河床反向渗滤取水渗滤孔施工技术研究

河床反向渗滤取水渗滤孔施工技术研究

夏鹏石立国

夏鹏石立国（中建二局西南分公司重庆400021）

【摘要】本文以重庆市东阳水厂工程渗滤孔施工为实例，介绍了渗滤取水工程中渗滤孔的施工工艺、施工要点，以及施工过程中注意事项和应急措施。

【关键词】渗滤取水；渗滤孔施工；施工工艺；应急措施

河床反向渗滤取水是通过在集水竖井中抽水与河水产生水位降，由于压力传导作用，河水水位与竖井位之间产生压力差，河床底部砂卵石层内形成低压区，诱使河水下渗，穿过滤床表层滤膜、砂卵石层和特制过滤器后进入汇水硐室，在由平巷汇集到竖井的一种取水工艺。

1.工程概况

重庆市东阳水厂工程位于重庆市北碚区蚕种场北I级阶地前缘，取水滤床区选建于靠近西岸的嘉陵江江心滩，该滤床区西北角有深槽。竖井、平巷及集水硐室构建于基岩层。基岩为泥岩、砂岩不等厚互层，裂隙水、孔隙水发育施工排水量大。

渗滤取水孔结构设计：渗滤取水孔群分别设于6座硐室内，共140个取水孔，开孔口径为φ168，孔身口径φ130，孔始端设置钢塑PE管护壁，孔终端（砂卵石层底部）安置ZH-1“置换型过滤器”，孔身长度30—60m不等，单孔取水量200～500m3/d不等，实现总取水量不低于30000m3/d设计取水量。

2.施工工艺：

预埋孔口管→钻机定位→钻机钻进→安装特制过滤器→检验、试验→封孔。

在取水硐室采用MGJ－50钻机按设计取孔位置沿渗滤孔设计方位、角度在岩石上钻直径Φ219，深度1.5～3.0m不等的裸孔，再用事先制作好的钢塑管放入孔中，其中心线必须与设计孔的中心线重合或平行，最后用膨胀性水泥浆从管口封闭，一般沿孔壁管外形状、间隙压入或注入后封闭即可。

砂、卵、砾石层采用同步跟管钻进一次置入过滤器的方法，金钢石钻进，选用孕镶钻头，钻进参数转数≥500转/分，压力控制在2000~5000kN，配套钻具配扩孔器，钻进时不得中断冲洗液，以防止烧钻。潜孔锤钻进，钻机转数控制在30转/分以内，孔深超20m应加导向扶正器，防止斜孔。

（1）钻机定位定向

孔口管安装后、正式的取水钻探前，钻机复位并根据设计的钻孔方位和角度采用地质罗盘调整、校正钻机和桅杆。若孔口管出现误差，则必须进行孔身段纠正。

（2）钻进导向

由于受钻具长度限制，一般要求钻进5~7m后开始加置导向器，孔深30米内加一个、30~50m加两个。

取水钻进工艺一般为气动潜孔锤于孔端主动冲击、刻削、领进，钻机电动加压于钻杆并跟进，气动、电动协调同步进行，其间由导气钻杆联结。为避免孔身钻进受岩层节理面、结构面的影响，造成钢质合金钻杆抗挠性降低孔身段走向产生偏差，要求孔身段钻进必须进行钻探导向。

（3）钻进施工参数

渗滤孔的施工参数是根据综合地质钻探、勘察的相关数据，经反复设计计算得来的，但由于地质条件的不确定性和勘察精度影响，实际施工出来的数据与设计参数可能存在有一定的差别。施工中必须及时将孔身段有关的施工数据（方位角、仰角、孔身段的长度等）报告设计方，在设计方进行复核计算后，再确定过滤器安装长度。

3.置换式过滤器安装

1）过滤器的安装

因取水条件的特殊要求和置换型过滤器的特别设计，该过滤器必须是随钻进进程同步安装到位。当钻身进入强风化层地界底界附近，退出钻具，待检测孔斜、孔深、标定了基岩出水裂隙部位等后，即可安装取水过滤器。按设计的过滤器长度一次性配置，前置一次性主动钻头、后置导向尾管，钻杆反丝联结头通过过滤器与前孔锤、主动钻头联结，传递钻进动力。

过滤器安装钻进压力参数、振冲声音和水量明显变化，同时见孔内有不同于岩屑的淤泥或细砂物质（持续数分钟）随水流出，可判断为刚击穿基岩面。至基岩面起算，继续钻进的深度即为拟安装已配装过滤器的长度。待到位后，反向旋转即可退出潜孔锤、钻杆，主动钻头、后置导向尾管和过滤器作为取水设施留置于孔内，至此单孔成孔钻探结束。在退出钻具的过程中，观察出水的混浊度变化，待孔内护壁管完成安装并出清水时，用孔口控制器或盲板进行封孔处理。

从钻孔击穿基岩面——过滤器安装钻进——退出钻具放水——护壁管安装——水清封孔这一系列过程，持续时间应在24小时内。

2）护壁管安装

过滤器安装完成，在根据基岩段孔身长度、24小时内进行护壁导流管材的安装。

护壁导流管设计为PE管，安装前必须分段（不小于5米）于管周缠绕干麻丝固定、封堵管外来水和保护孔壁，各分管通过对接管进行连接。

3）孔口控制器安装

待孔内涌水经观测为水清砂净（或必须的水质分析取样），单孔水量测定后，即可安装孔口特制阀门，与地面的联结管道可在取水孔全部完成后统一安装。至此，单孔取水施工全部结束。

4.钻进应急措施

当发现过头钻进时，立即停钻，切忌急于处置，应按下述要求和措施进行操作：

1）检查排水泵组及备用泵组工作和性能状态，必须保证其良好状态和有足够备用（可能增加的用水量达2000方/日.孔或更大，若多台钻机同时作业还应加大，其备用排水能力应当更充分）；

2）在孔内预置便于应急操作的封堵盲板和各种辅助设施；检查沉砂设施，以防过量涌砂未经拦截而直接进入竖井内损坏排水泵组；安排有丰富经验的钻探技术人员进行具体操作。推钻时，切忌过载强进、强退，应在气动振冲的同时由电动耐心地试探性的顶进、后退，直到完全松动、自由。

3）钻具近退至孔口时，必须暂停退出，操作孔口封堵的人员所有准备工作就位，当钻具退出孔口后的最短时间内，必须用盲板将孔口封上。

4）若因故未能有效控制孔口，造成与江河水穿通后巷内逐渐充水、设备被砂砾石掩埋，人员不必惊慌，必要时可在项目经理指挥下有序撤离。

5.结束语

渗滤取水工程利用大自然自我净化功能，取不同污染程度的江河水，求取洁净水的低投资、低运行成本、高收益、节约占地、无污染、环保型高科技取净水技术，在我国重庆、四川、湖北、湖南等地被广泛运用，运行效果良好。

【参考文献】

[1]李晓,杨立中,魏民《天然河床渗滤水水质特征及净化机理研究》[J].矿物岩石,2004,24(4):111-114.

[2]陈台智《开拓供水新领域?施工天然滤床渗流井取水工程》[J].探矿工程,1995(1):11-13.

作者简介：夏鹏（1981.8--），男，助理工程师，中建二局西南分公司工程管理部

石立国（1971.10-），男，高级工程师，中建二局西南分公司副总工程师