降水工程正循环回转钻进成孔成井施工工艺流程及其技术质量标准.docx
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降水工程正循环回转钻进成孔成井施工工艺流程及其技术质量标准
降水工程正循环回转钻进成孔、成井施工
工艺流程及其技术、质量标准
一、编制依据:
①《建筑与市政降水工程降水规范》(JGJ/111-98);
②《供水管井技术规范》(GB50296-2014);
③《供水水文地质钻探与管井施工操作规程》(CJJ/13-2013);
④《供水水文地质勘察规范》(GB50027-2001);
⑤《岩土工程勘察规范》(DGJ08-37-2012);
⑥《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012)等规范规程的要求;
⑦《基坑降水手册》(上海长凯岩土工程有限公司)。
2、降水井管井材料的质量要求
降水井常用的井管(包括井壁管及过滤器)有钢管、铸铁管、PVC管、石棉水泥管、木管、矿渣混凝土管和砾石水泥管等。
本标准针对公司目前采用较多的钢管为主。
当降水设计采用其它材料的井管时,应编制相应井管的材料的质量要求。
钢制井管及滤管应符合以下要求:
①井管应能经受管壁外侧岩层和人工填充物的压力及侧向水压力的影响,因此管壁要有一定的抗压、抗剪和抗弯强度;
②井管管身不能弯曲,连接部分也应保证不弯曲,以便安装时能使井管顺利下入井孔,并保持整个井壁垂直,便于安装抽水设备和进行维修;
③井管内壁应平滑、圆整,圆整度以能满足活塞洗井的要求;
④以焊接方式连接的井管,其两端端口面应与井管轴线相垂直,在两端连接处宜采用包箍连接,包箍的内侧直径宜大于井管外径4mm左右;
井管、滤管(桥式滤管及钢质圆孔滤管)、沉淀管进场后,应检验井管、滤水管的缝隙(桥高)或钢质圆孔的孔隙率、沉淀管(沉淀管应封底)的直径、管壁厚度、长度与结构是否符合《供水管井技术规范》(GB50296—2014)的有关规定及降水设计要求,并做好验收记录。
1、井管:
一般采用钢板卷焊管,疏干井的井壁管壁厚一般不小于3.0mm,减压井的井管壁厚一般不小于4.0mm,材质为Q325B。
(要求管身的强度和圆整度须满足活塞洗井的要求)。
2、过滤器:
一般采用桥式滤管或钢质圆孔滤管外包尼龙滤网的过滤器。
滤管一般采用钢板卷焊管,滤水管的壁厚、直径与井管的壁厚、直径及材质相同。
(1)过滤器类型
1)桥式过滤器:
桥式滤管外壁包裹滤网后构成了桥式过滤器。
当根据降水目的层土颗粒所选择的级配滤料粒径D30大于滤管的净桥高时,可将未包裹滤网的桥式滤管直接作为过滤器使用。
桥式滤水管常用规格及相关参数参见下表1:
桥式滤管常用的规格与相关参数表1
管径
(mm)
壁厚
(mm)
抱箍高度
(mm)
不同净桥高(mm)的滤水管孔隙率(%)
1.0
1.5
2.0
2.5
219
≮3
50
9.04
4.11
6.94
22.03
273
≮4
60
8.39
13.08
16.94
22.03
325
≥5
70
8.39
13.08
16.94
22.03
2)钢质圆孔滤管滤网过滤器:
钢质圆孔滤管滤网过滤器是以薄钢板冲孔后卷制的圆孔滤管为内层结构,以点焊于滤管外壁的纵向均布钢筋为垫筋或衬垫于滤管外的螺旋立体金属丝网或梯形金属丝网为垫网,外包滤网的结构形式。
钢质圆孔滤水管常用规格及相关参数见下表2:
钢质圆孔滤水管常用规格及相关参数表2
管径
(mm)
壁厚
(mm)
单节长度
(m)
垫筋直径
(mm)
垫筋数
(mm)
抱箍高度
(mm)
圆孔直径
(mm)
滤管孔隙率
(%)
219
≮3
4
6
10
50
1
17~30
273
≮4
4~6
6~8
12
60
1~2
17~31
325
≥5
4~6
6~8
14
70
1~2
17~31
注:
单节长度根据钻机设备机架的高度来选用。
(2)过滤器规格
1)滤管规格:
参见表1与表2
2)滤管孔隙率:
滤管的孔隙率参考值可参见下表3:
降水管井的滤管孔隙率参考值表3
土层名称
粉土
粉砂、细砂
中砂、粗砂
砾砂
含粗砂砾石
孔隙率
(%)
非承压含水层
≥8
≥14
≥20
≥28
≥32
承压含水层
≥12
≥20
≥28
≥36
≥40
3)垫筋垫网规格
①垫筋规格:
降水管井采用钢质圆孔滤管时,为充分利用过滤器的孔隙率,需要在滤网与滤管之间设置与径流畅通的架空条件—采用纵向钢筋作为外滤网的垫筋,以减少井的水头损失。
垫筋的设置参见下表4:
钢质圆孔滤管滤网的纵向垫筋规格与均布数量表4
滤管外径
(mm)
G1.0时纵向垫筋(直径)均布根数
G2.0时纵向垫筋(直径)均布根数
Ø6
Ø8
Ø10
Ø6
Ø8
Ø10
219
10
9
8
11
10
9
273
12
10
9
13
11
10
325
13
11
10
15
12
11
注:
G1.0、G2.0分别表示两相邻垫筋外切点连线中点与滤管外壁面之间的最小间隙为≥1.0mm和≥2.0mm。
②垫网规格:
滤网与滤管之间的垫网可根据降水管井运行时间的长短,选择铁丝、钢丝、铜丝或不锈钢丝编织的立体金属丝网,网的架空厚度一般为6~8mm。
立体金属丝网有螺旋丝串联而成的螺旋网和平面网压制成梯形凹凸截面的梯形网。
垫网一般为4~8目,可酌情选用。
过滤器采用圆孔滤管时,一般不主张采用平面垫网。
4)滤网规格:
滤网有方织网、斜织网和平织网等织造类型,经纬织丝以尼龙丝和金属丝为主。
降水管井以尼龙滤网应用较为普遍。
尼龙滤网的规格常用的为30目~40目,一般包一层为宜,采用何种滤网应根据设计要求实施。
若根据降水目的层土颗粒d50粒径来选择滤网,可参考下表5所列的滤网规格:
不同土层管井降水过滤器的方织尼龙滤网参考规格表5
土层名称
适宜的滤网规格
滤网孔隙率
(%)
滤网目数
(目)
经纬线直径
(mm)
单目净径
(mm)
粉土
60
0.15
0.27
41.7
粉砂、细砂
50/40
0.15
0.36/0.48
49.7/52.5
中砂、粗砂
30/20
0.25/0.35
0.70/0.75
49.7/58.3
砾砂
10/8
0.50
2.04/2.67
64.5/71.0
3、沉淀管:
沉淀管主要起到过滤器不致因井内沉砂沉淀堵塞而影响进水的作用,接在滤水管底部,沉淀管的壁厚、直径与井壁管和滤管的壁厚、直径相同,长度为1~2m,底口用铁板封闭。
4、滤料:
施工现场应认真对进场滤料的质量验收,及时掌握滤料的质量性能(根据粗细程度、判断滤料的渗透性)能否满足降水管井的质量要求。
滤料一般为中粗砂,滤料的规格、数量及质量应符合降水设计的要求及符合《供水管井技术规范》(GB50296—2014)的有关规定:
并按规范要求对进场滤料进行质量验收,做好验收记录。
同时应向滤料供应方索取滤料的“出厂质量保证书”及滤料的颗粒级配。
(1)质保书主要包括:
1)滤料的颗粒级配以及平均粒径D50值;
2)滤料的细度模数Mx;
3)滤料的含泥量(%)及泥块含量(%);
注:
以上细度模数和平均粒径仅可作为表示滤料的粗细程度的指标,但它不能完全反映颗粒的级配。
相同的细度模数(Mx)和平均粒径(D50)可以由各种不同的级配获得。
但作为一种简明的指标,仍然能在一定程度上反映滤料的粗细差别。
(2)验收标准(参考指标值)如下:
1)根据滤料的平均粒径D50的经验数值,即:
D50=0.35mm~0.50mm;
2)根据滤料的颗粒分析结果以及平均粒径D50与含水层土颗粒d50的比值特征指标验收:
滤料D50与含水层土颗粒d50是指滤料的粒径分级过筛重量达全重50%时所对应的砂粒粒径。
滤料与土层颗粒之间适宜的倍率关系因土层颗粒d50的大小而异,其倍率及范围值参见表6:
滤料与土层颗粒的经验倍率关系表6
降水目的层土层名称
滤料D50与土层颗粒d50的关系
细砂、粉细砂、粉砂
6d50≤D50≤12d50
含砾粗砂、中粗砂、中砂
5d50≤D50≤9d50
(含砾砂或粗砂)砾石、含砾砾砂、砾砂
4d50≤D50≤6d50
注:
降水目的层为粘质粉土或砂质粉土时,D50/d50相应取15~20是适宜的,可防止滤砂层在降水运行的中后期被土层细颗粒所堵塞,并能获得正常的出水效果。
3)滤料的细度模数Mx=3.7~2.3(偏差一般不应超出上下限,严禁Mx小于2.3);
4)根据滤料的不均匀系数指标验收:
滤料的不均匀系数是指滤料的D60与D10的比值,它体现了滤砂粒径级差之间的相关关系,反映了粒径的级差程度,也是滤砂的主要特征指标之一。
但必须注意,用不均匀系数CU来控制滤料粒径级配适宜性的前提是选择恰当的滤料D50,若D50偏离过大,就会影响CU值的衡量价值。
即:
D50/d50与CU值应同时符合取值范围,才能获得良好的出水效果。
根据比较成熟的工程实践证明,把滤料不均匀系数定为不大于4.0是比较适当的。
滤料的参数取值范围参见表7:
滤料特征参数参考取值表7
土层名称
砾砂
粗砂、中砂
细砂、粉砂
砂质粉土
粘质粉土
D50/d50
4~7
5~9
8~12
12~20
16~24
不均匀系数CU
1.5~2.0
1.7~2.3
2.0~2.7
2.8~3.6
3.2~4.0
适用井的类型
减压井
减压井
减压井
疏干或减压井
疏干或减压井
注:
表7中的参考值是以筛除过大和过小颗粒后获得的建筑天然砂的自然级配砂为分析对象,经较多工程应用的统计和降水效果比较后所确定的,有一定的参考价值。
5)滤料的含泥量≯5%及泥块含量≯3%;
(3)滤料的质量要求:
①每一批进场的滤料应随机取样进行颗粒分析,不符合规格的滤料数量不应超过设计用量(每一批次)的15%;
②砂颗粒应具有亚圆形以上的磨圆度,不得使用棱角碎石(瓜子片);
③滤料中不应含有土(含土率不超过3%)和杂物;
④滤料宜用硅质砾石。
(4)滤料的数量—按设计要求备料,数量宜按下式估算确定:
V=0.785(Dk2-Dg2)L•α
式中:
V——滤料数量(m3);
Dk2——填滤料段孔径(m);
Dg2——滤水管外径(m);
L——填滤料段长度(m);
α——超径系数,一般为1.2~1.5。
5、粘土球(粘土):
管井的止水封隔的材料一般为优质粘土为宜,为达到良好的封隔效果,应将粘土做成粘土球,粘土球直径应为2~3cm,粘土球应揉实,且外表干燥,内部湿润、柔软并具有一定的膨胀性;
三、成井施工工艺流程及其技术要求
(一)成井施工工艺流程:
①测放井位→②埋设护口管→③安装钻机→④钻进成孔→⑤清孔换浆→⑥下井管及过滤器→⑦填滤料→⑧止(隔)水→⑨井口封闭→⑩洗井→⑪安泵试抽→⑫排水系统设置。
(二)工艺流程技术要求
①测放井位及井位处地面标高:
根据降水井点平面布置图测放井位。
当布设的井点受地面障碍物(遇基坑内支撑结构部位或基坑内地基加固范围)及影响减压井井口搭设抽水操作平台时,现场可作适当调整,调整的偏差一般不大于2.0m)。
井位测定完毕,应测定井位处地面标高,作为测定井口标高的依据;
②埋设护口管:
在井点部位处地表有易坍塌的松散层覆盖时,对上部覆盖层应埋设护口管,护口管外径宜比开孔钻头直径大100mm,底口应插入下部原状土层中,插入深度不小于50cm,护口管上端口应高于地表面30cm以上,以防止地表污水渗入井内。
管外应用粘性
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- 降水 工程 循环 回转 钻进 成孔成井 施工工艺 流程 及其 技术 质量标准