旋挖成孔降水井施工技术试验研究及工程应用

贾欣媛 岳大昌 李 明

(成都四海岩土工程有限公司 四川 成都 610094)

旋挖成孔降水井施工技术试验研究及工程应用

贾欣媛 岳大昌 李 明

(成都四海岩土工程有限公司 四川 成都 610094)

在西南地区进行地下工程施工时，为保证施工安全和工程质量，需要考虑解决的重大技术课题就是降低地下水位。管井降水因具有井距大，易布置、排水量大、降水深、抽水设备简单等众多优点被广泛应用，但传统成井工艺也存在效率低、成本高和资源浪费严重等缺点。基于此，通过对成井方式、井壁管安放、沉砂池配置等关键工序的改进、优化，形成旋挖成井+PVC井壁管+模块式沉砂池的施工配套技术。本技术在保证基坑安全的前提下，合理的对降水井施工工艺进行优化，通过工程实践应用比较，产生的巨大的经济、社会效益。

旋挖成孔;PVC井壁管;降水施工技术

一、引言

在西南地区，江河湖泊众多，以长江为主的7大河流纵横而过，在这些地区进行地下工程施工时，为避免基坑在开挖过程中产生流砂、管涌，防止坑壁土体坍塌，保证施工安全和工程质量［1］，需解决的重大技术课题就是降低地下水位。工程降水为基坑开挖提供干燥施工环境，对加固土体和稳定边坡、减小地下水的危害也有很重要的作用［2］。

井点降水法是在基坑开挖前，在基坑四周埋设一定数量的滤水井，利用抽水设备抽水使所挖的土始终保持干燥状态的方法［3］。因具有井距大，易布置，排水量大，降水深，抽水设备简单等众多优点而被广泛应用，但在成井施工工艺上也存在一定的不足，如目前普遍采用的冲击钻机成孔方式，单口降水井成井时间通常为2－3天，施工速度缓慢;成孔后，混凝土管井壁管，逐节下放、拼接过程又需要耗费大量的工时，加之后期排水管路架设、沉砂池砌筑等工作，最终导致整个降水施工工期长、效率低、成本高和资源浪费严重等现象。

如果能在保证基坑安全的前提下，合理的对降水井施工工艺进行优化，将会产生的的巨大的经济、社会效益。基于此目的，通过对成井方式、井管安放、沉砂池配置等关键工序的改进、优化，形成旋挖成井+PVC井壁管+模块式沉砂池的施工配套技术。

二、工艺原理

本工艺采用旋挖成孔方式，钻至设计孔深后，安装PVC井管，下设至井底的井管底部需安装托盘 (详见图1)，托盘与井管连接牢固，并包裹严密，预防泥砂从管井底部返入井内。托盘与井管由钢丝绳托住并缓慢下放孔内，井管逐节安装。所安装井管连接处需涂胶粘接，粘接后延管壁四周均匀钻孔旋入自攻螺丝，最后使用胶带严密包裹，避免滤料漏入井中。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碎石作为反滤料层，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。

图1 井壁管及托盘

图2 旋挖成孔

图3 预制2节井壁管下放

图4 砂纸打磨

图5 井壁管刷胶粘接

图6 旋入螺栓

图7 除尘去污

图8 胶带密封

图9 逐节下放井壁管

图10 粒料回填、截除多余PVC管

三、适用范围

(1)本技术适用于地下水位较高、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。如基坑护壁工作中，含旋挖护壁桩施工内容，则可避免因采用不同类型钻机设备而造成的进场费及人工费用，进一步降低成本投入。

四、施工工艺流程

测量放线→钻机定位→成孔 (校核孔深)→安装井管→填砾→洗井→安装水泵 (安装电路、安装排水管、修沉砂池等)→降水。

五、操作要点

(一)测量放线

根据降水井平面布置图，用全站仪测放降水井位置，并打入木桩，涂上红油漆作标记。如果地下障碍收到现场实际条件的影响不能或不易清除，可与监理工程师进行沟通并采取相应措施，在没有解决办法时可根据情况进行适当的微调。

(二)埋设护筒

在埋设管井的护筒时，要保证护口管上部高出原地面0.10m～0.30m，下口埋入原状土中并用粘性土把管外封严，确保管外在正常施工中出现翻浆现象。

(三)成孔

凿井采用SWDM22型旋挖钻机，平底捞砂钻斗，泥浆及钢质护筒联合护壁，旋挖成孔。钻机就位对中后，应保证钻机平台的水平度和稳定度。在成孔过程中，采用钻井孔内自然造浆并控制其比重在1.10～1.15范围内，为避免塌孔现象，要保证孔内泥浆高度稳定，同时在钻进过程中要确保钻孔的垂直度 (详见图2)。

成井时要求井孔应圆整垂直，井孔直径不小于0.55m。检查孔深达到设计深度后终孔。成井后要进行清孔，具体做法:把钻杆提离孔底0.5m左右进行清孔，并保证成渣厚度要不大于30cm，清除沉渣同时降低泥浆密度使其在1.08左右。

(四)下井管

下井管前首先应对材料的质量进行检验，包括井管和滤水管的长度、过滤器的缝隙是否符合设计要求、井管接头的连接情况等，同时确认钻孔深度及直径合格后，用钢丝绳将井管下入孔中，施工时注意井管之间对口吻合和连接牢固，连接分别采用涂胶粘接+自攻螺丝连接+胶带密封三重工艺。井管下放过程中应始终保持居中，井管下入设计深度误差不得超过10cm(详见图3－图9)。

(五)填砾

将符合要求的砾石 (填砾采用规格5～12mm砾石)沿井管四周均匀倒入孔中，填至进口下1.5m后改用粘性土封口，施工时应保持井管垂直，(详见图10)。

(六)洗井

洗井采用空压机洗井，确保洗井质量，达到出水含砂率小于1/20000，以确保抽水设备正常运行，最终满足工程降水需要。

(七)水泵安装

由于单井涌水量与理论计算有差异，同时受周边工程降水影响，降水前，凿井时每口井的洗井出水情况以及抽水时动水位变化情况现场确定。

(八)排水管布设

抽水采用每井一管，在坑顶汇至总管 (排水管采用180钢管)集中抽到沉砂池，抽出的水经过沉砂池过滤后再集中排入市政排污管道中，沉砂池制作位置靠近市管网接入口的下水道。开挖到基坑底后，基坑底四周设水沟和集水井，汇集边坡和基底的渗水，并用潜水泵抽到基坑四周的排水沟，经沉淀排入市政排水管道。

(九)沉砂池

沉淀池位置在确定排水口后确定，将预制沉砂池模块直接拼装组合成型。

六、工程应用

拟建工程位于成都天府新区牧华路南侧，拟建建筑物包括:1#一栋超高层住宅 (39层)，剪力墙结构;2#～7#六栋高层住宅 (34层)，剪力墙结构;8#～10#三栋超高层住宅 (48层)，剪力墙结构;11#～13#三栋多层商业 (1～2层)，框架结构;纯地下室部分 (4层)，框架结构。项目整体均设4层地下室。基坑开挖深度约8.55～19.65m。

降水方案设计中，基坑共布置降水井29口，成井深度均为17.5m;井间距约为25m，降水井成孔直径600mm，井管采用PVC管，管径300mm，其中上部井壁管5.0m，下部缠丝滤水管12.5m，井管外侧围填5－10mm规格砾石。整个降水井管系统的结构主要如下:

1.井壁管:井壁管为预制PVC管，该部分井管每节长度设计为3m，降水井管的规格为内径φ300mm，管壁厚度则为6mm。

2.过滤器 (滤水管):滤水管的直径大小采用与井壁管相同的管径，仅在管壁开100mm×5mm条形孔，开孔总面积=井管截面积。所有滤水管的外部都应包裹一层30目～40目的尼龙网，对于尼龙网搭接长度问题，搭接长度应达到尼龙网单幅宽度的20%～50%。

3.沉淀管:滤水管底部设置沉淀管，其长度设为1.00m，沉淀管规格、材质与井壁管相同，仅在底部采用托盘封底，通过安装沉淀管来确保井内沉砂不会堵塞而造成进水不畅通。

4.滤料。所填充的滤料主要由粒径为10～20mm的碎石组成，以此来进行降水井管滤料填充。

通过与传统降水工艺比较，本技术具有工艺简单，操作方便，成孔效率高，降水效果明显等特点:

1.目前，普遍采用的CZ－22型钻机、鱼尾型钻头、泥浆及钢质护筒联合护壁、冲击成井工艺，井深为30m以内的单口井成井时间约2－3天，严重拖延施工工期;本技术中采用旋挖钻机成井，可大幅度提高施工效率，同时可减少人员投入，节约工程造价。

2.传统的降水井升井装置采用预制管材拼接或砌块砌筑，施工周期长、难度大且质量难以保证;本技术采用PVC管，材质轻便、抗冲击能力较强，管体垂直度易于控制，安装简便快捷等特点。

3.沉砂池的制作多采用砌筑成型，池体通常采用 MU10标砖和M7.5的水泥砂浆砌筑;池体内外用1:2水泥砂浆抹面，加5%的防水剂。沉砂池外墙为240mm厚墙，水池隔墙为120mm厚墙，底板混凝土为C15，底板厚度100mm。砌筑工艺形成的沉砂池，制作和养护都需要占用工期，而且后期无法回收，对环境和资源造成不利影响;本技术中将沉砂池进行模块化，大大提高了施工效率，节约成本，通用性强，具有很好的推广价值。

七、结语

通过工程实践比较，采用旋挖成井+PVC井壁管+模块式沉砂池的施工技术，能有效的提高降水工程施工效率，大幅缩短工期，节约人工，减少设备投入，在确保施工质量和降水效果满足设计和规范要求前提下，可有效降低工程成本、创造较高的经济效益，至少能节约整个工程造价的25%。

将该工法应用于实践工程中，可以解决冲击成井、井壁管焊接效率低的困难，同时，也能降低劳动强度、保证成孔质量、降水效果满足设计和规范要求。

［1］姜清华，颜克诚，蔡枫.浅谈基坑降水发展及优化设计［J］.中国水运，2006，12:99－101.

［2］李琳.工程降水对深基坑性状及周围环境影响的研究 ［D］.同济大学，2007.

［3］邓鹏，冯晓腊，唐彦，马俊.深基坑降水设计及降水对周边环境影响的分析J］.安全与环境工程，2012，(03):116－120.

［4］建筑施工手册 (5版) ［M］.北京:中国建筑工业出版社，2012.

［5］现行建筑施工规范大全 ［M］.北京:中国建筑工业出版社，2015.

贾欣媛

贾欣媛 (1984－)，女，汉族，山东，硕士，成都四海岩土工程有限公司，专业:岩土工程，研究方向:岩土工程设计与施工。