淮北地區(qū)地層特性及施工降水成井關(guān)鍵技術(shù)探究

韓士如

（安徽省宿州市埇橋區(qū)水利局 宿州 234000）

淮北平原屬于黃泛區(qū)，地基上部以砂壤土、輕粉質(zhì)壤土、粉細(xì)砂及軟粘土最為常見(jiàn)。砂性土的廣泛存在讓降排水成為水利工程施工最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，降水井的應(yīng)用最為普遍。但由于對(duì)地層認(rèn)識(shí)不足，打井施工眾多因素考慮不周全，造成降水失敗而導(dǎo)致基坑突涌事故或者基坑進(jìn)水無(wú)法施工，造成重大安全事故和嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。本文針對(duì)本區(qū)域地層特點(diǎn)，結(jié)合筆者多年從事水利工程施工和監(jiān)理工作的經(jīng)驗(yàn)，分析深井降水施工過(guò)程中常見(jiàn)的的問(wèn)題和成井關(guān)鍵要素。

1 地層巖性

淮北平原是受黃河長(zhǎng)期侵淮奪淮的影響，經(jīng)歷次泛濫沉積作用而成。屬華北地層區(qū)兩淮分區(qū)淮北地層小區(qū)，第四系全新統(tǒng)上段沖積地層分市廣泛，下部為上更新統(tǒng)（Q3），多有細(xì)砂、壤土與粉土互層，具泛濫相沉積的特點(diǎn)，組成河流二級(jí)階地，為典型的沖積地層。上部為全新統(tǒng)（Q4），主要為壤土、砂壤土、粉細(xì)砂等，局部有淤泥質(zhì)土，具二元結(jié)構(gòu)，為典型的近代沖積地層。

除北部、東北部有零殘丘與低山分布外，地勢(shì)總體較為平坦，由西北向東南微微傾斜，與河流的分布和流向基本一致。

2 地下水特性

區(qū)內(nèi)地下水主要?jiǎng)澐譃榈谒南悼紫稘撍涂紫冻袎核？紫稘撍饕植加跍\部砂壤土、粉細(xì)砂或輕粉質(zhì)壤土層中，為區(qū)內(nèi)主要含水層，分布范圍較廣，其富水程度受土性變化而有所區(qū)別，主要受大氣降水和地表水補(bǔ)給，潛水與地表水有著廣泛的水力聯(lián)系。地下水位隨季節(jié)變化，雨季水位較高，旱季埋藏較深，并和地面高低有關(guān)。

孔隙承壓水主要賦存于粘性土隔水層以下的砂壤土、粉、細(xì)砂層中，承壓水頭隨季節(jié)變化明顯，淮河及各支流為區(qū)內(nèi)最低排泄基準(zhǔn)面。枯水期間地下水向各河流水系排泄。汛期各河流地表水補(bǔ)給地下水。深砂層與粘性土互層時(shí)，地下水具一定的承壓特性。

鑒于本區(qū)域地層成因的特殊性，以致地層變化較大，砂壤土、粉細(xì)砂或輕粉質(zhì)壤土及粘性土互層非常普遍，且界限不分明，土的性質(zhì)差異大，地下水非常復(fù)雜。

3 基坑降水的重要性

水工建筑物的基礎(chǔ)及地基處理多低于地下水位，施工期間經(jīng)常受到圍堰及基礎(chǔ)周邊滲水、基坑范圍內(nèi)的降雨、地下水甚至汛期洪水的影響。良好的施工降排水，有利于保護(hù)地基不受破壞。為了創(chuàng)造旱地施工條件，基坑降、排水成為水利工程施工中的最重要環(huán)節(jié)。

淮北地區(qū)砂性土地基廣泛存在，部分地層可能存在承壓水頭。粉細(xì)砂地層中細(xì)顆粒易被水流帶走，產(chǎn)生渾水現(xiàn)象，長(zhǎng)久下去土層會(huì)被掏空，危及地基的安全，工程存在巨大的安全風(fēng)險(xiǎn)。特別是粉細(xì)砂地基的特殊性，在承壓水頭的作用下，極易引起砂層液化，出現(xiàn)基坑失穩(wěn)等現(xiàn)象，產(chǎn)生可怕的后果，可能造成重大損失。沿淮工程施工過(guò)程中，基坑曾出現(xiàn)3 次透水事故，工期延后兩年多，付出慘痛的代價(jià)。為此，基坑降排水是及其重要的，參建各方均應(yīng)高度重視。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，先進(jìn)設(shè)備和新材料得到廣泛運(yùn)用，打井隊(duì)伍也逐步呈現(xiàn)區(qū)域性和專(zhuān)業(yè)化，成井技術(shù)得到有力保障。

4 施工降水方式

水利工程施工降排水的方式很多，應(yīng)根據(jù)工程的布局、地層、水文、地下水及基坑等情況綜合確定。對(duì)于基坑不大、工期較短等工程及地下水不太豐富的工程，可采用輕型井點(diǎn)降水和明溝排水。對(duì)于基坑較大、砂層遍布且埋藏較深或地下水有承壓特性，一般采用（圍堰）基坑截滲圍封，基坑內(nèi)采用深井降水，或采取與其它方式相結(jié)合的降水方式。地下水具有承壓特性時(shí)，應(yīng)保證其上部隔水層的抗浮安全。

深井分為降水井和減壓井，減壓井在施工期間或運(yùn)行期間減小基底滲透壓力的作用，也可以永寧結(jié)合。由于臨時(shí)井使用時(shí)間短可采用鋼管或波紋管，永久（檢修）井在內(nèi)砂層采用無(wú)砂混凝土管，在粘性土層采用普通混凝土管。

降水井一般布置于建筑物基礎(chǔ)的周邊，以不影響基礎(chǔ)施工為原則；減壓井一般布置于建筑物基底揚(yáng)壓力較大、可能影響其安全的部位，主要在泵站的前池和節(jié)制閘的消力池內(nèi)，可與臨時(shí)井間隔布置。

5 成井關(guān)鍵技術(shù)

降水井成井的關(guān)鍵是要安全出水、出清水，注重的是出水質(zhì)量。

降水井在砂性土層應(yīng)采用無(wú)砂混凝土管，周?chē)鼮V網(wǎng)，填反濾料；在粘性土層采用普通混凝土管，周邊填粘土球分層回填并搗實(shí)。施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照地層下管。

施工細(xì)節(jié)決定成井的成敗，其中濾管的包裹和接頭處理最為關(guān)鍵，濾管周?chē)鸀V網(wǎng)絲布包裹及接頭處不得出現(xiàn)出現(xiàn)漏點(diǎn)。

通常情況，濾管外要包裹濾網(wǎng)絲布60～100 目?jī)蓪樱⒂行Т罱樱捎勉U絲纏繞固定，粉砂地層取大值，一般砂層取小值，內(nèi)大外小，也可加層，應(yīng)形成良好的反濾包裹。混凝土管接頭縫隙處采用瀝青麻絲密封，周?chē)壾? 片以上塑料片或棒后外裹兩層濾布，以防止接頭錯(cuò)位而出現(xiàn)漏點(diǎn)。

粉細(xì)砂層濾管外部濾料宜采用中粗砂，粉粒含量大時(shí)應(yīng)取偏中砂，所以濾料均需要清洗，其含泥量不得大于3%。濾布不宜太密，濾料顆粒不能太細(xì)，否則井出水量太小，井的數(shù)量要大大增加，不經(jīng)濟(jì)。重要工程降排水井應(yīng)先進(jìn)行抽水試驗(yàn)，確定深井排水有關(guān)參數(shù)。

井底部應(yīng)設(shè)置鋼筋混凝土卡口式基座，以提高安裝精度，確保井體豎直。

6 施工過(guò)程控制

6.1 鉆機(jī)就位、調(diào)整

鉆機(jī)就位時(shí)需調(diào)整鉆機(jī)的平整度和鉆塔的垂直度，對(duì)位后用機(jī)臺(tái)木墊實(shí)，以保證鉆機(jī)安放平穩(wěn)。鉆機(jī)對(duì)位偏差應(yīng)小于20mm，鉆孔垂直度偏差不應(yīng)大于1%。

6.2 鉆孔

在鉆孔過(guò)程中，采用清水水壓平衡法進(jìn)行沖擊鉆進(jìn)成孔。作為臨時(shí)井若鉆進(jìn)過(guò)程中通過(guò)易塌孔的流砂層或泥漿漏失嚴(yán)重的地層時(shí)，可采用少投粘土增大孔內(nèi)泥漿濃度，防止塌孔。減壓井（檢修）應(yīng)采用清水固壁，可在孔口設(shè)置2m 高的鋼套筒，隨時(shí)向筒內(nèi)注清水，以維持筒內(nèi)水位，防止塌孔。

當(dāng)遇有隔水粘土層時(shí)，為了防止沖擊成孔時(shí)在孔壁形成泥皮，影響水井出水量，在成孔后要進(jìn)行二次擴(kuò)孔，擴(kuò)孔直徑比設(shè)計(jì)直徑大50～100mm。

6.3 換漿

鉆孔至設(shè)計(jì)深度以下0.5m 左右，將鉆具提出孔外，然后用清水繼續(xù)正循環(huán)操作替換泥漿，直到泥漿粘度小于20 秒為止，泥漿置換時(shí)送水管要下入距離孔底0.5m 左右，以保證將濃泥漿返出孔內(nèi)，確保洗井質(zhì)量和降水井的出水量。

6.4 下管

下管前應(yīng)檢查濾管是否已按設(shè)計(jì)要求包纏濾布；接口處縫隙是否采用瀝青麻絲密封。下管時(shí)應(yīng)在管內(nèi)設(shè)置扶正器，確保井管居中，整個(gè)井體豎直。

6.5 填濾料

填料必須采用動(dòng)水填礫法從井四周均勻緩慢填入，避免造成孔內(nèi)架橋現(xiàn)象，洗井后若發(fā)現(xiàn)濾料下沉應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充濾料，填料高度必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求執(zhí)行。

6.6 洗井

采用壓風(fēng)機(jī)洗井，初期不能強(qiáng)力洗井，應(yīng)逐漸加強(qiáng)，若井內(nèi)沉沒(méi)比不夠時(shí)應(yīng)注入清水。必須洗到水清砂凈為止。洗井應(yīng)在濾料填好后8h 內(nèi)進(jìn)行，一氣呵成，以免時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，井壁泥皮逐漸固化，難以破壞，影響滲水效果

7 運(yùn)行管理

降水排水過(guò)程中應(yīng)保證持續(xù)供電，派專(zhuān)人值守，觀(guān)測(cè)井中地下水位變化，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)含砂量，并作好詳細(xì)記錄，出現(xiàn)異常應(yīng)立即上報(bào)。如出水含沙量大于1/10000，應(yīng)立即停止抽水，采取有效措施進(jìn)行處理■