專利名稱：一種減壓井施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及江河提壩防護(hù)工程中減壓井的施工方法。
背景技術(shù)：
減壓井是一種常用而有效的江河堤壩防護(hù)加固設(shè)施，其主要功能是疏導(dǎo)汛期堤 內(nèi)的地下滲流量。當(dāng)外江水位升高時(shí)，減壓井起排水減壓作用，從而降低作用于提 基砂層或壩內(nèi)覆蓋層中的承壓水頭及滲透壓力，防止發(fā)生基提滲透變形和滲透破壞
現(xiàn)象，保護(hù)堤壩安全。減壓井的結(jié)構(gòu)如圖i所示，井管通常釆用pvc管制成，上部
分為升水管，下部分為濾水管。濾水管部分在管壁上開鑿利于進(jìn)水的條形槽或小孔
(開孔率13-20%),井管與井孔之間的環(huán)形空間分層充填符合粒徑級配要求的礫 石反濾料。
運(yùn)行一定年限后，部分減壓井會出現(xiàn)出水量減少、井損甚至失效等情況，其主 要原因是由于微顆粒穿過反濾層隨著滲透水帶出，使濾水管及井管外反濾層發(fā)生淤 堵，從而使減壓井的排水減壓效果不同程度地降低。研究表明，影響減壓井運(yùn)行效 能和使用壽命的主要因素是施工方法和反濾方式，反濾方式可通過優(yōu)化過濾系統(tǒng)結(jié)
構(gòu)和優(yōu)選材料等手段加以改善；施工方法中最為關(guān)鍵的是減壓井孔的造孔環(huán)節(jié)。因
此，為了保證建成的減壓井能持續(xù)、長時(shí)間地發(fā)揮導(dǎo)滲減壓功能，最重要、最根本 的措施是改進(jìn)造孔方法。本發(fā)明的重點(diǎn)就在于減壓井的造孔方法。
傳統(tǒng)的減壓井造孔方法大多采用泥漿護(hù)壁或振錘法沉管護(hù)壁、回旋鉆或沖擊鉆 造孔法。這些方法只是護(hù)壁方式不同，其共同特點(diǎn)是造孔時(shí)依靠泥漿介質(zhì)的循環(huán)流 動輸送、帶出鉆渣。由于造孔方法本身的局限性，導(dǎo)致其施工效率低、洗井耗時(shí)長、 產(chǎn)品質(zhì)量差，井造成后常發(fā)生出水量不足或根本不出水等情況，從而導(dǎo)致減壓井失 效的后果，嚴(yán)重制約了減壓井這一成熟的堤壩防護(hù)設(shè)施正常功能的發(fā)揮。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種減壓井的施工方法，其可克服傳統(tǒng)施工方法存在的種種弊端。具有操作簡捷、成孔耗時(shí)少、高效安全、作業(yè)條件好，節(jié)能減排、環(huán)保 等特點(diǎn)。
本發(fā)明可通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)
一種減壓井的施工方法，包括有造孔、清孔、井管制備及吊裝、反濾料配備及
充填、洗井、抽水試驗(yàn)、井口處理、上部結(jié)構(gòu)構(gòu)筑等工序，其特征在于
在造孔工序中釆用直接取土式鉆機(jī)造孔并用高聚物復(fù)合漿液護(hù)孔，在清孔工序
中直接利用高聚物復(fù)合漿液進(jìn)行清孔。
在造孔工序中包括高聚物復(fù)合漿液制備和儲存過程。
在清孔工序中還包括漿液回收、凈化和儲存的漿液再利用循環(huán)過程，漿液再利 用循環(huán)過程循環(huán)系統(tǒng)包括采用泥漿泵、離心分離機(jī)、震動篩沙機(jī)、漿液儲存器等機(jī) 具。
高聚物復(fù)合漿液的配制方法，其成分組成重量比是
水 1000;
膨潤土 70 - 130;
聚丙烯酰胺 5~25;
纖維素醚 2-15;
加重劑 0-9;
工業(yè)堿 0~5;
降失水劑 0~3。
其中
水為高聚物復(fù)合漿液的主體成分；
膨潤土高聚物復(fù)合漿液的主要成分之一，是以蒙脫石為主要礦物成分的粘土 巖，比重2.4~2.8，無臭無味、顆粒細(xì)微、易于制漿，膨潤土泥漿性能穩(wěn)定，在造 孔時(shí)形成的泥皮較薄(護(hù)壁12h泥皮厚約2mm);
聚丙烯酰胺(PAM):高聚物復(fù)合漿液的主要成分之一，為高分子聚合物，無 毒、無腐蝕性，易溶于水，比重與水相近，其分子量大，分子中具有陽性基團(tuán)，能與分散于溶液中的懸浮粒子吸附和架橋，絮凝作用強(qiáng)，可顯著增強(qiáng)漿液的護(hù)壁性能；
纖維素醚主要有聚陰離子纖維素(PAC)及羧甲基纖維素鈉鹽(CMC)，其中 AC:半天然的水溶性聚合物添加劑，能迅速溶解于水成為透明的膠體水溶液。 黏性好、抑制性強(qiáng)、流變性好，取代度高、取代均勻性好，能抑制膨潤土和鹽分的 分散和膨脹，使井壁污染得到控制，穩(wěn)定軟土結(jié)構(gòu)，防止井璧崩塌，減緩泥漿中固 體的堆積，在復(fù)合漿液中PAC主要起提高黏度和穩(wěn)定性、增強(qiáng)懸浮性能、降低濾失
量等作用；
CMC:—種具有高分子結(jié)構(gòu)的陰離子纖維素醚，無味、無毒，易溶于水形成透明 膠體水溶液。具有良好的乳狀、打散、懸浮、成膜和黏結(jié)作用，能增加漿液黏度， 提高泥皮性能，防止泥皮脫落，還能包裹住膨潤土顆粒，對膠體起保護(hù)作用，既有 助于漿液中的鉆渣懸浮，又能使井壁得到保護(hù)，還可防止?jié){液受到污染，是膨潤土 泥漿很好的外加助劑。
加重劑用于增加漿液比重，在難以保證槽壁穩(wěn)定的特殊情況下，添加適量加 重劑可增大復(fù)合漿液的黏度和凝膠強(qiáng)度。加重劑的比重和細(xì)度要符合要求才能在漿 液中均勻分散而不致發(fā)生沉降，保持泥漿穩(wěn)定。主要加重劑有硫鐵礦微粉(FeS 含量不低于46%,比重大于4. 2,細(xì)度200目以上)，硫化鐵微粉(比重大于4. 3， 細(xì)度大于200目)，重晶石粉(BaS(M含量高于95。/。，比重4. 3以上，細(xì)度325目) 等；
工業(yè)堿主要有碳酸鈉和小蘇打，用作分散劑，能改善漿液性質(zhì)，控制漿液質(zhì) 量。漿液中如混入鈣離子、鈉離子等雜質(zhì)，就會發(fā)生泥水分離、泥皮性能降低等現(xiàn) 象，降低和喪失漿液的護(hù)壁性能，使用分散劑可排除這些障礙；
其它降失水劑主要有廢紙漿、鋸末等纖維素，起防止?jié)B水作用。 以上成分配比根據(jù)地層特性作適應(yīng)調(diào)整，各種組分按比例配備，并投入漩流式 制漿機(jī)拌和成漿，調(diào)制而成的新漿液密度控制在1. 13 ~ 1. 16之間，黏度控制在20 ~ 25s之間，造孔時(shí)孔內(nèi)漿液膠體率98%以上。
高聚物復(fù)合漿液綜合發(fā)揮了各組成物的優(yōu)良特性，其護(hù)壁原理與傳統(tǒng)泥漿類似，但比普通泥漿具有更為優(yōu)越的性能泥皮薄而護(hù)壁能力強(qiáng)、易清除易洗井、性 能穩(wěn)定可靠、易于制作控制、無污染無腐蝕。復(fù)合漿液的性能指標(biāo)選取非常關(guān)鍵， 實(shí)際施工中，要根據(jù)工程具體地質(zhì)情況合理控制。實(shí)踐表明，高聚物復(fù)合漿液是減 壓井造孔理想的護(hù)壁泥漿。
當(dāng)造孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，運(yùn)用反循環(huán)原理，通過"漿液回收、凈化、儲存 和再利用循環(huán)系統(tǒng)"，抽出井孔中含有殘留鉆渣的舊漿液、并同步注入合格新漿液 補(bǔ)充，直至完全清除孔中殘?jiān)_(dá)到護(hù)孔和清孔雙重目的。
清孔達(dá)到要求后及時(shí)進(jìn)行井管吊裝，隨后充填反濾料及其他填料，再進(jìn)行井口 處理、上部結(jié)構(gòu)構(gòu)筑等后續(xù)工序，直至驗(yàn)收合格。
綜上所述，本發(fā)明有如下實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步
1、 應(yīng)用帶糾偏裝置的直接取土式鉆機(jī)造孔，其特點(diǎn)是U)鉆渣不依靠漿液 循環(huán)排出而由筒式鉆具直接、快速取出，成孔耗時(shí)少(對于砂土、粘性土、粉質(zhì)土 等土層，孔深25m只需3 4h,而用傳統(tǒng)方法需時(shí)3~5d)，大大減少發(fā)生塌孔或涌 砂等事故的可能性，高效安全。(2)高精度糾偏裝置有效避免了孔斜、偏孔現(xiàn)象 的發(fā)生，保證成孔質(zhì)量；鉆頭的往復(fù)進(jìn)出運(yùn)動間接起到擦刮泥皮、修復(fù)孔壁的作用， 從而使孔壁平整、孔徑規(guī)矩、尺寸精準(zhǔn)。(3)由于成孔快速，不僅泥皮厚度顯著 減少，而且明顯減少漿液流失量以及漿液對減壓井濾水段透水地層的滲入和污染， 減輕了后續(xù)洗井工序的工作量，既節(jié)能節(jié)水省時(shí)，又提高減壓井性能。
施工實(shí)踐表明，采用本方法造孔時(shí)洗井一般只需6~12h,而采用傳統(tǒng)施工方法 造孔時(shí)洗井耗時(shí)通常要5-7d,本方法提高洗井工效十倍以上。
2、 采用漩流式制漿機(jī)拌制高聚物復(fù)合漿液，由于拌和均勻、反應(yīng)充分，因而 漿液性能穩(wěn)定可靠，有利于提高造孔質(zhì)量。此外，由于漩流式制漿機(jī)不同于傳統(tǒng)的 機(jī)械葉片式攪拌機(jī)，因而更具有安全、高效、環(huán)保等特點(diǎn)。
3、 復(fù)合漿液只用于護(hù)壁和清孔，不需要負(fù)擔(dān)鉆渣的輸送，因而用量少，加上 出渣時(shí)鉆渣與漿液有效分離，漿液含渣量少，便于回收和凈化，鉆渣也易于棄置，工程完成以后廢棄漿液量很少，減少了污染，降低了成本。
4、 通過"漿液回收、凈化、儲存和再利用循環(huán)系統(tǒng)"，充分回收舊漿液，并 進(jìn)行高效的去渣、除沙和凈化處理，保證漿液質(zhì)量，減少浪費(fèi)和污染。
5、 整個(gè)施工過程搡作簡捷、振動小、噪音低，作業(yè)條件好、勞動強(qiáng)度低，節(jié) 能減排、環(huán)保文明。


圖l減壓井造孔原理示意圖2減壓井結(jié)構(gòu)示意圖3減壓井施工方法流程圖。
圖中，l一鉆機(jī)，2 —井口護(hù)筒，3—地面平臺，4 —護(hù)壁漿液，5 —井壁、泥皮， 6—簡式鉆具，7—未鉆土層，IO—回填砂土， ll一排水管，12—鋼蓋板，13—混凝 土井簡，14—鋼三通，15 —回填混凝土， 16 —回填泥砂，17—PVC升水管，18 —回 填粗砂，19—礫石反濾料，20—PVC過濾管，21—進(jìn)水槽孔，22 —井管塞和定位器。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一
參考圖1、圖2和圖3，圖1為本發(fā)明的減壓井造孔原理示意圖，圖2本發(fā)明 的減壓井結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明的減壓井施工方法流程圖。本發(fā)明提出一種減 壓井的施工方法，包括有測量放線、造孔、清孔、井管吊裝、反濾料充填、洗井、 抽水試驗(yàn)、井口處理、上部結(jié)構(gòu)構(gòu)筑等工序，其特征在于
在造孔工序中釆用直接取土式鉆機(jī)造孔并用高聚物復(fù)合漿液護(hù)孔，在清孔工序 中直接利用高聚物復(fù)合漿液進(jìn)行清孔。
在造孔工序中包括高聚物復(fù)合漿液制備和儲存過程，在漿液制備過程中采用漩 流式制漿機(jī)制漿，拌制好的高聚物復(fù)合漿液用儲存器儲存?zhèn)溆谩?br> 循環(huán)過程循環(huán)系統(tǒng)包括采用泥漿泵、離心分離機(jī)、震動篩沙機(jī)、漿液儲存器等機(jī)具。在本實(shí)施例中所用的高聚物復(fù)合漿液的成分組成重量比是
水 1000; 膨潤土 120; PAM 6; CMC + PAC 5; 工業(yè)堿 4; 加重劑 0; 降失水劑 3;
以上各種組分按比例配備，并先后投入漩流式制漿機(jī)拌和成漿，調(diào)制而成的新 漿液比重控制在1.14-1. 15,黏度控制在20s左右。本實(shí)施例的高聚物復(fù)合漿液用
于地質(zhì)特點(diǎn)是以可塑性淤泥質(zhì)土層為主，粉砂層、卵石層較薄的減壓井施工。結(jié)果 是
泥皮厚度測試(靜置12h) 1.6mtn。造孔24m深耗費(fèi)時(shí)間2. 5h,清孔耗費(fèi)時(shí)間 0.8h，洗井耗費(fèi)時(shí)間6h,出水效果達(dá)到設(shè)計(jì)要求，減壓井質(zhì)量優(yōu)良。 實(shí)施例二
搡作方法與實(shí)施例一相同，所不同的是本實(shí)施例中所用的高聚物復(fù)合漿液，其 成分組成重量比是 水 1000; 膨潤土 100; PAM 10; CMC+ PAC 10; 工業(yè)堿 1.5 加重劑 3; 降失水劑 1;
以上各種組分按比例配備，并先后投入漩流式制漿機(jī)拌和成漿，調(diào)制而成的新漿液比重控制在1.14-1.15,黏度控制在23s左右，本實(shí)施例的高聚物復(fù)合漿液用 于地質(zhì)特點(diǎn)是以粉砂層為主，可塑性淤泥質(zhì)土層次之，卵石層較薄的減壓井施工。 結(jié)果是
泥皮厚度測試(靜置12h) 1.8mm。造孔24m深耗費(fèi)時(shí)間3. lh，清孔耗費(fèi)時(shí)間 lh,洗井耗費(fèi)時(shí)間7.5h,出水效果達(dá)到設(shè)計(jì)要求，減壓井質(zhì)量優(yōu)良。 實(shí)施例三
搡作方法與實(shí)施例一相同，所不同的是本實(shí)施例中所用的高聚物復(fù)合漿液，其
成分組成重量比是 水 1000; 膨潤土 80; PAM 22; CMC 13; 工業(yè)堿 0; 加重劑 8; 降失水劑 0;
以上各種組分按比例配備，并先后投入漩流式制漿機(jī)拌和成漿，調(diào)制而成的新 漿液密度控制在1.13-1.14,黏度控制在25s左右，本實(shí)施例的高聚物復(fù)合漿液用 于地質(zhì)特點(diǎn)是卵石層較厚，粉砂層次之，其余為可塑性淤泥質(zhì)土層的減壓井施工。 結(jié)果是
泥皮厚度測試(靜置12h) L9mm。造孔24m深耗費(fèi)時(shí)間4. 5h，清孔耗費(fèi)時(shí)間 1.5h，洗井耗費(fèi)時(shí)間9h，出水效果達(dá)到設(shè)計(jì)要求，減壓井質(zhì)量優(yōu)良。
權(quán)利要求
1. 一種減壓井施工方法，包括有造孔、清孔、井管制備及吊裝、反濾料配備及充填、洗井、抽水試驗(yàn)、井口處理等工序，其特征在于在造孔工序中采用直接取土式鉆機(jī)造孔并用高聚物復(fù)合漿液護(hù)孔，在清孔工序中直接利用高聚物復(fù)合漿液進(jìn)行清孔。
2. 如權(quán)利要求1所述的減壓井施工方法，其特征在于在清孔工序中還 包括漿液回收、凈化和儲存的再利用循環(huán)過程。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的減壓井施工方法，其特征在于所述的高聚物復(fù)合漿液的配制方法，其成分組成重量比是 水 1000;膨潤土 70 - 130;聚丙烯酰胺 5~25; 纖維素醚 2~15; 加重劑 0-9; 工業(yè)堿 0-5; 降失水劑 0 ~ 3;其中，纖維素醚主要有聚陰離子纖維素(PAC沐羧甲基纖維素鈉鹽(CMC); 加重劑主要有硫鐵礦微粉、硫化鐵微粉及重晶石粉；工業(yè)堿主要有碳酸鈉和 小蘇打；降失水劑主要有廢紙漿、鋸末等纖維素；以上成分配比根據(jù)地層特性作適應(yīng)調(diào)整，各種組分按比例配備，并先后 投入漩流式制漿機(jī)拌和成漿，并控制好漿液密度和黏度。
全文摘要
本發(fā)明涉及江河堤壩防護(hù)工程技術(shù)。提出一種減壓井的施工方法，其中包括造孔、清孔、井管制備及吊裝、反濾料配備及充填、洗井、抽水試驗(yàn)、井口處理等工序，其特征在于在造孔工序中采用直接取土式鉆機(jī)造孔并用高聚物復(fù)合漿液護(hù)孔，在清孔工序中直接利用高聚物復(fù)合漿液進(jìn)行清孔并包括漿液回收、凈化、儲存和再利用循環(huán)過程。高聚物復(fù)合漿液以水1000、膨潤土70-130、聚丙烯酰胺5-25、纖維素醚2-15、加重劑0-9、工業(yè)堿0-5、降失水劑0-3的重量比例調(diào)配，用漩流式制漿機(jī)拌和成漿。本發(fā)明施工操作簡捷、生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好、運(yùn)行壽命長，施工過程節(jié)能、節(jié)水、低成本、低噪音、無污染。
文檔編號E02D19/10GK101285303SQ200810028400
公開日2008年10月15日 申請日期2008年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月30日
發(fā)明者劉聯(lián)偉, 唐捷朗, 唐武興, 楊雙泉, 謝志杰, 趙資欽, 陳春光, 黃偉瑜 申請人:廣東省建筑工程集團(tuán)有限公司;廣東省源天工程公司