深井管井降水井施工工法探讨

摘要：在地下水含量丰富、地下水位偏高的区域，从事工程施工作业时，基坑开挖困难、边坡支护不稳定等制约施工进度的状况时有发生，甚至出现施工停滞现象。为此，解决施工区域的降排水问题也成为工程前期施工过程中的关键因素。文章结合以往降水工程的施工经验，搜集整理相关资料，形成管井降水施工工艺，以供相关工作者参考。

关键词：深井；管井；降水井；施工工法；基坑开挖；边坡支护 文献标识码：A

1 工法特点

工艺简单，操作方便，成孔效率高，降水效果明显。

2 适用范围

适用地下水位较高、地下水补给丰富、降水深度较大、不利于地下基坑开挖及支护作业的潜水或承压水地区。

3 工艺原理

采用正循环法钻孔施工，钻机依靠钻具和钻杆自重，钻机驱动钻具作顺时针旋转，向下搅拌土层，形成钻孔；泥浆泵通过钻杆向钻孔底部输送泥浆，钻渣被泥浆从钻杆外侧和孔壁之间带回地面。同时泥浆兼有固壁作用，防止钻孔坍塌。如此循环渐进，钻至设计孔深后，对孔内造孔原浆液由浓变稀置换至设计比重后，安装无砂砼井管。下设至井底的井管底部需安装砼托盘或木托盘，托盘与井管连接牢固，并用土工布包裹严密，预防泥沙从管井底部返入井内。托盘与井管由钢

丝绳从底部托住，随着钢丝绳两端缓慢下放孔内，井管逐节安装。所安装井管外壁均应包裹一层尼龙纱网作为过滤器，井管连接处使用土工布严密包裹，避免滤料漏入井中。井管之间用毛竹片夹持，并用铅丝绑扎联接。井管安装时，每隔3～4节安装一组导向木块，确保滤料能均匀分布于进管周围。井管下设安装完毕，抽出钢丝绳，沿井管外壁向孔内间歇性充填中粗砂作为反滤料层，确保滤料充填密实。滤料填至距离孔口1.5m处，改为回填黄土，防止外界污水倒灌至滤料层，污染井水。最后向井内投入水泵，进行洗井作业，直至抽出的井水变清为止。

4 施工工艺流程及施工要点

4.1 施工工艺流程图 施工工艺流程图如图1所示：

图1

4.2 井位测量定位

根据施工图纸，使用全站仪测量放出井位，同时测出地面高程，以便于控制钻井深度。

4.3 护筒安设

4.3.1 护筒制作。护筒采用3mm厚钢板卷制而成，护筒直径宜比井径大20～30cm，护筒长度宜为直径的1.5倍，一侧开20cm×30cm的矩形回浆口，距护筒顶缘15cm。

4.3.2 护筒作用。护筒主要起保护井口段在钻进过程中不坍孔，防止浆液、水等液体对井口的冲刷和浸泡，同时具有一定的导向作用。

4.3.3 护筒安装。施钻前，为防止土质松软导致孔口塌陷，需埋设护筒。埋设前，要将井位处压实，特别是回填土。按照测量定出的井位，采用人工挖坑，坑直径大于护筒直径20cm，护筒周围用黏性土回填并压实。

4.4 钻机就位

安放钻机的位置要整平压实，如果地基较软，可在地基上铺设方木，再在方木上安放钻机，钻机中心要和桩位基本重合。

4.5 构筑泥浆池

泥浆池布置在距井位5～10m处，泥浆池的体积按管井孔出土量的1.5倍考虑（占地面积要小，深度1.5m为宜），泥浆池周围拉设1.2m高的安全警示带，钻井结束后要将泥浆池中的废浆抽到沉淀池中集中处理，废旧泥浆池要及时回填。泥浆池与护筒回浆口通过沟槽连接，沟槽尺寸约400mm×300mm。

4.6 钻孔

采用自造浆液循环钻进，钻孔孔径至少大于井管外径30cm。根据泥浆稠度及时进行稀释，浆液比重控制在1.2左右钻进。通过打捞渣样判明地质情况控制钻进速度，并做好记录。第一根钻杆采取慢速钻进，钻进速度控制在5m/h左右，

以保证钻孔垂直和防止钻机坍塌；在剩余的钻杆钻进时，钻进速度控制在8～10m/h。如遇料姜石层，应采用慢速钻进，同时保证浆液浓度在1.25～1.3。

4.7 泥浆置换（起钻）

钻孔结束后，一次清孔使浆液浓度不大于1.5，起钻然后重新下钻扫孔（特别是60m以上的孔），防止孔壁在钻进过程中缩径，而后进行二次清孔至设计浆液浓度。每次置换应使用稀浆置换浓浆，浓度应逐渐变稀，不可用清水直接置换。

4.8 井管安装

降水井井管采用无砂混凝土井管，井管采用土工布和竹片对接，土工布四周用10#铅丝绑扎，竹片数量、铅丝道数和井的深度有关，井越深竹片的数量、铅丝道数越多。井管本身不能承受剪切力，靠铅丝和竹片来承受剪切力。井管安装完毕后，立即将钢丝绳拉出。

井管安装钢管托架就位后，将钢丝绳伸展成直线，使钢丝绳中心置于井口，安设井托，第一节无砂混凝土底部用两层土工布包裹严实，放置于井托盘上，用铅丝绑扎牢固，松钢丝绳使井管慢慢下降到孔口，运接第二节井管，井管接头处用土工布包裹，用两道铅丝将井管连接处绑扎牢靠，以下类同，直至井管下至井底。

导向木块每组四个，用铅线串联，均匀分布井管外壁。组与组之间的导向木块，竖向均匀错开。

井管安装完毕，使用机械设备将钢丝绳由一端拉出。为避免钢丝绳的末端在井内直接下降到孔底，在孔内发生缠绕、造成废孔，在拉拔钢丝绳时，在末端使用长度不小于孔深的铅丝引导其下滑，使其成直线状态送至孔底。

4.9 回填滤料

钢丝绳拉出后，对安装井管进行预固定，使之位于孔口中心，再对井管外侧进行滤料回填。回填应慢速分批次进行，每次滤料回填高度上升10m左右，可间歇20min，保证滤料沉淀、密实。回填时，采取措施暂时包住井口，避免滤料撒入井管内，造成洗井困难和后期运行不便。

4.10 拆除护筒

滤料回填至井口2m时，使用装载机或吊车将护筒拔出。 4.11 井口封闭

井口2m深度采用黏性土封孔，防止外部水从井口周围回灌。 4.12 洗井

使用潜水泵洗井，采取“三清法”进行洗井作业，待井中抽出清水后，停止抽水；间隔12h，再进行抽水直至清水，连续3次，即可结束洗井作业。洗井时，如实填写出水量观测记录，以备查用。

5 材料及设备

5.1 消耗材料（单孔降水井配置）

井管——无砂混凝土井管； 井托——底部有一卡槽或井托中间有对穿的孔洞；竹片——每片宽度为2～3cm沿井管周均匀绑扎（40m以内3～4片，40～

60m之间4～6片，60m以上6片）；滤网——根据地层情况选择滤网目数，使用16#铅丝绑扎；滤料——根据钻井直径和井管直径计算每m所需滤料量；铅丝——计算井管外周长加15cm（每1m长进管，40m以内绑扎3道，40～60m绑扎5道，60m以上绑扎6～8道）；土工布——计算井管外周长加15cm；导向木：楔形木块，每隔3～4节进管设置一道，每道4块，其均匀分布在井壁周围。

5.2 主要设备资源（单孔降水井配置）

钻机——8QZJ-160型号1台，钻机能力100m；离心式泥浆泵——2PNL型1台，120～150L/min，主要用来钻井过程中换浆；污水泵——WQ系列的2台，抽水能力为10m/h，用以抽清水和换浆；深井潜水泵——采用QJ系列

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1台，扬程大于100m，用以洗井。

5.3 人员配置（单孔降水井双班配置）

技术工人2人，负责施工过程技术管理；钻控工4人，负责钻机操作；井管安装工8人，负责井管安设及滤料充填；电工2人，负责系统用电；普工4人，协助施工。

6 质量控制

第一，井位使用全站仪测量定位，井位误差不超过10cm；钻机必须按照测量所放井位就位，如需挪动井位，须经过现场技术人员批准。

第二，钻孔过程中校核磨盘水平度以及钻杆垂直度，均不大于1%。 第三，所有钻井深度不得小于设计深度。

第四，换浆结束后的浆液浓度满足设计要求。

第五，井管外包滤网要合缝严密；两节井管对接处使用土工布包裹，并用铅丝绑扎；井管四周竹片分布均匀，使用铅丝绑扎；每隔3～4节安装一组导向木。

第六，滤料采用中粗石英砂，滤料要缓慢沿井管四周均匀填入，避免滤料架空，造成滤料脱节，回填率确保达到理论用砂量的95%以上。

第七，滤料回填完毕后，立即组织洗井，洗井采用“三清法”，即三次洗清方可验收。

7 应用实例

南水北调中线穿黄工程一期Ⅰ标，位于河南省荥阳市境内。该标段靠近黄河，地下含水量丰富，施工前最浅处地下水位距地表仅1.5m，且地质条件为粉质壤土，地下水补给充分。其中黄河南岸连接明渠部分，垂直下挖深度最深达50多m。中水十一局基础分局穿黄工程项目部精心组织、勇于探索，先后在多个区段进行单井及群井抽水试验。通过原始试验资料，推算出该区段理论渗透系数和影响半径。结合实际工程地质情况，合理布置井距和单眼井深，共计完成钻井400余眼，累计井深达20000m，单孔最深达80m。通过实际运行检验，降水效果良好，为整个穿黄工程的顺利施工打下坚实基础。