CN114658017B - 盾构区间降水施工工法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盾构区间降水施工工法，包括：根据井位平面布置示意图测放井位；埋设护口管；安装钻机；钻进成孔；下套管，所述套管上设置有用于破坏井孔孔壁泥皮的破壁组件，采用破壁组件破坏井孔孔壁泥皮；下井管，所述井管从上至下依次包括井壁管、滤水管和沉砂管，所述井壁管、滤水管和沉砂管在下井管前连接成为一体，下井管后起拔护口管；向井管与套管间填滤料，滤料填至井口下1m时起拔套管，并继续投放滤料填充套管占用空间，再向井管与套管间填粘性土至井孔口；洗井；向井管内放入潜水泵进行抽水，直至达到设计降水深度。本发明能够有效破除降水井井孔泥皮，提高地下水向井管内的渗透率，缩短降水工期。

Description

盾构区间降水施工工法

技术领域

本发明涉及地下施工技术领域。更具体地说，本发明涉及一种盾构区间降水施工工法。

背景技术

随着我国城市规模的迅速扩大，修建地铁工程的城市越来越多，地铁区间常见施工方法有明挖法、暗挖法，盾构施工就是暗挖法的一种，它是将盾构机在地下推进，通过盾构外壳和管片支撑四周围岩防止发生隧道内的坍塌，同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖，通过出土机械运出洞外，靠千斤顶在后部加压顶进，并拼装预制混凝土管片，形成隧道结构的全机械化施工方法。采用盾构法施工时，首先要在隧道的始端和终端开挖基坑或者建造竖井，用作盾构及其设备的拼装井和拆卸井，特别长的隧道，还设置有中间检修工作井。而盾构施工过程中，无论是始端和终端的基坑施工还是盾构隧道施工，均在地下进行，地下含水地层尤其是承压含水层中水压高，容易在基坑和构筑好的隧道内形成渗漏，因此，需要在施工前进行降水作业，以疏干施工区间的地下水，保证施工安全。现有的降水施工方法中一般在施工区域周边设置多个降水井，通过潜水泵抽吸地下水实现降低施工区间地下水位，然现有的降水井施工过程中采用旋挖钻机成孔，旋挖过程中一般采用泥浆护壁在孔壁形成泥皮来保证孔不坍塌，但是旋挖过程中也挤密抹光了孔壁，使得孔壁与地下土体间的空隙全被糊住，降低了地下水从孔壁渗入降水井的效率。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种盾构区间降水施工工法，能够有效破除降水井井孔泥皮，提高地下水向井管内的渗透率，缩短降水工期。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种盾构区间降水施工工法，包括：

步骤一、根据井位平面布置示意图测放井位；

步骤二、埋设护口管，护口管底插入原状土层中，护口管上部高出地面0.3～0.5m；

步骤三、安装钻机，确定井位后将钻机移动至井位，调直钻杆，让钻杆中心与井孔中心保持在一条直线上；

步骤四、钻进成孔，一径到底，钻进过程中采用黏土或膨润土制备泥浆护壁，防止塌孔，在钻至设计深度以后停钻，用清水置换井孔内泥水，并测定孔深、直径和倾斜度，确保孔底沉渣厚度小于300mm，满足孔深、直径和倾斜度要求之后撤掉钻机；

步骤五、下套管，所述套管外径与井孔孔径相同，所述套管上设置有用于破坏井孔孔壁泥皮的破壁组件，采用破壁组件破坏井孔孔壁泥皮；

步骤六；下井管，所述井管从上至下依次包括井壁管、滤水管和沉砂管，所述井壁管、滤水管和沉砂管均为成品钢筋混凝土管，且在下井管前连接成为一体，下井管时保证井管与井孔同轴，下井管后起拔护口管；

步骤七、向井管与套管间填滤料，投放滤料前将滤料冲洗干净，投放滤料时保持均匀连续，避免填料速度过快或不均造成井管偏移或滤料在井管与套管间架桥现象，滤料填至井孔口下1m时起拔套管，并继续投放滤料填充套管占用空间，再向井管与套管间填粘性土至井孔口；

步骤八、洗井，向井管内放入潜水泵进行试抽，检测出水中含砂量，不满足要求时提出潜水泵，再次洗井，直至出水含砂量满足要求为止；

步骤九、向井管内放入潜水泵进行抽水，直至达到设计降水深度。

优选的是，所述盾构区间降水施工工法还包括：

步骤十、将井内水位降至最低，再将潜水泵提起，将井孔口以下0.5m深范围内井管用铁锤击破，露出外侧原状土层，向井底至井孔口6m以下范围内回填砂砾石料，井孔口以下6m至井孔口以下2m范围内回填C10混凝土，并用振捣器振捣密实，井孔口以下2m至井孔口范围内采用2％水泥土分层回填，封堵井口。

优选的是，所述套管壁上沿轴线方向镂空开设有长条状的窗口，所述窗口沿所述套管周向均匀间隔的设置有多个，所述破壁组件包括：多个板体，多个板体分别设置于多个窗口中，所述板体呈长条状且可覆盖所述窗口，所述板体顶部中心设有第一转轴，所述窗口顶部设有贯穿套管顶部的第一通孔，所述第一转轴穿过所述第一通孔延伸至套管顶部上方，所述板体底部中心设有与所述第一转轴同轴的第二转轴，所述窗口底部设有贯穿至套管底部的第二通孔，所述第二转轴穿设于所述第二通孔中，其中，每一所述第一转轴的顶端设置有齿轮，每一齿轮与相邻齿轮相互啮合，一齿轮顶部还设置有手轮，用以驱动所述齿轮转动，进而使所述板体转动。

优选的是，所述板体侧边从上至下均匀间隔的设置有多个第一矩形齿，所述窗口侧边从上至下均匀间隔的设置有多个第二矩形齿，所述第二矩形齿与所述第一矩形齿互补。

优选的是，所述套管内壁沿径向设置有扶正定位板，所述扶正定位板沿所述套管周向均匀间隔的设置有多个，当所述井管下入套管中时，多个扶正定位板抵接所述井管外壁。

优选的是，滤料采用8～10mm的圆砾石。

优选的是，洗井时出水含砂量小于1/50000则停止洗井。

优选的是，所述滤水管外包覆有两层60目的尼龙滤网。

本发明至少包括以下有益效果：本发明通过在井孔中下入设有破壁组件的套管可效破除降水井井孔泥皮，提高地下水向井管内的渗透率，缩短降水工期，且本发明提供的设有破壁组件的套管通过旋转手轮，可带手轮下方的齿轮转动，该齿轮又可带动其他齿轮转动，而每一齿轮均可带动一板体转动，板体转动过程中刮擦井孔孔壁，可简单快速的破除泥皮，当孔壁泥皮破除后，所述板体还可转动至覆盖窗口，避免无泥皮保护的孔壁塌孔。另外考虑到破除井孔泥皮后孔壁不稳，故在填滤料之后再起拔套管，整个施工过程合理有序。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明实施例所述的井管侧面结构示意图；

图2为本发明实施例所述的套管及破壁组件的侧面结构示意图；

图3为本发明实施例所述的套管及破壁组件的俯视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明以某轨道交通工程为例，说明上述盾构区间降水施工工法，所述盾构区间的地下水主要在砂卵石孔隙水及基岩裂隙水，盾构接收端周围设置降水井，水位需降至含水层以下5m，经过涌水量计算，需在盾构接收端沿线两侧设置降水井13口，井间距18m，降水井深度25m，降水井中水经过排水管抽排至三级沉淀池，经过沉淀后再排入市政管道。

如图1所示，所述井管结构设置如下：

(1)井口：井口高于周边地面0.3m，以防止周围污水渗入井内；

(2)井壁管1：选用内径300mm，外径360mm的钢筋混凝土井管，每节长度2.5m，每口井配4节井壁管；

(3)滤水管2：滤水管采用内径300mm，外径360mm的钢筋混凝土滤水管，每节长度2.5m，滤水管外包两层60目的尼龙滤网，每口井配5节滤水管；

(4)沉砂管3：沉砂管设在滤水管底部，直径与滤水管相同，长度为2.5m，每口井配1节沉砂管；

(5)滤料层4：滤水管外围填磨圆度较好的直径在8～10mm的圆砾石；

(6)素土层5：为防止抽潜水引起的地面沉降，在滤料填至井孔口下1m左右时换用粘性土填平夯实至井口。

所述盾构区间降水施工工法包括：

步骤一、根据井位平面布置示意图测放井位；

当布设的井位受地面障碍物或施工条件影响时，现场可做适当调整，施工前必须调查清楚地下管线的走向，以免施工时破坏其他管线；

步骤二、埋设护口管，护口管底插入原状土层中，护口管上部高出地面0.3～0.5m，护口管外壁与土体之间用粘性土封严，防止施工时管外返浆；

步骤三、安装钻机，确定井位后将钻机移动至井位，调直钻杆，让钻杆中心与井孔中心保持在一条直线上；

这里钻井设备采用SY250旋挖钻机，钻头采用直径800mm的钻头，在钻进过程中不要发生位移和倾斜，要随时检查钻机底盘的水平及钻杆的垂直度，钻机在平台上移动时，速度要慢并注意安全；

步骤四、钻进成孔，一径到底，钻进过程中采用黏土或膨润土制备泥浆护壁，防止塌孔，在钻至设计深度以后停钻，用清水置换井孔内泥水，并测定孔深、直径和倾斜度，确保孔底沉渣厚度小于300mm，满足孔深、直径和倾斜度要求之后撤掉钻机；

步骤五、下套管，所述套管外径与井孔孔径相同，所述套管上设置有用于破坏井孔孔壁泥皮的破壁组件，采用破壁组件破坏井孔孔壁泥皮；

步骤六；下井管，所述井管从上至下依次包括井壁管、滤水管和沉砂管，所述井壁管、滤水管和沉砂管均为成品钢筋混凝土管，且在下井管前连接成为一体，下井管时保证井管与井孔同轴，下井管后起拔护口管；

步骤七、向井管与套管间填滤料，投放滤料前将滤料冲洗干净，投放滤料时保持均匀连续，避免填料速度过快或不均造成井管偏移或滤料在井管与套管间架桥现象，滤料填至井孔口下1m时起拔套管，并继续投放滤料填充套管占用空间，再向井管与套管间填粘性土至井孔口；

步骤八、洗井，向井管内放入潜水泵进行试抽，检测出水中含砂量，不满足要求时提出潜水泵，再次洗井，直至出水含砂量满足要求为止；

这里可以采用空压机法洗井，当压缩空气通过进气管通到抽排水管下部时，抽排水管中变成气水混合物，气水混合物的密度小于抽排水管外的泥水混合物密度，这样管内外产生压力差，抽排水管外的泥水混合物密度随掺气量的增加而降低，三相混合物不断被带出井外，滤料中的泥土成分就越来越少，直至清洗干净。

这里每口井洗井不少于两次，每次不少于2个小时，达到正常出水时的出水含砂量小于1/50000，即可停止洗井；

步骤九、向井管内放入潜水泵进行抽水，直至达到设计降水深度；

这里抽水前统一测一次各井静止水位，抽水开始后，水位未达到设计降水深度以前，每天观测三次水位(根据观测数据绘制水位深降值S与时间t的过程曲线图，以分析水位下降趋势，预计降水深度要求所需时间)，达到设计降水深度以后每天观测一次水位，抽水时还要控制单井出水量及抽水强度，以减少降水影响范围。

在降水运行过程中，当地下水水头降至设计要求时，可适当调控降水井的开启数量，以控制水头的下降幅度，减少因降水引起的地面沉降。

上述实施例中，通过在井孔中下入设有破壁组件的套管可效破除降水井井孔泥皮，提高地下水向井管内的渗透率，缩短降水工期，同时考虑到破除井孔泥皮后孔壁不稳，故在填滤料之后再起拔套管，整个施工过程合理有序。另外，套管还可重复使用，更加环保。

在另一实施例中，所述盾构区间降水施工工法还包括：

步骤十、将井内水位降至最低，再将潜水泵提起，将井孔口以下0.5m深范围内井管用铁锤击破，露出外侧原状土层，向井底至井孔口6m以下范围内回填砂砾石料，井孔口以下6m至井孔口以下2m范围内回填C10混凝土，并用振捣器振捣密实，井孔口以下2m至井孔口范围内采用2％水泥土分层回填，封堵井口。

上述实施例中，在降水达到设计要求后进行封井可补全地下土体缺失，填平地面，避免无用井口造成行驶安全隐患，而井中分层填入不同的物料是全面考虑到地下结构，如砂砾石料可保持地下承压含水层的水流动自由，进而保持地下水压平衡，而混凝土可完全封堵井内，避免地下涌水，水泥土又能使潜水含水层中的水自由流动，上述填料结构基本模拟了原状土功能，减小了对环境的影响。

在另一实施例中，如图2～3所示，所述套管6壁上沿轴线方向镂空开设有长条状的窗口，所述窗口沿所述套管周向均匀间隔的设置有多个，所述破壁组件包括：多个板体7，多个板体7分别设置于多个窗口中，所述板体7呈长条状且可覆盖所述窗口，所述板体顶部中心设有第一转轴8，所述窗口顶部设有贯穿套管顶部的第一通孔，所述第一转轴8穿过所述第一通孔延伸至套管顶部上方，所述板体底部中心设有与所述第一转轴8同轴的第二转轴9，所述窗口底部设有贯穿至套管底部的第二通孔，所述第二转轴9穿设于所述第二通孔中，其中，每一所述第一转轴8的顶端设置有齿轮10，每一齿轮10与相邻齿轮10相互啮合，一齿轮10顶部还设置有手轮11，用以驱动所述齿轮10转动，进而使所述板体7转动。

具体的，所述套管6顶部需要高出护口管顶部；

上述实施例在使用过程中，通过旋转手轮11，可带手轮下方的齿轮10转动，该齿轮10又可带动其他齿轮10转动，而每一齿轮10均可带动一板体7转动，板体转动过程中刮擦井孔孔壁，可简单快速的破除泥皮，当孔壁泥皮破除后，所述板体7还可转动至覆盖窗口，避免无泥皮保护的孔壁塌孔，也方便起拔套管6。

这里更理想的是所述手轮11可以设置沿径向的刻线，工作人员记住当所述板体7转动至覆盖窗口时刻线所在位置，就可以方便的将板体复位。

在另一实施例中，所述板体7侧边从上至下均匀间隔的设置有多个第一矩形齿，所述窗口侧边从上至下均匀间隔的设置有多个第二矩形齿，所述第二矩形齿与所述第一矩形齿互补。

上述实施例在使用过程中，板体的齿形边缘能够较好的切割井孔孔壁泥皮，当泥皮粘连在板体上时，板体旋转过程中，第一矩形齿和第二矩形齿相互交错就可打散粘连在板体上的泥皮，使用效果更好。

在另一实施例中，所述套管内壁沿径向设置有扶正定位板12，所述扶正定位板12沿所述套管6周向均匀间隔的设置有多个，当所述井管下入套管中时，多个扶正定位板抵接所述井管外壁，通过设置扶正定位板可减少扶正器的使用，同时所述扶正定位板也不阻碍滤料的填入。

在另一实施例中，滤料采用8～10mm的圆砾石，该尺寸的圆砾石既能过滤泥沙，又能保持较好的孔隙率让地下水流动。

在另一实施例中，洗井时出水含砂量小于1/50000则停止洗井，这样可以保证抽水设备正常运转，同时也不致使泥砂带出引起地层下沉。

在另一实施例中，所述滤水管外包覆有两层60目的尼龙滤网，这样能避免一些长条状的圆砾石或者泥砂封堵住滤水管的滤孔。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.一种盾构区间降水施工工法，其特征在于，包括：

步骤一、根据井位平面布置示意图测放井位；

步骤二、埋设护口管，护口管底插入原状土层中，护口管上部高出地面0.3～0.5m；

步骤三、安装钻机，确定井位后将钻机移动至井位，调直钻杆，让钻杆中心与井孔中心保持在一条直线上；

步骤四、钻进成孔，一径到底，钻进过程中采用黏土或膨润土制备泥浆护壁，防止塌孔，在钻至设计深度以后停钻，用清水置换井孔内泥水，并测定孔深、直径和倾斜度，确保孔底沉渣厚度小于300mm，满足孔深、直径和倾斜度要求之后撤掉钻机；

步骤五、下套管，所述套管外径与井孔孔径相同，所述套管上设置有用于破坏井孔孔壁泥皮的破壁组件，采用破壁组件破坏井孔孔壁泥皮；

步骤六；下井管，所述井管从上至下依次包括井壁管、滤水管和沉砂管，所述井壁管、滤水管和沉砂管均为成品钢筋混凝土管，且在下井管前连接成为一体，下井管时保证井管与井孔同轴，下井管后起拔护口管；

步骤七、向井管与套管间填滤料，投放滤料前将滤料冲洗干净，投放滤料时保持均匀连续，避免填料速度过快或不均造成井管偏移或滤料在井管与套管间架桥现象，滤料填至井孔口下1m时起拔套管，并继续投放滤料填充套管占用空间，再向井管与套管间填粘性土至井孔口；

步骤八、洗井，向井管内放入潜水泵进行试抽，检测出水中含砂量，不满足要求时提出潜水泵，再次洗井，直至出水含砂量满足要求为止；

步骤九、向井管内放入潜水泵进行抽水，直至达到设计降水深度。

2.如权利要求1所述的盾构区间降水施工工法，其特征在于，还包括：

步骤十、将井内水位降至最低，再将潜水泵提起，将井孔口以下0.5m深范围内井管用铁锤击破，露出外侧原状土层，向井底至井孔口6m以下范围内回填砂砾石料，井孔口以下6m至井孔口以下2m范围内回填C10混凝土，并用振捣器振捣密实，井孔口以下2m至井孔口范围内采用2％水泥土分层回填，封堵井口。

3.如权利要求1所述的盾构区间降水施工工法，其特征在于，所述套管壁上沿轴线方向镂空开设有长条状的窗口，所述窗口沿所述套管周向均匀间隔的设置有多个，所述破壁组件包括：多个板体，多个板体分别设置于多个窗口中，所述板体呈长条状且可覆盖所述窗口，所述板体顶部中心设有第一转轴，所述窗口顶部设有贯穿套管顶部的第一通孔，所述第一转轴穿过所述第一通孔延伸至套管顶部上方，所述板体底部中心设有与所述第一转轴同轴的第二转轴，所述窗口底部设有贯穿至套管底部的第二通孔，所述第二转轴穿设于所述第二通孔中，其中，每一所述第一转轴的顶端设置有齿轮，每一齿轮与相邻齿轮相互啮合，一齿轮顶部还设置有手轮，用以驱动所述齿轮转动，进而使所述板体转动。

4.如权利要求3所述的盾构区间降水施工工法，其特征在于，所述板体侧边从上至下均匀间隔的设置有多个第一矩形齿，所述窗口侧边从上至下均匀间隔的设置有多个第二矩形齿，所述第二矩形齿与所述第一矩形齿互补。

5.如权利要求3所述的盾构区间降水施工工法，其特征在于，所述套管内壁沿径向设置有扶正定位板，所述扶正定位板沿所述套管周向均匀间隔的设置有多个，当所述井管下入套管中时，多个扶正定位板抵接所述井管外壁。

6.如权利要求1所述的盾构区间降水施工工法，其特征在于，滤料采用8～10mm的圆砾石。

7.如权利要求1所述的盾构区间降水施工工法，其特征在于，洗井时出水含砂量小于1/50000则停止洗井。

8.如权利要求1所述的盾构区间降水施工工法，其特征在于，所述滤水管外包覆有两层60目的尼龙滤网。

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