减压井施工工艺控制

 
时间日期:2011-3-17        已被阅读次:[2523]
 
佛山市佛利建设工程有限企业 李小军

  [摘 要] 先容了罗南泵站工程减压井的施工工艺特点,在进水前池两侧合理布置了减压井,
       有效的降低了前池两侧范围内的承压水头,较好的解决了前池护底的抗浮和进水渠
       出现管涌的情况。
  [关键词] 水利工程 减压井 施工工艺

  1、工程概述
  罗南泵站工程位于佛山市南庄镇罗格围南堤4+800桩号处,泵站设计装机4台,装机容量4000Kw,设计排涝流量40.84m3/s。该站主要负责罗格围西南片(含南庄镇城区)的排涝任务。站址处外江(北江下游)10年一遇外江洪水位为6.59m(珠基高程,下同),50年一遇设计防洪水位为7.34m。
  工程地质经钻孔揭露,基础土层主要由粉细砂、中砂、砾砂层组成,其中粉细砂层位于上部,层厚12~16m,中砂层位于中部,层厚22~24m,砾砂层位于底部,层厚1~3m,高程为-41~-43m,下卧强风化粉砂质泥岩。属透水较强的地基,特别是中砂和砾砂层,其渗透系数达4.48×10-3 cm/s和6.91×10-3cm/s,且砂层与外江水力联系密切,容易产生较高的渗透水头,易在地层中形成相对集中的透水通道。外江达到10年一遇洪水位6.59m以上时,进水前池渗透压力过大很容易形成管涌。对整个泵站及堤围防洪有很大的威胁。设计在进水前池两侧布置了24口减压井以消减渗透压力。

  2、减压井工作原理及设计参数
  减压井用以降低作用在堤坝下游或是堤内覆盖层中的承压水头及渗透压力,以防止发生管涌与流土、沼泽化等现象的一种井管排渗设施。减压井导渗原理是:通过滤水管将来自上游渗透水流直接导入井内,阻止水流往下游流动,在地下迅速降低压力水头,以达到保护大坝的稳定和降低下游地下水位的目的。
  本工程在前池及拦污栅两侧设减压井24眼,每侧12眼,井底高程-25.0m,井面高程3.5m,钢管采用DN300镀锌钢管,减压井主要释放深层地下水的渗透压力。减压井先钻直径0.8m孔,镀锌钢管外及孔底填反滤料,减压井底反滤料厚0.8m,镀锌钢管外侧包两层不锈钢反滤网,-24.2至-10.0镀锌管做成花管,钻孔均匀分部Φ12@150。花管外裹两层直径0.193mm 20目的不锈钢滤网,用14#软铁线绑扎。在导渗沟至3.5m间,DN300镀锌钢管外回填粘土。在高程1.2m,减压井镀锌钢管开孔用Φ200镀锌钢管接入导渗沟引入进水渠。

  3、减压井施工工艺
  3.1施工工序
  施工准备一测量放样及钻机定位一成孔一下井管一填料回填一洗井一抽水试验。
  3.2测量放样及钻机定位
  用测量仪器放出减压井轴线和每孔孔位,钻机依井点位置的标记就位。就位过程保持钻机平正、稳固。在钻架或钻杆上作出控制深度的标尺,以便在施工中进行观测记录。
  3.3成孔
  减压井采用QJ150一Ⅰ型反循环钻机成孔,采用泥浆护壁。对不同地层使用不同粘度的泥浆,并进行检测。根据不同的地质情况,对护壁泥浆性能控制为粘土层泥浆的粘度18秒,砂层为25秒,砾砂层为32秒。在钻进过程中,对不同地层采用不同的钻速,粘土层采用每分钟N250转,砂层采用每分钟N180转,砾砂层采用每分钟N120转。当钻至设计孔深是,测量成孔直径、孔斜。
  3.4清井及下井管
  在清井前将制作好的井管运至现场,井管由标准长度为6m的镀锌钢管用螺牙连接而成,井管底部用8mm厚钢板焊接封底。为保证下管时不发生偏移,在整个井管上每隔3m设置一个定位器用于固定井管,并通过导向装置调整井管稳定在井孔中心位置。下井管前,进行清井,将浓浆置换为稀浆(约浆液比重为1 .1)。先将泥浆泵下到井底上方约5m位置,稀浆工作导管下到井底,启动泥浆泵抽出浓浆,同时将1.1的稀浆泵入井底进行浆液置换,过程中缓慢上提,直至置换完成。将制作好的井管,利用钻机自身的卷扬机将其垂直调入孔内,井管接头需连接牢固,井管直下到回填好的0.8m厚反滤料的上部,通过定位器固定放稳,调整井管通过导向装置保持其位置在井孔中间。
  3.5填料回填
  填料主要为级配砾石反滤料,井管下入后马上填入滤料,为了保证反滤层的均匀性及使反滤层在施工洗井时能够随着细粒的进入井内而自由沉降,不至发生架空脱节现象, 反滤层必须满足:(1)反滤料的不均匀系数η<5;(2)反滤层的最小厚度: 7.5D85≤T最小≥15m;(3)反滤料的最大粒径(D最大): T最大≤ 。其中, D85为反滤料土中过筛率为85%的粒径,T为反滤层的厚度。
  3.6洗井
  减压井洗井主要采用钻杆活塞、空压机(排气量为9m3/min)及潜水泵进行。在水位高过进水管项部高程时,用钻杆活塞、空压机进行洗井,过程中用潜水泵进行数次深度清底;在水位较低时适当进行清水回灌辅助洗井,直至抽出清水为止。如单井洗井不能满足抽水试验要求,须重新进行洗井,直至达到满足要求为此。注意洗井在成孔8h内进行,以免时间过长,护臂泥皮逐渐老化,影响渗水效果。
  本工程洗井过程与传统方法有所改变,由于减压井钻至中砂层泥浆控制比较浓,再加井管外裹双层20目不锈钢滤网,第一次清洗完时渗水不是很好。及时组织了市水利系统专家及从事减压井工作的专业技术人士,用提前准备好的高扬程深井泵抽排泥浆,再灌入清水,用钻杆活塞多次置换清洗,效果明显,达到了设计抽排水量。
  3.7抽水试验
  在洗井后马上进行抽水试验。检测标准:①每小时进入井内的砂量不超过O.5L:②抽水试验过程中,单井出水量须不小于5L/s,试验检测24口井全部合格,确定减压井施工成功。

  4、质量控制
  4.1造孔质量控制
  减压井造孔成孔直径须不小于800mm:孔位采取测量仪器放样,钻机安装时调平,固定牢固、开钻前从两个垂直方向用角度尺校正钻机立柱,并用侧斜仪检测钻进中的孔斜,减压井造孔和成井后的井孔垂直度均小于0.5%。
  4.2套管焊接质量控制
  井管的连接用螺牙连接而成,连接好后要把每节管预留出的不锈钢滤网用14#镀锌软铁线绑扎好。并确保井管全部对正接直、接头封闭严密;井管全部下入孔内后将井管调整到钻孔中心并固定在护筒上。
  4.3填料回填质量控制
  各回填料回填时保证连续均匀,及时测量回填高度、计算理论数量与实际数量之差。

  5、结束语
本工程减压井施工完毕正值汛期,外江水位超过自排高程0.4m时减压井就有水排出经导渗沟导入进水渠,并且现场采取水样做实验没有任何砂粒沉淀物,且随外江水位高程变化与流量变化比较明显,见表1。有效减少了本工程强透水地基在高水头差作用下对泵站产生的破坏及影响。
     
 
 
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