1、.淺談羅賽雷斯減壓井（孔）成井技術(shù)（中國(guó)水電第七工程局有限公司成都水電工程建設(shè)有限公司，四川成都，611130）【摘要】傳統(tǒng)減壓井施工通常使用泥漿護(hù)（固）壁，沖、鉆成井，空氣洗井技術(shù)。成井過程中，泥漿的滲透充填了滲水通道，井壁上附著、聚集的泥皮形成的阻水隔膜，不僅增加后續(xù)工序清孔洗井的難度，影響了減壓井的減壓流量和效果，而且滯緩了工程進(jìn)度，加大了工程成本。為了開拓新的施工工藝，本文介紹在北蘇丹羅賽雷斯大壩左右岸土石壩600多口減壓井（孔）施工中采用的振動(dòng)沉管成井技術(shù)、回轉(zhuǎn)鉆機(jī)跟管成井技術(shù)和沖擊鉆機(jī)跟管成井技術(shù)，取得了很好的效果。【關(guān)鍵詞】振動(dòng)沉管 回轉(zhuǎn)跟管 沖擊跟管 成井技術(shù)1、 設(shè)計(jì)概述羅賽

2、雷斯大壩位于北蘇丹青尼羅河的達(dá)馬津瀑布河段上，距喀土穆上游約530km處，是一座以灌溉、發(fā)電為目標(biāo)的工程。工程分兩期建設(shè)，第一期工程于19611966年建成，大壩長(zhǎng)16km。第二期工程于2008年5月開始，計(jì)劃2012年8月完工，大壩整體加高10m，總長(zhǎng)度24.5km，其中土石壩長(zhǎng)度23.5km。由于一期工程中設(shè)計(jì)施工的減壓井絕大部分年久失修，已經(jīng)被淤泥及卵石雜物等堵塞，喪失排水、減壓功能，全部報(bào)廢。為降低大壩壩基揚(yáng)壓力，確保大壩整體運(yùn)行安全，德國(guó)拉美爾公司重新對(duì)土石壩沿線進(jìn)行新的減壓井（孔）設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)內(nèi)容如下：新的減壓井（孔）：共2排。排距：兩排間距為70m。孔距：第一排孔距100m，第二排

3、孔距50m。地質(zhì)條件：地表為土層，下為1520m砂卵石覆蓋層，內(nèi)含相當(dāng)多的透鏡體砂層。覆蓋層下部為基巖。鉆孔孔徑：覆蓋層鉆孔孔徑為470mm，基巖鉆孔孔徑不小于100mm。減壓井結(jié)構(gòu)：A.全孔為覆蓋層的減壓井，安裝直徑為150mm的ABS管；B.覆蓋層下部有基巖的減壓井，安裝直徑為50mm的ABS管。C.設(shè)計(jì)減壓孔回填內(nèi)外兩層不同級(jí)配的濾料。2、砂卵石覆蓋層成孔技術(shù)在羅賽雷斯大壩左右岸土石壩減壓井(孔)覆蓋層施工中采用了振動(dòng)沉管成井技術(shù)、回轉(zhuǎn)鉆機(jī)跟管成井技術(shù)和沖擊鉆機(jī)跟管成井技術(shù)，現(xiàn)分別進(jìn)行介紹：2.1振動(dòng)沉管施工技術(shù)使用浙江振中工程機(jī)械有限公司生產(chǎn)的JZL-90A履帶式多功能鉆機(jī)。其主要參數(shù)

4、見表1所示。表1：JZL-90A鉆機(jī)主要參數(shù)項(xiàng)目型號(hào)（JZL90A）項(xiàng)目型號(hào)（JZL90A）樁架高度25m回轉(zhuǎn)角度±180度許用抗拔力350KN立柱前后范圍+9度，-5度行走方式電動(dòng)履帶式立柱規(guī)格630*8結(jié)構(gòu)形式三點(diǎn)支撐式履帶接地長(zhǎng)度4500mm履帶寬度800mm斜撐調(diào)整線速度0.355m/min行走機(jī)構(gòu)行走速度1.48m/min履帶條數(shù)2條驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率2*11KW立柱導(dǎo)向尺寸600*102回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電機(jī)功率1.5KW爬坡能力3度回轉(zhuǎn)速度0.32m/min整機(jī)質(zhì)量50t接地比壓支腿0.89MPaDZ120A振動(dòng)錘電動(dòng)機(jī)功率120KW履帶0.087MPa振動(dòng)頻率1000R/min液壓系

5、統(tǒng)額定功率16MPa允許拔樁力400KN電機(jī)功率18.5kw允許加壓力240KN空載振幅11.6mm主卷?yè)P(yáng)主卷?yè)P(yáng)JK5外型尺寸2.8*1.6*2.75m副卷?yè)P(yáng)JK1總質(zhì)量8274kg2.1.1施工工藝見圖2所示。圖2：振動(dòng)沉管施工工藝2.1.2 振動(dòng)沉管成孔工藝采用JZL-90A多功能鉆機(jī)，配備DZ120A振動(dòng)錘，采用無縫鋼管（480×12mm）作為砂層護(hù)壁套管。（1）土層施工：首先采用鉆機(jī)帶半合管振動(dòng)沉管撈取表層粘土。對(duì)一些不易掏取易脫落的地層部位，則采用帶底閥的半合管撈取成孔。（2）砂層施工：進(jìn)入沙層時(shí)，取下帶底閥的管段，下沉套管，邊下沉套管邊從套管上所開的窗孔加水，防止流砂。一

6、直沉管至設(shè)計(jì)孔深以下2m。然后在套管內(nèi)用410mm或273mm的帶底閥的撈沙管（34m長(zhǎng)）撈砂，經(jīng)2-5次撈取，到達(dá)設(shè)計(jì)孔深，終孔。（3）土砂分界線鑒別：為防止個(gè)別減壓井施工地段地下水位較高，土層較薄，或滲壓水頭較大易流砂，則鑒別土砂分界線提前作好加水平壓工作非常重要。鑒別方法采用以下三方面措施：招標(biāo)階段地層剖面圖反映的地質(zhì)情況；土石壩壩軸線新增的大壩地質(zhì)勘探孔揭露的地質(zhì)情況；對(duì)半合管內(nèi)撈取的樣品進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)鑒定及分析。2.2回轉(zhuǎn)跟管成孔工藝使用天津探礦機(jī)械總廠生產(chǎn)的SPC-300S 型水文地質(zhì)鉆機(jī)。鉆機(jī)以轉(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)為主,還附有輔助的沖擊機(jī)構(gòu),適應(yīng)性較強(qiáng),可在粘土、砂層、礫石層、石層及基巖等多種

7、地層中鉆進(jìn)。其主要參數(shù)見表3所示。表3：SPC-300S鉆機(jī)主要參數(shù)序號(hào)項(xiàng)目名稱參數(shù)1鉆孔深度(m)回轉(zhuǎn)深度                 200300沖擊鉆進(jìn)                 802鉆孔直徑 (mm)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)    &#

8、160;            500沖擊鉆進(jìn)                 7003轉(zhuǎn)盤最大通孔直徑 (mm)    5054鉆桿 (mm)主動(dòng)方鉆桿            &

9、#160;  110×110×7500孔內(nèi)鉆桿                 89×60005桅桿高度 (回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)) (m)      11最大負(fù)荷 (T)             15前傾角  (回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)) 

10、;      3 °(沖擊鉆進(jìn))       1.75 °6沖擊鉆具重量 (Kg)        80010007外形尺寸 (MM)            10880×2500×41008重量 (T)      

11、;           21使用SPC-300S 型水文地質(zhì)鉆機(jī)，配備直徑為500mm護(hù)壁鋼管作為砂層護(hù)壁套管。（1）土層施工首先采用鉆機(jī)帶空心鉆頭或螺旋鉆具加清水回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)成孔，現(xiàn)場(chǎng)鉆機(jī)附近設(shè)2個(gè)水坑，一個(gè)水坑裝清水，一個(gè)水坑裝孔內(nèi)流出的廢水。（2）砂層施工進(jìn)入沙層時(shí)，下沉套管，一般情況下，下沉1-1.5m套管后，采用螺旋葉片加清水將套管內(nèi)的沙層擾動(dòng)后，用抽沙桶將套管內(nèi)的沙子清理干凈，然后繼續(xù)跟進(jìn)套管、擾動(dòng)、抽沙，直到設(shè)計(jì)孔深終孔。鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照先跟進(jìn)套管再在套管內(nèi)清理，禁止超出套管范圍鉆進(jìn)，

12、以免遇到流沙層造成孔內(nèi)無法清理干凈。在遇到流沙層及承壓水時(shí)，套管內(nèi)應(yīng)隨時(shí)加水平壓，水位高度至少高于地下水1m。2.3鋼繩沖擊跟管成孔工藝采用鋼繩式?jīng)_擊鉆機(jī)在土層施工時(shí)沖擊鉆進(jìn),在砂層錘擊沉管護(hù)壁，管內(nèi)抽砂的施工工藝。采用鋼絲繩沖擊鉆機(jī)，對(duì)上部土層沖擊成孔，孔徑500mm，先在指定的井口位置挖掘一個(gè)孔，規(guī)格：500mm，深度：0.5m。注入少量水，用沖擊鉆頭沖擊；直到?jīng)_擊鉆頭給進(jìn)困難時(shí)，提出沖擊鉆頭，用抽筒撈渣；再往孔內(nèi)注水，使用沖擊鉆頭沖擊，撈渣，依次循環(huán)，使孔深逐漸增加。當(dāng)遇到沙層，下設(shè)護(hù)壁套管（480mm），首先下設(shè)一根長(zhǎng)套管，再在管內(nèi)鉆進(jìn)、抽砂。當(dāng)孔深到達(dá)套管底部時(shí)，再在長(zhǎng)套管上面焊接短

13、套管，用重錘將套管打入砂層，再在套管內(nèi)鉆進(jìn)、抽砂。再加套管，再鉆進(jìn)抽砂，直到設(shè)計(jì)孔深。套管長(zhǎng)度根據(jù)需要可加工成1.5、2、3、6m不等；根據(jù)孔深確定使用套管的根數(shù)。使用鉆機(jī)卷?yè)P(yáng)鋼絲繩吊運(yùn)、下設(shè)套管。套管焊接時(shí)，兩鋼套管要連接緊密，同心，對(duì)正，并用水平尺校正。在鉆進(jìn)和抽砂過程中，如遇流沙層，要經(jīng)常往孔內(nèi)注水平壓。3、基巖成孔工藝在見到基巖而未達(dá)到設(shè)計(jì)孔深時(shí)，采用地質(zhì)鉆機(jī)帶金剛石鉆頭（110mm）回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，或帶沖擊器沖擊成孔。或者采用哈邁50鉆機(jī)帶潛孔錘沖擊成孔（110mm）鉆進(jìn)施工，直到減壓井(孔)的設(shè)計(jì)孔深。4、減壓井回填及安裝4.1回填卵石成孔后，測(cè)量孔深，如孔底沉渣較多，應(yīng)用抽砂筒抽砂，直

14、至孔深滿足設(shè)計(jì)要求。然后在孔底回填1m深卵石壓住流砂，結(jié)束后下設(shè)潛水泵把孔內(nèi)的污水抽出，同時(shí)置換干凈的水防止流砂現(xiàn)象。4.2井管安裝全孔為覆蓋層的井，濾水管為150mmABS管。下部見基巖的井，濾水管為50mmABS管。根據(jù)鉆孔地質(zhì)情況，在砂層段下花管，在土層段下盲管。首先在ABS濾水管底部安裝端蓋，然后用土工布（275g/m2）將ABS管長(zhǎng)條形孔（寬度1mm）外周包裹。每3m安裝一個(gè)有4面支撐的鋼質(zhì)對(duì)中支架。管與管之間采用ABS二通管、ABS膠連接。孔外組裝完成后，使用鉆機(jī)把連接好的ABS管吊入井中心，下至設(shè)計(jì)要求的孔底部位。4.3投料及起拔套管根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇2A濾料（細(xì)反濾料，最大粒徑6

15、.7mm，含泥量小于5%），并經(jīng)工程師批準(zhǔn)。從套管上所開的窗孔下2A濾料時(shí)，采用圍繞井管充填的方法，以保證井內(nèi)2A濾料均勻上升。采用分段投放方法實(shí)施，即每回填一定高度的2A濾料后就提升一段護(hù)壁套管。每回填1.5m高，起拔套管1m。勤測(cè)量套管與ABS管之的回填濾料深度，保證在砂層時(shí)套管埋入2A濾料最小厚度0.5m深。回填到沙土分界線時(shí),回填1m膨潤(rùn)土球。其余部分仍用2A濾料進(jìn)行回填，直到土層最后23m時(shí)可拔出套管，最后在孔口進(jìn)行回填。起拔套管采用鉆機(jī)的卷?yè)P(yáng)進(jìn)行。當(dāng)回轉(zhuǎn)或沖擊成孔時(shí)，每起拔一定長(zhǎng)度的套管，在套管的原焊接處采用氧乙炔進(jìn)行切割。4.4洗井及抽水試驗(yàn)采用空壓機(jī)供風(fēng)，并向孔內(nèi)注水，用一根帶

16、有花管的洗井管，以水氣壓力自下而上反復(fù)清洗井管，直至回水清澈符合設(shè)計(jì)要求。采用沖擊成孔時(shí)洗井可采用小抽筒抽洗。對(duì)每一口完成安裝及洗井工作的減壓井進(jìn)行簡(jiǎn)易的抽水試驗(yàn)或水位恢復(fù)試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算出每一口井的單位時(shí)間出水量。4.5其他安裝開挖到設(shè)計(jì)高程，澆墊層砼,安裝混凝土基座，引排水管,然后在基座上安裝混凝土預(yù)制井管直至設(shè)計(jì)要求的高程位置。5、減壓孔回填及安裝5.1回填卵石孔深滿足設(shè)計(jì)要求后,在孔底回填1m塊卵石壓住流砂，結(jié)束后下設(shè)潛水泵把孔內(nèi)的污水抽出，同時(shí)置換干凈的水防止流砂現(xiàn)象。5.2內(nèi)套管安裝回填卵石后，向鉆孔內(nèi)居中安裝內(nèi)套管（外徑273mm;內(nèi)徑261mm）,直至孔底。5.3回填環(huán)狀

17、空間及起拔外套管以2A濾料填充到外部和內(nèi)部套管之間的環(huán)形空間,采用分段投放方法實(shí)施，即每回填一定高度的濾料后就提升一段護(hù)壁套管。首先，填補(bǔ)1m2A材料，并起拔外套管0.5m,然后每回填1.5m高，起拔套管1m。勤測(cè)量環(huán)狀空間的濾料回填高度,要確保濾料高于外套管0.5m以上。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件，回填到土層時(shí)可全部填充到井口后再拔出外套管。5.4回填內(nèi)套管及起拔根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇7A濾料（粗反濾料，最大粒徑53mm），并經(jīng)工程師批準(zhǔn)。從鉆孔孔口向內(nèi)套管填入7A濾料。首先，填入1m7A濾料，并起拔內(nèi)套管0.5m。然后每次填入1.5m7A濾料和起拔內(nèi)套管1m。勤測(cè)量?jī)?nèi)套管里回填料的高度，確保濾料高于內(nèi)套管

18、0.5m以上。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件的不同，可以填滿后一次性地起拔內(nèi)套管。6、成井技術(shù)比較6.1工效分析傳統(tǒng)工藝：泥漿固壁成孔：37天/井。新工藝：振動(dòng)沉管成井施工： 1018h/井。沖擊跟管成井施工： 1826h/井。回轉(zhuǎn)跟管成井施工： 1832h/井。在軟土、軟可塑性壤土、松散稍密砂層工作效率很高，但對(duì)于硬土或卵礫石地層不如回轉(zhuǎn)和沖擊鉆機(jī)跟管成井技術(shù)好。6.2運(yùn)用地層振動(dòng)沉管成井技術(shù)適用于10-20m覆蓋層地層；但如果沙層下部再遇到粘土層時(shí)處理難度會(huì)加大，采用撈沙管不易將孔內(nèi)的粘土清理干凈。沖擊跟管成井技術(shù)適用于深厚覆蓋層地層。回轉(zhuǎn)跟管成井技術(shù)適用于深厚覆蓋層地層和風(fēng)化巖層。6.3配套設(shè)施振動(dòng)沉管成

19、井技術(shù)施工過程中，由于鉆機(jī)本身?xiàng)l件限制，其爬坡能力只有3度，這就對(duì)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地平整度要求較高，加上減壓井井距遠(yuǎn)，必須派出專門的修路設(shè)備進(jìn)行場(chǎng)地平整。由于樁機(jī)本身行走及工作負(fù)荷較大，現(xiàn)場(chǎng)施工沿線無供電系統(tǒng)，必須配備一臺(tái)320KW發(fā)電機(jī)，因此發(fā)電機(jī)的來回轉(zhuǎn)場(chǎng)又必須配備相應(yīng)的吊裝設(shè)備及運(yùn)輸設(shè)備。沖擊跟管成井技術(shù)及回轉(zhuǎn)跟管成井技術(shù)由于其施工機(jī)械都為車載式鉆機(jī)，其配套設(shè)施齊全（發(fā)電機(jī)、電焊機(jī)等），在施工過程中，只需對(duì)現(xiàn)場(chǎng)道路進(jìn)行簡(jiǎn)單的平整。回轉(zhuǎn)跟管成井技術(shù)需要在孔位附近開挖一個(gè)簡(jiǎn)易的供水循環(huán)池即可。6.4 對(duì)安全環(huán)保的影響振動(dòng)沉管成井技術(shù)在振動(dòng)時(shí)有一定嘈雜聲；且由于鉆機(jī)機(jī)架較高，工作過程中振動(dòng)較大，易造成電纜線破損等問題出現(xiàn)。沖擊及回轉(zhuǎn)跟管成井技術(shù)施工過程中要產(chǎn)生泥漿，對(duì)環(huán)境有一定的污染。6.5質(zhì)量比較通過對(duì)抽水試驗(yàn)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)，三種類型成井技術(shù)施工的減壓井透水情況如表4所示：表4:減壓井抽水試驗(yàn)成果分析施工工藝施工井?dāng)?shù)(口)單位流量Q（L/S）Q1.01>Q0