一闸一漏。

（5）电工、机械操作工地等特殊工种均须持证上岗，禁止无证上岗。

9、环保措施

主要为废水、泥浆的处理。在现场设置污水沉淀池和筛滤网，使废水、泥浆经过过滤、沉淀和化学中和后排放。

10、经济效益

有效的控制了地下水位，为土方的顺利施工创造了条件，保证了整体的施工工期。

11、应用实例

河北省唐山市曹妃甸工业园区首钢京唐钢铁联合有限公司钢铁厂综合水处理区旋流沉淀池工程土方施工时采用管井降水，共设计16口管井（其中旋流沉淀池内设3口井兼观察井），管井孔径为Φ600mm，井径为273mm，滤管为桥式滤管（长24m），井深为70m，单井出水量为60m3/h，土方施工期间共计抽水57万m3，起到了良好的效果。