水井泥浆护壁施工方案设计

水井泥浆护壁施工方案设计一、施工总体部署（一）施工目标本工程旨在通过泥浆护壁成孔工艺，完成深水井施工，确保成井质量满足设计出水量要求，含砂量≤1/200000，井管垂直度偏差≤1°，沉渣厚度≤30cm。施工周期控制在45天内，全流程执行《管井降水井施工技术规程》（T/LCH033-2025）相关标准。（二）施工区域划分作业区：设置钻机作业平台（10m×8m），采用C20混凝土硬化（厚度20cm），周边开挖排水沟（宽30cm×深40cm）。泥浆系统区：布置泥浆池（3m×4m×2m）、沉淀池（2m×3m×2m）及循环沟（宽50cm×深40cm），池体采用240mm砖墙砌筑，内侧抹20mm厚水泥砂浆防渗。材料堆放区：井管、滤料、黏土等材料分类堆放，场地硬化处理并设置防雨棚（高度3m）。二、施工准备（一）地质勘察勘察内容：采用地质雷达与钻探结合方式，查明含水层分布（埋深5-18m，厚度6-10m）、隔水层岩性（黏土层厚度≥3m）、地下水位（静止水位2.5-4.0m）及渗透系数（15-25m/d）。勘察点布置：按梅花形布设5个勘探孔，孔深超过设计井深5m，每个钻孔采取土样不少于6组，进行颗粒分析及渗透系数测定。（二）设备与材料准备主要设备配置反循环钻机（GPS-1500型）2台，最大钻深300m，扭矩18kN·m泥浆处理系统（ZJ-200型）1套，处理能力50m³/h，分离精度20μm潜水泵（QJ325-50/3型）4台，流量50m³/h，扬程36m，功率7.5kW测井仪（JGS-3型）1台，电阻率测量范围0.1-1000Ω·m混凝土搅拌机（JS500型）1台，搅拌能力0.5m³/批次材料规格井管材料：井壁管采用325×8mm无缝钢管（Q235B材质），滤水管为325×8mm桥式滤水管（开孔率18%），沉淀管为325×8mm实壁钢管（长度3m）滤料：含水层段选用5-10mm石英砂（不均匀系数≤2），止水段采用2-5mm膨润土球（膨胀系数≥250%）护壁材料：优质红黏土（塑性指数Ip≥17）、膨润土（蒙脱石含量≥70%）（三）技术准备编制施工组织设计及专项安全方案，进行图纸会审及技术交底。建立测量控制网，采用全站仪进行井位放线，误差控制在±50mm内。进行泥浆配合比试验，确定红黏土、膨润土及添加剂最佳掺量，确保泥浆黏度22-28s，比重1.15-1.25，胶体率≥90%。三、主要施工工艺流程（一）测量放线根据设计图纸，采用全站仪放出井位中心点，设置十字控制桩，桩体采用混凝土浇筑（尺寸30cm×30cm×50cm），并做好保护措施。井位偏差控制在±2cm内，复核无误后填写测量放线记录并报监理验收。（二）钻机就位与调试钻机按十字线就位，对位偏差≤2cm，机身水平度偏差≤0.5°。调直机架挺杆，检查钻杆垂直度，确保钻孔过程中不发生倾斜、移位现象。安装泥浆循环系统，连接进出浆管路，检查泵体及管路密封性。（三）泥浆护壁成孔开孔作业采用φ800mm三翼钻头，钻进压力80-120kPa，转速15-20r/min。初始钻进时，缓慢进尺（0.5m/h），待形成稳定孔壁后逐渐提高钻进速度（1-1.5m/h）。泥浆采用自然造浆，利用优质红黏土在钻进过程中形成护壁泥浆，必要时添加膨润土（掺量5-8%）及纯碱（掺量0.3-0.5%）调整性能。钻进过程控制每钻进5m测斜一次，采用测斜仪检测垂直度，偏差控制在≤0.5°/100m。遇卵石层或易塌地层时，降低钻进速度，提高泥浆比重至1.25-1.30，必要时投入黏土球（直径5-8cm）护壁。临近设计孔深时，减缓钻进速度，控制孔深；抵达设计标高后，用测绳测量孔深，沉渣厚度≤30cm。终孔验收孔深允许偏差±0.3m，孔径检测采用井径仪，连续3个测点偏差≤50mm。孔底沉渣采用空气吸泥法清理，压缩空气压力0.6-0.8MPa，吸泥管下入孔底0.5m处，直至沉渣厚度≤20cm。（四）井管安装井管预制与检验井管采用套管焊接连接，焊缝高度≥8mm，焊接完成后进行水压试验（压力0.6MPa，保压30min无渗漏）。滤水管滤网根据含水层砂粒粒径选择（中砂层选用100目，细砂层选用120目），滤网采用不锈钢材质，包裹两层并固定牢固。安装工艺采用双吊点起吊（吊点位置距管端1/4处），下放速度控制在0.5-1m/min，避免碰撞孔壁。每节井管设置3组扶正器（间距2m），确保井管居中，与孔壁间隙均匀。滤水管对准含水层中心，偏差≤0.5m，沉淀管底部距孔底预留50cm沉渣段。（五）填砾与止水填砾作业采用导管法连续填砾，导管下入距孔底0.5m处，随填砾过程缓慢提升导管，埋深始终≥1.5m。砾料粒径5-10mm，含泥量≤3%，填砾高度超过含水层顶板2m，实际填砾量与计算值偏差≤5%（计算式：V=π(R²-r²)H，其中R=0.4m，r=0.1625m）。止水施工止水段长度≥10m（地面下2-12m），采用膨润土球分层填筑，每层厚度50cm，注水捣实。顶部2m采用C25混凝土浇筑（水灰比0.55），插入Φ16钢筋（长度1m）与井管焊接固定。（六）洗井作业联合洗井工艺第一步：活塞洗井，行程1.5m，频率20次/min，持续至出水量稳定。第二步：空压机洗井，风压0.6MPa，风量8m³/min，反吹正洗交替进行。第三步：水泵洗井，逐步提水至设计流量，出水量达到设计值的90%以上。洗井标准累计出水量≥3倍井筒容积，水位恢复速度≤5cm/min。洗井后井水透明度≥30cm，含砂量≤1/200000。（七）抽水试验试验程序：进行稳定流抽水（3个落程：8m、12m、15m），每个落程稳定时间≥8h。观测频率：水位观测0-30min（5min/次），30-120min（15min/次）；流量测量采用电磁流量计（精度±0.5%），每30min记录一次。数据采集：同步测量水温、气温（每2h一次），每个落程取水样3次（初始、中期、稳定期），进行水质分析。（八）水泵安装泵体下入深度为动水位下5-8m，电缆固定每10m设电缆卡箍，扬水管采用法兰连接（橡胶垫片厚度6mm）。安装液位自动控制器（控制精度±5cm）及双电源切换装置（切换时间≤0.5s），配置数据采集终端（采集频率15min/次）。四、质量控制措施（一）过程检验成孔检验：孔径采用井径仪每5m检测一次，孔斜采用测斜仪全程监测，每10m记录；泥浆性能每班检测3次（比重、黏度、含砂率）。井管检验：核查钢管材质证明文件，焊缝进行UT探伤（合格率100%），滤水管开孔率抽样检测（抽样3%）。填砾验收：测量填砾高度，计算实际填砾量与理论值偏差，确保符合设计要求。（二）验收标准检验项目允许偏差检验方法井位坐标±50mm全站仪测量井管垂直度≤1°测斜仪滤料厚度-50mm井径仪出水量≥设计值95%流量计含砂量≤1/200000含砂量测定器五、安全与环保措施（一）安全防护用电安全：实行三级配电两级保护，接地电阻≤4Ω；水下电缆采用YJV22-1kV-4×16规格，漏电保护器动作电流≤30mA（0.1s动作）。高空作业：设置安全爬梯（踏步间距30cm），作业平台防护栏杆高度1.2m，安全带固定点承重≥15kN。设备安全：钻机安装防风缆绳（抗拉强度≥5t），定期检查钻杆连接丝扣磨损情况，磨损量超过10%立即更换。（二）环境保护泥浆处理：采用封闭式泥浆池（防渗膜厚度1.5mm），泥浆水经3级沉淀后回用（回用率≥80%），钻渣掺入3%水泥固化处理后外运。噪声控制：钻机设置隔音罩（降噪量≥25dB），夜间施工（22:00-6:00）噪声≤55dB，振动监测点距施工区30m（振幅≤0.1mm）。废水处理：施工废水经沉淀池处理后排放，pH值控制在6-9，悬浮物≤100mg/L。六、应急预案（一）孔壁坍塌处理立即提钻，投入2-3m³黏土球（直径5-8cm），采用Φ219mm套管跟进支护。重新成孔时提高泥浆比重至1.3，降低钻进速度（0.5m/h），加强孔斜监测。（二）井水含砂量超标停止抽水，补填5-10mm滤料（厚度1-2m），延长洗井时间≥24h。降低抽水速度（≤30m³/h），必要时更换更高目数滤网（细砂层采用150目）。（三）设备故障应急配备备用发电机（200kW）确保连续供电，潜水泵备用率100%（4台运行，4台备用）。关键配件（钻杆、钻头、电缆）库存≥3套，建立设备故障应急响应小组，30分钟内到达现场处理。七、工程验收（一）验收资料地质勘察报告（含6组土样检测数据）施工记录（成孔、下管、填砾影像资料）抽水试验报告（3个落程完整数据）水质检测报告（12项指标全分析）隐蔽工程验收记录（井管焊接、填砾、止水等）（二）验收流程施工单位自检→监理验收→第三方检测→业主验收验收合