非開挖深水井施工綜合技術(shù)方案一、工程概況1.1項(xiàng)目背景與目標(biāo)本工程為非開挖深水井施工項(xiàng)目，旨在通過(guò)先進(jìn)的非開挖技術(shù)，在地表干擾最小的前提下完成深井建設(shè)。項(xiàng)目設(shè)計(jì)井深300米，直徑800毫米，目標(biāo)含水層為地下200-250米的砂巖裂隙水層，預(yù)計(jì)出水量≥50m3/h，水質(zhì)需達(dá)到《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。施工區(qū)域位于城市建成區(qū)邊緣，周邊存在既有地下管線（燃?xì)?、電力、通信）及建筑物基礎(chǔ)，需嚴(yán)格控制地表沉降≤30mm。1.2地質(zhì)條件分析根據(jù)前期勘察數(shù)據(jù)，施工區(qū)域地質(zhì)剖面自地表向下依次為：0-15m：素填土及粉質(zhì)黏土層，松散易坍塌15-60m：中砂層，含少量卵石，滲透系數(shù)1.2×10?3m/s60-120m：泥巖層，完整性較好，RQD值75%120-200m：石灰?guī)r，局部發(fā)育溶洞（最大直徑1.5m）200-300m：砂巖裂隙含水層，裂隙率8-12%地下水位埋深8m，靜止水位標(biāo)高12.5m，對(duì)鉆井液密度控制要求嚴(yán)格。二、施工總體部署2.1施工流程規(guī)劃采用"地質(zhì)勘察→導(dǎo)向鉆進(jìn)→擴(kuò)孔成井→井管安裝→洗井測(cè)試"的五階段施工法，總工期控制在45天內(nèi)。關(guān)鍵線路為：設(shè)備進(jìn)場(chǎng)調(diào)試（3d）→先導(dǎo)孔施工（7d）→分級(jí)擴(kuò)孔（10d）→井管安裝（5d）→洗井及抽水試驗(yàn)（15d）→驗(yàn)收移交（5d）。2.2設(shè)備配置方案設(shè)備類型規(guī)格型號(hào)數(shù)量主要參數(shù)水平定向鉆機(jī)XZ32001臺(tái)最大扭矩320kN·m，推拉力4000kN泥漿循環(huán)系統(tǒng)3PNL型泥漿泵2臺(tái)流量250m3/h，揚(yáng)程80m導(dǎo)向系統(tǒng)慣性陀螺儀+地面信標(biāo)1套定位精度±50mm/300m擴(kuò)孔鉆頭Φ300-800mm分級(jí)擴(kuò)孔器5套錐形牙輪結(jié)構(gòu)，合金齒硬度HRC65井管焊接設(shè)備逆變式電弧焊機(jī)2臺(tái)輸出電流315A，負(fù)載持續(xù)率60%洗井設(shè)備空氣壓縮機(jī)+射流泵1套排氣量20m3/min，工作壓力1.2MPa2.3材料準(zhǔn)備計(jì)劃井管材料：Φ325×8mm螺旋鋼管（Q235B材質(zhì)），其中濾水管段采用橋式濾水結(jié)構(gòu)，濾網(wǎng)為30目不銹鋼編織網(wǎng)護(hù)壁材料：鈉基膨潤(rùn)土（造漿率≥18m3/t）、聚丙烯酰胺（分子量800萬(wàn)）止水材料：膨脹橡膠止水環(huán)（邵氏硬度60±5）、速凝水泥（初凝≤15min）填礫材料：Φ5-8mm石英砂（含泥量＜3%，不均勻系數(shù)Cu＜2）三、關(guān)鍵施工技術(shù)3.1導(dǎo)向鉆進(jìn)施工采用"雙角度復(fù)合導(dǎo)向"工藝，先導(dǎo)孔施工步驟：孔口準(zhǔn)備：開挖3m×4m工作坑，澆筑C20混凝土基礎(chǔ)（厚300mm），安裝導(dǎo)向機(jī)架（水平度偏差≤0.5°）初始造斜：采用15°/3m的造斜率鉆進(jìn)至20m深度，進(jìn)入穩(wěn)定巖層后調(diào)整為0°頂角實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：每5m進(jìn)行一次姿態(tài)測(cè)量，通過(guò)地面信標(biāo)系統(tǒng)校正陀螺儀數(shù)據(jù)，確保軌跡偏差≤1%孔深巖屑處理：采用正循環(huán)泥漿系統(tǒng)，泥漿密度控制在1.05-1.15g/cm3，黏度22-28s（漏斗黏度）3.2分級(jí)擴(kuò)孔工藝實(shí)施"漸進(jìn)式擴(kuò)孔"方案，分五級(jí)完成孔徑擴(kuò)大：一級(jí)擴(kuò)孔：Φ300mm牙輪鉆頭，轉(zhuǎn)速60r/min，進(jìn)尺速度0.8-1.2m/h二級(jí)擴(kuò)孔：Φ450mm，轉(zhuǎn)速45r/min，同步注入膨潤(rùn)土泥漿（摻加2%純堿）三級(jí)擴(kuò)孔：Φ600mm，安裝扶正器，控制擴(kuò)孔器跳動(dòng)量≤50mm四級(jí)擴(kuò)孔：Φ700mm，采用雙擴(kuò)孔器串聯(lián)結(jié)構(gòu)五級(jí)擴(kuò)孔：Φ800mm，配合reamer-hone修整孔壁，確保孔壁不圓度≤3%擴(kuò)孔過(guò)程中每20m取樣分析巖屑成分，當(dāng)發(fā)現(xiàn)巖屑中含泥量＞15%時(shí)，立即調(diào)整泥漿配比（增加PHP降濾失劑0.1%）。3.3井管安裝技術(shù)井管組合采用"三段式"結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：上部（0-100m）：實(shí)壁鋼管，外壁焊接止水環(huán)（間距5m）中部（100-200m）：過(guò)渡段，采用半濾水結(jié)構(gòu)下部（200-300m）：全斷面橋式濾水管，外包雙層濾網(wǎng)（內(nèi)層30目+外層10目）安裝工藝要點(diǎn)：井管預(yù)制：地面分段焊接（每段6m），焊縫進(jìn)行100%UT探傷吊裝系統(tǒng)：采用25t汽車吊配合專用吊具，起吊速度控制在0.5m/s居中定位：每15m安裝彈性扶正器（直徑780mm），保證環(huán)形間隙均勻回填工藝：濾水管段填充Φ5-8mm石英砂，止水段采用速凝水泥+膨潤(rùn)土球（配比1:2）分層回填（每層2m搗實(shí)）3.4洗井及測(cè)試采用"聯(lián)合洗井法"清除孔內(nèi)沉渣：初步洗井：空氣壓縮機(jī)洗井（工作壓力0.8MPa），持續(xù)48h至返水含砂量＜1/50000精細(xì)洗井：活塞洗井（行程1.5m，頻率20次/min），分段清洗（每50m為一單元）抽水試驗(yàn)：進(jìn)行三次降深測(cè)試（降深值分別為5m、10m、15m），每次穩(wěn)定延續(xù)時(shí)間≥8h，采集流量、水位、水溫、水質(zhì)數(shù)據(jù)。四、質(zhì)量控制措施4.1關(guān)鍵質(zhì)量控制點(diǎn)控制項(xiàng)目允許偏差檢測(cè)方法頻次孔斜度≤1°/100m測(cè)斜儀每50m一次井管垂直度≤0.5°鉛錘法全井段濾料回填密實(shí)度≥95%物探雷達(dá)分段檢測(cè)出水量≥50m3/h容積法連續(xù)3次含砂量≤1/200000沉砂瓶每2h一次4.2特殊地層處理方案溶洞地層：采用"超前探測(cè)+注漿填充"工藝，當(dāng)鉆進(jìn)至溶洞頂1m時(shí)，注入水泥-水玻璃雙液漿（水灰比1:1，凝膠時(shí)間30-60s）裂隙發(fā)育段：提高鉆井液黏度至30s，加入0.5%纖維素抑制水化膨脹松散砂層：采用跟管鉆進(jìn)（Φ273mm套管），套管靴嵌入基巖≥1.5m五、安全文明施工5.1安全防護(hù)體系人員防護(hù)：強(qiáng)制佩戴安全帽、防砸鞋、防塵口罩（N95級(jí)）高空作業(yè)（＞2m）設(shè)置雙鉤安全帶及安全母繩特種作業(yè)人員持證上崗，崗前安全技術(shù)交底（留存影像記錄）設(shè)備安全：鉆機(jī)設(shè)置防傾覆監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（傾角報(bào)警值3°）泥漿循環(huán)系統(tǒng)安裝漏電保護(hù)器（動(dòng)作電流30mA）高壓管路每100h進(jìn)行壓力測(cè)試（試驗(yàn)壓力1.5倍工作壓力）5.2應(yīng)急預(yù)案針對(duì)可能發(fā)生的突發(fā)事件制定專項(xiàng)預(yù)案：孔內(nèi)坍塌：儲(chǔ)備20m3應(yīng)急注漿材料（水泥、水玻璃），配置備用泥漿泵井噴預(yù)防：井口安裝防噴器組（額定工作壓力2.5MPa），儲(chǔ)備加重鉆井液（密度1.8g/cm3）管線損壞：提前采用RD8000管線探測(cè)儀定位，施工期間設(shè)置24h監(jiān)測(cè)點(diǎn)（沉降觀測(cè)頻率1次/2h）5.3環(huán)境保護(hù)措施施工廢水處理：三級(jí)沉淀池（總?cè)莘e50m3）+壓濾機(jī)脫水，泥餅含水率≤60%后外運(yùn)噪聲控制：鉆機(jī)安裝隔音罩（降噪量≥25dB），夜間施工噪聲≤55dB（敏感點(diǎn)監(jiān)測(cè)）揚(yáng)塵治理：場(chǎng)區(qū)主要道路硬化（C15混凝土100mm厚），安裝霧炮機(jī)（覆蓋半徑30m）六、施工進(jìn)度計(jì)劃6.1橫道圖計(jì)劃（關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)控制）D3：完成地下管線探測(cè)及遷改協(xié)調(diào)D10：先導(dǎo)孔施工至設(shè)計(jì)深度D20：完成Φ800mm終孔擴(kuò)孔D25：井管安裝及濾料回填完成D40：洗井達(dá)到設(shè)計(jì)出水量D45：通過(guò)第三方驗(yàn)收6.2資源保障勞動(dòng)力配置：項(xiàng)目經(jīng)理1人、技術(shù)負(fù)責(zé)人1人、安全員2人、鉆機(jī)操作工6人、輔助工8人，實(shí)行三班制作業(yè)材料儲(chǔ)備：膨潤(rùn)土30t、井管320m、濾料50m3（現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)備量滿足7d連續(xù)施工需求）備用設(shè)備：配置1臺(tái)200kW柴油發(fā)電機(jī)應(yīng)對(duì)停電，泥漿泵備用率100%七、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)與流程7.1驗(yàn)收內(nèi)容成井質(zhì)量：井身結(jié)構(gòu)完整性（井徑、垂直度檢測(cè)）井管安裝質(zhì)量（焊縫檢測(cè)、居中度）止水效果（抽水試驗(yàn)期間水位觀測(cè)）出水性能：穩(wěn)定出水量（連續(xù)72h觀測(cè)）水質(zhì)全分析（檢測(cè)35項(xiàng)指標(biāo)）含砂量測(cè)定（連續(xù)取樣10次）7.2資料移交清單竣工圖（井身結(jié)構(gòu)圖、地質(zhì)柱狀圖）施工記錄（鉆進(jìn)日志、泥漿性能參數(shù)）檢測(cè)報(bào)告（井斜測(cè)量、水質(zhì)分析、承載力測(cè)試）設(shè)備合格證及操作手冊(cè)八、技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用8.1智能化施工技術(shù)采用BIM+GIS技術(shù)進(jìn)行施工過(guò)程模擬，提前規(guī)避管線沖突點(diǎn)3處應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)采集鉆進(jìn)參數(shù)（扭矩、推力、轉(zhuǎn)速）并自動(dòng)生成趨勢(shì)曲線引入AI輔助決策系統(tǒng)，根據(jù)巖屑圖像自動(dòng)識(shí)別地層變化，準(zhǔn)確率達(dá)85%8.2綠色施工技術(shù)鉆井液循環(huán)利用率提升至90%（傳統(tǒng)工藝約60%）采用可降解鉆