泥夹胶结卵石层复杂地质冲击成孔降水井施工工法

'泥夹胶结卵石层复杂地质冲击成孔降水井施工工法1．前言几年来，随着城市的建设，土地资源紧张，为节约土地，全国大力发展高层建筑。高层建筑的基础相对较深，往往低于地下水位，施工期间需进行降水工作，以保证良好的施工条件及建筑物的安全。降水方法较多，有明排井（坑）法、真空点井法、引渗井法、管井法、大口径井法、辐射井法、潜埋井法等，根据现场地质情况及施工条件进行选择。较常用的就是管井降水法。管井降水法需要根据计算的井距和井数进行打井，使用机械打井时常规的钻井设备有大型磕头机、大型反循环钻机、大型旋挖钻机、履带型钻机、岩石钻机、小型钻机、冲击锥（锤）钻机等。我公司施工的鹤壁市人民医院主病房楼工程，地质土层复杂，需降水的含水土层中有粉土层、淤泥层、卵石层、胶结石层、泥结石层等分布不均、成层状的不同地质，透水不均匀，且其中卵石大小不一，大的直径达500mm以上。由于本工程降水井25眼，数量不多，深度20m，工程量小，不适宜使用大型钻井设备，从地质条件及经济角度考虑，选择了小型冲击锥钻井设备。该冲击成孔降水井做法，目前还没有较完善的施工工艺标准及工法。我们与专业打井施工队、地质部门进行探讨、沟通，同时参考冲击成孔钻孔灌注桩工法，通过现场施工，不断改进，总结出完整的泥结卵石层复杂地质冲击成孔降水井施工工艺，并形成本工法。2．特点本工法利用空心锥冲击技术在含大直径卵石、胶结、泥结、泥夹胶结卵石层的复杂地质土层冲击成孔，采用大粒径碎石滤料，活塞式洗井法。有如下特点：（1）工期短。（2）设备简单，操作便捷，成本低。（3）成孔质量高，误差小。（4）成井出水量大、降水效率高。3．适用范围（1）适用于在含大直径卵石、岩石、胶结、泥结、泥夹胶结卵石层的复杂地质中打井。5 （2）不适合在周边近距离有重要建筑及不能承受剧烈震动的建筑、设备旁施工。4．工艺原理利用空心锥冲击成孔，泥浆护壁，安装花虑管及大石子滤料，活塞式洗井，不间断抽水的工艺，达到成优质降水井的目的。5．施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程定位布井→钻机就位调试→制备泥浆→冲击成孔→下虑管、井管→填滤料→洗井→下水泵抽水5.2操作要点5.2.1定位布井根据地质、水位、透水系数情况计算的井数均匀布井，同时应考虑当地地下水来水方向，在基坑外来水方向适当减小降水井间距，降水井距基坑边1m。5.2.2钻机就位调试钻机按照布好的井点位置就位，支稳当三角支撑架，接通电源调试电机、离合器、卷扬机制动器。5.2.3制备泥浆在将进行打井位置附近不影响周边交通及设备人员安全的地方挖一泥浆池，制备泥浆，选用含砂量小的粘土加水搅拌成浆。泥浆性能指标见下表：项目单位性能指标试验用仪器密度g/cm31.05～1.2泥浆密度计漏斗粘度S20～25500/700ml漏斗含砂量%≤4含砂量测量器胶体率%≥96量筒稳定性≤0.03量筒、泥浆比重计失水率ml/30min20～30失水率仪泥皮厚mm＜21min静切率Pa2～5静切力仪PH值7～9PH试纸或电子PH计5.2.4冲击成孔5 先由人工在拟打井位置开挖500mm深、直径650mm的导孔，加泥浆后开动冲击锥打孔。造孔时发现有塌孔迹象时先提起钻孔机具，根据塌孔程度采取回填粘土、柔性材料或低标号混凝土等进行处理；如孔口塌孔采取布置插筋、拉筋等措施处理以保证槽口的稳定；如孔内塌孔严重，必要时可浇筑固化灰浆后重新造孔。成孔期间注意观察孔内泥浆情况，一旦在卵石层内发生跑浆现象，马上添加稠度大些的泥浆，如遇大量漏浆，采用回填粘土钻进处理以确保孔壁安全。直至穿过漏浆层再恢复原泥浆指标，并继续冲击钻孔。造孔过程中如遇漂石、孤石等影响钻进工效时，采用重锤砸法处理。成孔后用测绳检查井深，应比设计成品井深加深500mm，预留沉渣深度。5.2.5清孔清孔一般采用换浆法清孔。清孔排渣时，注意水头高度和泥浆比重，以防塌孔。在清孔过程中，要在井孔中部和底部分别取样，泥浆的平均比重达到1.03-1.1。用测绳和测锤再次测量孔底沉淀物的厚度（孔底沉淀厚度不大于50cm），如不合格应再一次清孔。5.2.6下虑管、井管将冲击锥去掉，用卷扬机和托盘下放井管,井管间缠好塑编布并用8号铁丝绑扎牢。钻孔内下入外径360mm，内径300mm的混凝土井管和无砂混凝土滤水管，地下水位以下采用滤水管，如遇砂层部位，应下缠丝水管。井管必须扶正安装，保证井管位于钻孔正中，以利于填砾厚度均匀。5.2.7填滤料管井砾料采用干净的10～20mm碎石,填砾前应彻底换浆,然后向井管四周填砾,开始时速度不宜过快,待井管内出水后再适当加快填砾速度.井口返水突然变小时,说明滤水管已埋没.继续填砾至地面以下1m～1.5m,改用粘土填至地面,并压实封闭孔口,以防地下水渗入。5.2.8洗井滤料填完，立即进行洗井工作，已防止放置一段时间后滤料与护壁泥浆形成胶结而严重影响出水量。洗井采用大型空压机排浆，同时活塞拉洗。活塞洗井不少于1次，空压机洗井不少于8小时，同时应正吹、反吹，以增大出水量。5.2.9下水泵抽水在第一口降水井施工完毕，及时做抽水试验，用所获参数校验初步设计计算结果，做出相应调整，然后在基坑周围先布置占总数为50～70%的降水井，5 在施工降水井的过程中，做好各单井和群井的抽水试验，发现异常及时对降水井的设计方案做出调整。然后打完全部降水井，根据前段试验的出水量下水泵进行连续降水工作。6机具设备降水机具见下表：序号设备名称规格型号数量１冲击锥式钻机２发电机50KW一台３泥浆泵一台４空压机W-1.2/25两台５水泵根据出水量定6全站仪一台普通冲击锥为空心，重约1.6t，重型冲击锤为实心，重约2.6t.7质量控制7.1材料质量滤水管强度应符合要求；滤料用的碎石为10~20mm规格，且必须干净。7.2施工质量钻井井孔直径不应小于650mm，井孔倾斜度不小于1%，井深比设计深度不小于500mm，沉渣深度不大于500mm。8施工安全措施（1）冲击锥作业、更换时，要有专人指挥，下部不得站人。（2）钻机及空压机、水泵等用电准备严格执行三相五线制配电体系，机具按照一机一闸一保护设置开关箱。（3）降水井及基坑四周设标准防护栏杆，防止人员坠落。（4）降水井口用钉卡块的木板封盖，防止杂物落入井内。9环境保护措施（1）施工过程中遵守当地政府有关环境保护的法律、法规和规定,遵守业主制定的规章准则和项目环保管理制度（2）加强对施工过程中的环境管理和监督，并与当地环保主管部门及业主配合，对在现场的施工单位进行经常性的检查（3）节约能源，减少废水、废渣、废气排放，妥善处理废弃泥浆，防止环境污染；泥浆不得排入市政管井中。10效益分析5 采用本工法可以在卵石层、胶结石层、泥夹卵石透镜体地层等复杂地质条件下施工，提高成井率，减少枯井，降低打井成本。缩短了工期，提高成井率后，避免盲目打井浪费时间。11应用实例我公司在鹤壁市人民医院主病房楼工程施工中，首批降水井由于缺乏经验，现场地质情况复杂，与地质勘查报告有出入，土质地下水渗透系数偏差过大、存在泥夹卵石透镜体土层；打井成孔后滤料碎石过细、没有及时进行洗井、洗井工序简单时间短，在第一口降水井施工完后，未做抽水试验以获取参数对原降水井的设计计算进行验证，致使首批降水井出水量普遍小于原设计计算量，甚至有2口井基本抽不出水，基坑开挖后基底较深的集水坑、电梯井仍有明水，影响了后续工序的施工。经过项目部成立QC专题课题研究小组，进行专题研究、攻关，分析查找原因、请教有关专家、总结经验，严格按照本工法施工，打出第二批降水井，出水量普遍较大，有效解决了基坑内地下水问题，加快了施工进度。5'