淮北地区地层特性及施工降水成井关键技术探究

韩士如

（安徽省宿州市埇桥区水利局 宿州 234000）

淮北平原属于黄泛区，地基上部以砂壤土、轻粉质壤土、粉细砂及软粘土最为常见。砂性土的广泛存在让降排水成为水利工程施工最为关键的环节，降水井的应用最为普遍。但由于对地层认识不足，打井施工众多因素考虑不周全，造成降水失败而导致基坑突涌事故或者基坑进水无法施工，造成重大安全事故和严重的经济损失。本文针对本区域地层特点，结合笔者多年从事水利工程施工和监理工作的经验，分析深井降水施工过程中常见的的问题和成井关键要素。

1 地层岩性

淮北平原是受黄河长期侵淮夺淮的影响，经历次泛滥沉积作用而成。属华北地层区两淮分区淮北地层小区，第四系全新统上段冲积地层分市广泛，下部为上更新统（Q3），多有细砂、壤土与粉土互层，具泛滥相沉积的特点，组成河流二级阶地，为典型的冲积地层。上部为全新统（Q4），主要为壤土、砂壤土、粉细砂等，局部有淤泥质土，具二元结构，为典型的近代冲积地层。

除北部、东北部有零残丘与低山分布外，地势总体较为平坦，由西北向东南微微倾斜，与河流的分布和流向基本一致。

2 地下水特性

区内地下水主要划分为第四系孔隙潜水和孔隙承压水。孔隙潜水主要分布于浅部砂壤土、粉细砂或轻粉质壤土层中，为区内主要含水层，分布范围较广，其富水程度受土性变化而有所区别，主要受大气降水和地表水补给，潜水与地表水有着广泛的水力联系。地下水位随季节变化，雨季水位较高，旱季埋藏较深，并和地面高低有关。

孔隙承压水主要赋存于粘性土隔水层以下的砂壤土、粉、细砂层中，承压水头随季节变化明显，淮河及各支流为区内最低排泄基准面。枯水期间地下水向各河流水系排泄。汛期各河流地表水补给地下水。深砂层与粘性土互层时，地下水具一定的承压特性。

鉴于本区域地层成因的特殊性，以致地层变化较大，砂壤土、粉细砂或轻粉质壤土及粘性土互层非常普遍，且界限不分明，土的性质差异大，地下水非常复杂。

3 基坑降水的重要性

水工建筑物的基础及地基处理多低于地下水位，施工期间经常受到围堰及基础周边渗水、基坑范围内的降雨、地下水甚至汛期洪水的影响。良好的施工降排水，有利于保护地基不受破坏。为了创造旱地施工条件，基坑降、排水成为水利工程施工中的最重要环节。

淮北地区砂性土地基广泛存在，部分地层可能存在承压水头。粉细砂地层中细颗粒易被水流带走，产生浑水现象，长久下去土层会被掏空，危及地基的安全，工程存在巨大的安全风险。特别是粉细砂地基的特殊性，在承压水头的作用下，极易引起砂层液化，出现基坑失稳等现象，产生可怕的后果，可能造成重大损失。沿淮工程施工过程中，基坑曾出现3 次透水事故，工期延后两年多，付出惨痛的代价。为此，基坑降排水是及其重要的，参建各方均应高度重视。

随着科学技术的发展，先进设备和新材料得到广泛运用，打井队伍也逐步呈现区域性和专业化，成井技术得到有力保障。

4 施工降水方式

水利工程施工降排水的方式很多，应根据工程的布局、地层、水文、地下水及基坑等情况综合确定。对于基坑不大、工期较短等工程及地下水不太丰富的工程，可采用轻型井点降水和明沟排水。对于基坑较大、砂层遍布且埋藏较深或地下水有承压特性，一般采用（围堰）基坑截渗围封，基坑内采用深井降水，或采取与其它方式相结合的降水方式。地下水具有承压特性时，应保证其上部隔水层的抗浮安全。

深井分为降水井和减压井，减压井在施工期间或运行期间减小基底渗透压力的作用，也可以永宁结合。由于临时井使用时间短可采用钢管或波纹管，永久（检修）井在内砂层采用无砂混凝土管，在粘性土层采用普通混凝土管。

降水井一般布置于建筑物基础的周边，以不影响基础施工为原则；减压井一般布置于建筑物基底扬压力较大、可能影响其安全的部位，主要在泵站的前池和节制闸的消力池内，可与临时井间隔布置。

5 成井关键技术

降水井成井的关键是要安全出水、出清水，注重的是出水质量。

降水井在砂性土层应采用无砂混凝土管，周围包裹滤网，填反滤料；在粘性土层采用普通混凝土管，周边填粘土球分层回填并捣实。施工时应严格按照地层下管。

施工细节决定成井的成败，其中滤管的包裹和接头处理最为关键，滤管周围滤网丝布包裹及接头处不得出现出现漏点。

通常情况，滤管外要包裹滤网丝布60～100 目两层，并有效搭接，采用铅丝缠绕固定，粉砂地层取大值，一般砂层取小值，内大外小，也可加层，应形成良好的反滤包裹。混凝土管接头缝隙处采用沥青麻丝密封，周围绑轧8 片以上塑料片或棒后外裹两层滤布，以防止接头错位而出现漏点。

粉细砂层滤管外部滤料宜采用中粗砂，粉粒含量大时应取偏中砂，所以滤料均需要清洗，其含泥量不得大于3%。滤布不宜太密，滤料颗粒不能太细，否则井出水量太小，井的数量要大大增加，不经济。重要工程降排水井应先进行抽水试验，确定深井排水有关参数。

井底部应设置钢筋混凝土卡口式基座，以提高安装精度，确保井体竖直。

6 施工过程控制

6.1 钻机就位、调整

钻机就位时需调整钻机的平整度和钻塔的垂直度，对位后用机台木垫实，以保证钻机安放平稳。钻机对位偏差应小于20mm，钻孔垂直度偏差不应大于1%。

6.2 钻孔

在钻孔过程中，采用清水水压平衡法进行冲击钻进成孔。作为临时井若钻进过程中通过易塌孔的流砂层或泥浆漏失严重的地层时，可采用少投粘土增大孔内泥浆浓度，防止塌孔。减压井（检修）应采用清水固壁，可在孔口设置2m 高的钢套筒，随时向筒内注清水，以维持筒内水位，防止塌孔。

当遇有隔水粘土层时，为了防止冲击成孔时在孔壁形成泥皮，影响水井出水量，在成孔后要进行二次扩孔，扩孔直径比设计直径大50～100mm。

6.3 换浆

钻孔至设计深度以下0.5m 左右，将钻具提出孔外，然后用清水继续正循环操作替换泥浆，直到泥浆粘度小于20 秒为止，泥浆置换时送水管要下入距离孔底0.5m 左右，以保证将浓泥浆返出孔内，确保洗井质量和降水井的出水量。

6.4 下管

下管前应检查滤管是否已按设计要求包缠滤布；接口处缝隙是否采用沥青麻丝密封。下管时应在管内设置扶正器，确保井管居中，整个井体竖直。

6.5 填滤料

填料必须采用动水填砾法从井四周均匀缓慢填入，避免造成孔内架桥现象，洗井后若发现滤料下沉应及时补充滤料，填料高度必须严格按设计要求执行。

6.6 洗井

采用压风机洗井，初期不能强力洗井，应逐渐加强，若井内沉没比不够时应注入清水。必须洗到水清砂净为止。洗井应在滤料填好后8h 内进行，一气呵成，以免时间过长，井壁泥皮逐渐固化，难以破坏，影响渗水效果

7 运行管理

降水排水过程中应保证持续供电，派专人值守，观测井中地下水位变化，实时监测含砂量，并作好详细记录，出现异常应立即上报。如出水含沙量大于1/10000，应立即停止抽水，采取有效措施进行处理■