南京钻深井施工方案

南京地区深水井施工综合技术方案一、工程概况与地质气候适应性分析本工程位于南京市玄武区，设计井深350米，井径360毫米，目标含水层为白垩系中风化砂岩裂隙水。场地地形属宁镇扬山地余脉，地面标高22.5-24.8米，表层覆盖2-5米素填土，其下为可塑状粉质粘土，含锰质结核，工程地质性能中等。根据地质勘察数据，地下15-22米为流塑状淤泥质粉质粘土，具高压缩性，需重点防范孔壁坍塌；35-68米为松散粉砂层，饱和状态下易发生管涌；85米以下进入强风化泥质砂岩，呈棕红色夹绿灰色，砂质结构，层状构造，岩芯较完整呈柱状，是主要的隔水层；180-260米为中风化灰岩，灰白色，角砾状结构，锤击声脆，裂隙发育带为主要取水层段。南京属北亚热带季风气候，施工需重点应对梅雨期（6月下旬至7月中旬）和夏季高温。历年最大日降水量达256.8毫米，最高气温43℃，冬季极端低温-14℃。施工周期安排需避开梅雨期，雨季施工时需配备每小时300立方米排水能力的应急设备。地下水对混凝土结构具微腐蚀性，井管需采用Q235B防腐钢管，接口处做三层环氧树脂涂层处理。二、施工准备阶段技术要点（一）场地布置与设备选型施工场区需平整至20米×15米作业面，采用300毫米厚级配砂石垫层+150毫米C20混凝土硬化，设置2%排水坡度。根据地层特性，选用SPJ-300型水文水井钻机，配套BW-250型泥浆泵（额定工作压力3.5MPa），配备Φ127毫米钻杆1200米，Φ300/219毫米双壁岩芯管。动力系统采用220kW柴油发电机组，确保电压稳定在380±5V。泥浆循环系统设置三级沉淀池（总容积50立方米），采用膨润土（蒙脱石含量≥75%）+纯碱（Na₂CO₃）+聚丙烯酰胺（分子量800万）配制钻井液，针对不同地层调整性能参数：松散粉砂层控制粘度28-32s，比重1.15-1.20g/cm³；基岩层粘度18-22s，比重1.05-1.10g/cm³。设置6米高钻塔，底部采用8点锚固，每点抗拔力不小于150kN。（二）技术准备与材料检验施工前编制详细的《钻井工程技术参数表》，明确各地层钻进压力、转速、泵量参数组合。对进场材料实施"三检制"：井管采用Φ273×8毫米螺旋缝焊接钢管，逐根进行水压试验（试验压力1.2MPa，保压30分钟无压降）；滤水管采用桥式滤水结构，开孔率23%，缠丝间隙1.5毫米，垫筋直径8毫米，经镀锌处理（锌层厚度≥85μm）；填砾选用2-4毫米石英砂，含泥量≤3%，不均匀系数K80=1.8。测量放线采用全站仪按二级导线精度建立控制网，井口定位误差≤50毫米。设置四等水准点，采用DS3水准仪进行高程测量，每50米井深校核一次。护口管选用Φ426×10毫米钢管，长度6米，埋入粘土层不少于3米，管周采用M10水泥砂浆封固，顶部高出地面300毫米，安装防护栏。三、钻进工艺分层控制标准（一）钻进参数动态调控覆盖层段（0-85米）素填土层：采用Φ300毫米三翼钻头，轻压慢转（钻压8-10kN，转速40-60r/min），泵量150-180L/min，泥浆比重1.25-1.30，粘度30-35s。每钻进0.5米提钻清渣，防止钻头泥包。淤泥质粘土层：改用Φ300毫米刮刀钻头，钻压降至5-6kN，转速60-80r/min，添加0.3%聚丙烯酰胺改善泥浆流型，控制失水量≤15mL/30min。安装孔口防喷装置，预防泥浆喷涌。粉砂层：启用双壁钻具，采用Φ273毫米牙轮钻头，实施"低泵压、快钻进"工艺（泵压1.2-1.5MPa，钻速1.2-1.5m/h），泥浆中加入2%钠基膨润土，形成5-8毫米厚泥皮。每30分钟测定一次井斜，顶角偏差控制在0.8°/100米内。基岩段（85-350米）强风化岩层：Φ219毫米金刚石复合片钻头，钻压12-15kN，转速180-220r/min，泵量200-250L/min，采用清水钻进，添加0.5%乳化剂润滑钻具。岩芯采取率要求≥85%，岩芯长度控制在0.8-1.2米/回次。中风化灰岩段：改用Φ190毫米孕镶金刚石钻头，钻压8-10kN，转速250-300r/min，泵压2.5-3.0MPa。当钻进至200米、230米、260米三个裂隙发育带时，降低转速至150r/min，采用"轻压慢磨"工艺，防止岩芯破碎。每50米进行声波测井，绘制岩层裂隙发育剖面图。（二）井身质量控制措施采用JDT-6A型陀螺测斜仪，每100米进行一次井斜测量，确保全井最大顶角偏差≤1.5°（350米井深累计偏差≤5.25米）。开孔时采用"三点吊锤"法对中，钻塔垂直度偏差≤0.1%。在150米深度处设置Φ273毫米技术套管，套管鞋坐入完整基岩不少于5米，环形空间注入水泥浆（水灰比0.5:1），采用注浆压力0.8MPa，稳压20分钟。四、井管安装与滤水结构施工（一）井管组合与下管工艺井管结构自下而上分为：沉砂管（Φ273×8毫米钢管，长度10米）、滤水管（Φ273×8毫米桥式滤水管，长度80米，对应180-260米含水层）、井壁管（Φ273×8毫米钢管，长度260米）。采用"自上而下"组合方式，每根井管两端加工60°坡口，采用E4303焊条焊接，焊缝高度≥8毫米，焊后进行20%超声波探伤检测。下管前进行"三查"：查孔深（实际孔深352.8米，超深2.8米）、查孔径（最小处295毫米，满足设计要求）、查沉渣（孔底沉渣厚度120毫米，采用空气吸泥法清理至≤50毫米）。换浆采用"稀浆置换法"，注入清水逐步将孔内泥浆比重降至1.05g/cm³，粘度18s，含砂量≤1%。下管采用25吨汽车吊，配备自动脱钩装置。井管每30米设置一组扶正器（三个呈120°分布），扶正器外径280毫米，采用ABS工程塑料制作。当井管下至200米深度时，需测量管内水位，若水位上升速度超过5m/h，立即停止下管，检查滤水管是否破损。（二）填砾与止水施工填砾采用"管外返水投砾法"，砾料经Φ10毫米筛网筛选后装入Φ159毫米灌注管，自滤水管底部开始均匀投放。填砾高度自180米至160米（超填20米），填砾速度控制在5-8m³/h，同时保持管内水位高于孔外水位2米以上。采用γ射线测井仪检测填砾密实度，发现空洞时采用高压水冲填处理。止水段位于85-100米强风化泥质砂岩层，采用"海带-水泥浆"复合止水工艺：先填入经水浸泡膨胀的干海带（厚度500毫米），再注入水泥浆（水灰比0.6:1，掺加3%膨胀剂），注浆管埋深100米，注浆压力1.2MPa，注浆量1.8m³。止水完成后72小时进行抽水试验，测定止水效果。五、洗井与抽水试验规程（一）多工艺联合洗井活塞洗井：采用Φ240毫米橡胶活塞，行程1.5米，往复频率20次/分钟，自下而上分段洗井。在含水层段每次上提速度≤0.5m/s，当返出水量达正常出水量的60%时，暂停30分钟，让裂隙水充分补给。空气压缩机洗井：选用9m³/min空压机，气管下至距孔底5米处，采用"间歇式"洗井（开30分钟，停15分钟），控制风压0.6-0.8MPa，风量6-8m³/min。洗井过程中监测水位恢复速度，当水位在停泵后30分钟内恢复至静水位的80%，视为洗井合格。化学洗井：对裂隙发育较差的220-240米段，注入10%盐酸溶液（用量8m³），浸泡12小时后用清水反循环冲洗，pH值恢复至6-8时停止。（二）抽水试验技术标准试验分三个降深段进行，降深值分别为3米、6米、9米（对应水位埋深12米、15米、18米）。采用SJ-600型深井潜水泵（额定流量80m³/h，扬程50米），配备XJ101-1型流量记录仪和投入式液位计（精度±1cm）。每个降深段稳定延续时间≥8小时，流量波动幅度≤5%。试验数据表明：静水位埋深9.2米，第一降深出水量52m³/h，水位恢复时间45分钟；第二降深出水量78m³/h，水位恢复时间72分钟；第三降深出水量95m³/h，水位恢复时间105分钟。单位涌水量2.8L/s·m，渗透系数3.2×10⁻³m/s，水质检测显示总硬度185mg/L，pH值7.2，符合《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2022）要求。六、全过程质量控制体系（一）关键工序控制点建立"三检制+第三方检测"质量管控模式，设置12个停止点验收：场地硬化验收（平整度≤5mm/2m，承载力≥150kPa）护口管安装（垂直度偏差≤0.5°，顶部高程误差±30mm）开孔钻进参数确认（钻压、转速、泵量符合地层要求）技术套管下入验收（水泥浆饱满度≥95%）井管焊接质量检测（焊缝无损检测合格率100%）填砾密实度检测（γ射线测井曲线均匀连续）止水效果检验（抽水试验无上层水混入）洗井质量验收（含砂量≤1/200000）抽水试验数据确认（单位涌水量偏差≤10%）水质检测报告（38项指标全部达标）井口装置安装（法兰水平度偏差≤1mm/m）工程竣工测量（井位坐标误差≤100mm）（二）质量通病防治措施针对南京地区常见施工问题，制定专项防治方案：孔斜超标：在100米、200米、300米处设置导向扶正器，采用"吊打"钻进工艺，钻具组合长径比控制在1:15以内。井管断裂：在下管过程中，吊点设置在距管端1/4管长处，采用"双吊点"起吊，避免单点受力产生弯曲应力。滤水管堵塞：填砾前用清水冲洗孔壁，去除泥皮，砾料采用"级配填砾法"，从粗到细分三次填入。七、安全生产专项保障措施（一）危险源辨识与控制根据地质条件辨识出7项重大危险源：高处坠落（钻塔作业）、物体打击（钻具吊装）、触电（临时用电）、坍塌（基坑开挖）、中毒（泥浆处理）、淹溺（暴雨积水）、中暑（高温作业）。针对每项危险源制定"五定"控制措施（定责任人、定措施、定资金、定时限、定预案）。临时用电采用TN-S接零保护系统，设置三级配电两级保护，钻机外壳接地电阻≤4Ω，配电箱安装浪涌保护器（Imax≥40kA）。泥浆池设置1.2米高防护栏杆，悬挂"当心坠落"警示牌，配备2套正压式呼吸器。高温季节实施"做两头、歇中间"工时制度（6:00-10:00，15:00-19:00），现场配备150L/h制冷量的移动空调和含盐清凉饮料。（二）应急处置预案编制《深水井施工应急预案》，组建20人应急小组，配备应急物资：柴油发电机（200kW）1台、应急水泵（300m³/h）2台、急救箱（含止血带、夹板等）2套、应急照明系统（连续照明≥12小时）。每月组织一次应急演练，重点训练暴雨引发孔壁坍塌的处置流程：立即启动应急排水系统，降低孔内水位；采用Φ127毫米钻杆快速下入孔内，形成临时护壁；注入速凝水泥浆（初凝时间≤30分钟），封闭坍塌段；待水泥浆强度达到设计值80%后，采用小口径钻头（Φ150毫米）扫孔恢复钻进。八、施工进度计划与管理采用Project软件编制四级进度计划体系，总工期45天，关键线路为：场地准备（3天）→开孔钻进（10天）→技术套管安装（5天）→基岩钻进（12天）→井管安装（3天）→洗井试验（7天）→竣工验收（5天）。设置3个关键里程碑节点：100米套管下入（第15天）、含水层揭露（第25天）、抽水试验完成（第40天）。实行"周调度、日碰头"进度管理制度，采用BIM技术进行4D进度模拟，当实际进度滞后计划5%时，启用备用钻机（SPJ-200型）进行平行作业。资源配置保障：储备3套备用钻具、200米井管、50m³砾料，确保不因材料短缺影响进度。九、环境保护与文明施工施工场地设置6米高围挡（顶部安装喷淋系统），出入口设置洗车平台（含三级沉淀池），车辆冲洗用水经处理后回用率达80%。钻井泥浆采用"泥浆脱水机+干化处理"工艺，干泥饼含水率≤30%，交由有资质单位外运处置。施工噪声控制在昼间≤70dB、夜间≤55dB，对高噪声设备（钻机、空压机）安装隔音罩，夜间22:00至