第四章水工程构筑物施工ppt课件.ppt

第4章 水工程构筑施工,第四章 水工程构筑物施工,第一节 现浇钢筋混凝土水池施工第二节 装配式预应力钢筋混凝土水池施工第三节 沉井施工第四节 地下水取水构筑物管井施工第五节 江河取水构筑物浮运沉箱法施工,现浇钢筋混凝土水池施工现场,第一节 现浇钢筋混凝土水池施工,一、提高水池混凝土防水性的措施浇筑水池结构的混凝土常采用外加剂防水混凝土和普通防水混凝土，以提高防水性能。外加剂防水混凝土：用掺入适量外加剂方法，改善混凝土内部组织结构，以增加密实性来提高抗渗性的混凝土。普通防水混凝土：在普通混凝土骨料级配的基础上，以调整和控制配合比的方法，提高自身密实度和抗渗性的一种混凝土。混凝土为非均质性材料，内部有许多大小不等以及彼此联通的孔隙。普通防水混凝土是一种富砂浆混凝土，用一定数量和质量的砂浆在粗骨料周围形成一定浓度的良好的砂浆包裹层。,第一节 现浇钢筋混凝土水池施工,普通防水混凝土在施工中应注意如下问题：选择合适的配合比。水灰比。一般以0.50.6较为适宜。水泥用量。不小于320kg/m3，水泥标号不宜低于425号。砂率。以3540为宜。灰砂比。应在1212.5范围。坍落度。以35cm为宜。改善施工条件，精心组织施工。搅拌：采用机械搅拌，搅拌时间120s。运输：常温下应在半小时内运至浇筑地点。浇筑和振捣：分层浇筑，每层厚度不宜超过3040cm，相邻两层浇筑时间间隔不应超过2h。养护：混凝土浇筑达到终凝(一般为46h)即应覆盖，浇水湿润养护不应少于14d。不宜过早拆除模板。拆模时应使混凝土表面温度与环境温度之差不超过15，以防产生裂缝。,第一节 现浇钢筋混凝土水池施工,作好施工排水工作。在有地下水地区修建水池结构工程，必须作好排水工作，以保证地基土壤不被扰动，使水池不因地基沉陷而发生裂缝。施工排水须在整个施工期间不间断进行，防止因地下水上升而发生水池底板裂缝。,第一节 现浇钢筋混凝土水池施工,二、混凝土构筑物的整体浇筑贮水、水处理和泵房等地下或半地下钢筋混凝土构筑物特点是：构件断面较薄，有的面积较大且有一定深度，钢筋一般较密；要求具有高抗渗性和良好的整体性，需要采取连续浇筑。对于面积较小、深度较浅的构筑物，可将池底和池壁一次浇筑完毕。面积较大而又深的水池和泵房地坑，应将底板和池壁分开浇筑。混凝土底板的浇筑运输：地下或半地下构筑物平底板浇筑时，混凝土的垂直和水平运输可以采用多种方案。混凝土泵车，塔式起重机、桅杆起重机等。,第一节 现浇钢筋混凝土水池施工,第一节 现浇钢筋混凝土水池施工,混凝土底板的浇筑（方法）池底分平底和锥底两种。锥形底板从中央均匀向四周浇筑。为了控制水池底板、管道基础等浇筑厚度，应设置高程标桩，混凝土表面与标桩顶取平；或设置高程线控制。混凝土底板的浇筑（方式)混凝土在硬化过程中会发生干缩。如果混凝土四周有约束，就会对混凝土产生拉应力，应进行分块浇筑要限制同时浇灌的面积，而且各块面积要间隔浇筑。块间设伸缩缝,宽约1.52cm，木板预留，收缩基本完成后，缝内填入膨胀水泥或沥青玛蹄脂。,第一节 现浇钢筋混凝土水池施工,混凝土板的振捣方式用平板式或插入式振动器捣固。平板式振动器的有效振捣深度一般为20cm。两次振捣点之间应有35cm搭接。振捣时间与混凝土稠度有关。混凝土内气泡不再上升，骨料不再显著下沉，表面出现一层均匀水泥砂浆时，振捣就可停止。底板混凝土振捣后，用拍杠或抹子将表面压实找平。,第一节 现浇钢筋混凝土水池施工,第一节 现浇钢筋混凝土水池施工,第一节 现浇钢筋混凝土水池施工,第一节 现浇钢筋混凝土水池施工,混凝土池壁的浇筑为避免施工缝，混凝土池壁一般采用连续浇筑。在池壁的垂直方向分层浇筑。每个分层称为施工层。相邻两层时间间隔初凝时间一般情况下，池壁模板是先设一侧，另一侧随着混凝土浇筑高度而向上支设。钢筋的绑扎、脚手架的搭设也随着浇筑而向上进行（图4-5）。为使各工序进行平行作业，应将池壁分成若干施工段。,池壁混凝土应分层浇筑完成，每层混凝土的浇筑厚度不应超过400mm。每层混凝土的浇筑间歇时间不宜大于1h。用溜筒浇筑混凝土的落下高度（从溜嘴）不大于2m。插入式振动器的移位间距不大于300mm，振捣棒要插入到下一层混凝土内50100mm，使下一层未凝固混凝土受到二次振动。池壁的混凝土浇到顶部应停1h，待混凝土下沉后再作二次振动，消除因沉降而产生的顶部裂缝。浇筑后的混凝土应及时覆盖和洒水养护。,第一节 现浇钢筋混凝土水池施工,第一节 现浇钢筋混凝土水池施工,二、构筑物严密性试验渗水检验：通过满水试验，检查构筑物渗漏量和表面渗漏严密性检验：消化池进行闭气试验。1、满水试验：,满水试验是按照构筑物工作状态检查构筑物的渗漏量和表面渗漏是否满足要求的功能性试验。,试验条件：满水试验不应在雨天进行；池体的混凝土或砖石砌体的砂浆已达到设计强度；现浇钢筋混凝土水池的防水层、防腐层施工以及回填土之前进行试验；装配式预应力混凝土水池在施加预应力以后，保护层喷涂以前；砖砌水池在防水层施工以后；石砌水池在勾缝以后。,第一节 现浇钢筋混凝土水池施工,第一节 现浇钢筋混凝土水池施工,满水试验方法充水：分三次充水，每次1/3，速度2m/d，间隔24h。水位检测：水位测针精度1/10mm，间隔24h蒸发量测定：无盖水池时测蒸发量水池的渗水量测定：2L/m2浸湿面积，24h,g渗水量(L/m2d)；A1水池水面面积(m2)；A2水池浸湿总面积(m2)；E1水池水位测针初读数(mm)；,E2测读E1后24h，水池水位测针读数(mm)；e1测读E1时蒸发水箱水位测针初读数(mm)；e2测读E2时蒸发水箱水位测针读数(mm)。,2、闭气试验闭气试验是观察24h前后的池内压力降。按规定；消化池24h压力降不得大于0.2倍试验压力。P池内气压降(daPa)；Pdl池内气压初读数(daPa)；Pd2池内气压末读数(daPa)；Pal测量Pd1时的大气压力值(daPa)；Pa2测量Pd2时的大气压力值(daPa)；t1测量Pdl时的池内温度()；t2测量Pd2时的池内温度()。一般试验压力是工作压力的1.5倍。,第一节 现浇钢筋混凝土水池施工,第二节 装配式预应力钢筋混凝土水池施工,原理：在荷载作用之前，先对混凝土预加压力，产生人为的应力状态，它所产生的预压应力抵消了由荷载所引起的大部分或全部拉应力，致使构件在使用时拉应力显著减少或不出现拉应力。布筋：预应力钢筋混凝土中预应力钢筋主要沿环向布置，有时也在垂直方向施加预应力钢筋。施工方法：预应力钢筋混凝土的主要有：先张法和后张法。,案例：承德市污水处理工程污水处理厂（沉淀池）概况：承德市污水处理工程-体外预应力工程，污水处理厂沉淀池底板现浇，壁板为预制结构装配体外无粘结预应力结构体系。此沉淀池壁板圆周较长，故在壁板中每一水平面均采用了两根无粘结预应力配筋。全部预应力筋采用1850级直径15.24mm的高强低松弛钢绞线，锚具采用单孔斜夹片式，预应力筋采用两端张拉。,第二节 装配式预应力钢筋混凝土水池施工,预应力钢绞线,预应力钢绞线,第二节 装配式预应力钢筋混凝土水池施工,张拉力控制,预应力张拉完成,预应力未张拉,预应力张拉,张拉千斤顶,控制压力表,第二节 装配式预应力钢筋混凝土水池施工,先 张 法,第二节 装配式预应力钢筋混凝土水池施工,后 张 法在构件或块体上直接张拉预应力钢筋，不需要专门的台座。,第二节 装配式预应力钢筋混凝土水池施工,一、壁板的构造与制作池壁板的结构形式一般有两种，池壁板安插在底板外周槽口内。一种是两壁板之间有搭接钢筋；另一种是两壁板之间无搭接钢筋。,第二节 装配式预应力钢筋混凝土水池施工,缠绕预应力钢丝时，须在池壁外侧留设锚固柱、锚固肋或锚固槽，安装锚固夹具，固定预应力钢丝。,第二节 装配式预应力钢筋混凝土水池施工,壁板接缝应牢固和严密。壁板与池底间连接，先填里侧填料，预张应力后，再填外侧填料。在壁板顶浇筑圈梁，顶板搁置在圈梁上，提高水池结构抗震能力。,第二节 装配式预应力钢筋混凝土水池施工,二、装配式水池的构件吊装吊装顺序可按选定的机械性能而定。通常有两种吊装顺序：一种是连续吊装柱、梁、盖板，由中心向外进展，然后吊装壁板；另一种是依次分别吊完柱、梁、壁板后再吊装顶盖板构件吊装校正后用水泥砂浆连接或预埋件焊接。采用焊接可提高结构的整体性及抗震性，而且不需设临时支撑。吊装前，在底板槽口外侧弧形尺宽度的距离弹墨线。吊装时，弧线尺寸外边贴墨线，内侧贴池底,第二节 装配式预应力钢筋混凝土水池施工,三、壁板环向预加应力当壁板接缝浇筑的混凝土强度达到设计强度70%后开始。钢筋采用普通钢筋或高强钢筋（碳索钢筋）。普通钢筋在张拉前作冷拉处理。冷拉采用双控:用冷拉应力控制钢筋不均匀的张拉应力误差；用钢筋伸长率控制钢筋脆性。一般冷拉控制应力520530MPa，延伸率为3.23.6%，不超过5%，不小于2%。预应力钢筋张拉方法：电热张拉法（不连续配筋）和绕丝张拉法（连续配筋）,第二节 装配式预应力钢筋混凝土水池施工,第二节 装配式预应力钢筋混凝土水池施工,1、电热法张拉（不连续张拉）电张拉原理：将钢筋通电，使温度升高，长度延伸到一定程度，将两端固定。当撤去电源，钢筋冷却后，便产生了温度应力。照此方法可进行24次。预应力钢筋构造一般采用不连续钢筋，即将钢筋一根一根地在池壁上张拉，每根之间靠锚具连接。为了减少相邻钢筋锚具松动影响，采用上下两圈钢筋锚具相错排列。连接锚具具有螺丝杆、墩粗头、帮条端及其他类锚具,第二节 装配式预应力钢筋混凝土水池施工,施工要点在通电均匀，但钢筋表面温度散失各向不同，造成每圈各段钢筋的锚固夹具螺丝拧动是受力将不均匀。因此，在整圈、分段一次张拉钢筋时，控制每圈钢筋同速张拉张拉时采用导线夹具。通电后，采用预热、张拉、在预热、再张拉的带电张拉操作。为控制呆断电前不致因急速降温而立即建立应力，出现池壁摩阻的现象，因继续通电23min，并检测钢筋位置。调整准确。,张拉顺序采用如图。相邻两排的锚固位置应错开，并在锚固槽（柱）相交处的钢筋做绝缘处理，电热温度不应超过350摄氏度。可采用整圈、分段一次张拉，也可采用整圈、分段依次张拉。,2、绕丝张拉基本原理：绕丝机在池壁转动，由于连续的钢丝缠绕，使池壁混凝土结构向内产生压力而形成预应力。由于钢丝盘与链轮为同一轴转动，但是，绕丝盘的周长l1略小于大链轮的周长l2，当大链轮自转一周后；绕丝盘尚未自转一周，亦即大链轮所放出的链条长度略长于缠丝盘放出的长度，这样钢丝就被拉长ll1-l2。两者长度差是钢丝产生预应力。缠丝钢筋直径为35mm，张拉应力可达150200N/mm2。绕丝机工作：可由上向下或相反方向绕圈。缠丝机行走速度约为23.5m/min，回转小车行走速度约为31.6m/min。池壁两端不能用绕丝机缠绕的部位，应在顶端或底端使钢丝加密或改用电热法张拉。张拉后的钢筋，每一定间隔用锚具固定在锚固槽内。鉴于贮水构筑物池壁受力随水深呈线性增加，池壁各高度的预应力钢筋根数随高度的增加而减少。,第二节 装配式预应力钢筋混凝土水池施工,第二节 装配式预应力钢筋混凝土水池施工,四、枪喷水泥砂浆保护层 为防止预应力钢筋腐蚀，设置喷枪水泥砂浆保护层。喷射水泥砂浆保护层，应在水池满水试验后施工(以便于直观检查壁板及板缝有无渗漏，也方便处理)，而且必须在水池满水状况下施工。喷浆前必须对池外壁油、污进行清理、检验。枪喷水泥砂浆应符合下列规定：砂子粒经不得大于5mm；细度模量应为2.33.7，最优含水率应经试验确定，宜为1.55.0%；水泥砂浆的配合比应符合设计要来，经试验确定，当无条件试验时，其灰砂比宜为1：21：3；水灰比宜为0.250.35选用。,第二节 装配式预应力钢筋混凝土水池施工,喷浆机罐内压力宜为0.5MPa，供水压力应相适应。输料管长度不宜小于10m；管径不宜小于25mm；喷浆应沿池壁的圆周方向自池身上端开始。每次喷浆厚度1520mm，共喷三遍，保护层总厚度不宜小于40mm。喷浆凝结后，加遮盖湿润养护14d以上。,第二节 装配式预应力钢筋混凝土水池施工,第三节 沉井施工,先在地面上预制井筒，然后在井筒内不断将土挖出，井筒借自身重量或附加荷载的作用下，克服井壁与土层之间摩擦阻力及刃脚下土体的反力而不断下沉直至设计标高为止，然后封底，完成井筒内的工作沉井施工施工程序有基坑开挖、井筒制作、井筒下沉及封底。沉井的井筒大多数为钢筋混凝土结构。常用横断面为圆形或矩形，纵断面形状大多为阶梯形。,一、沉井施工方法沉井施工在浅水区一般采用筑岛沉井，在深水区可以采用气压沉井。按沉井下沉方法又分为一次下沉和分段下沉。某些条件适合的浅水域，采用在井孔位附近堆积出高于水面的人工岛屿的方法。把水面转变为陆地，在上面安置设备进行钻孔工程，具有简化水域钻探设备与工艺，降低工程费用的优点。浅水域沉井大多采用这种办法气压沉井是在沉井下部设置一个气密性高的钢砼工作室，向工作室内注入压力与刃口出地下水压力相等的压缩空气，使其在污水环境下进行挖土排土，箱体在本身自重及上部荷载作用下下沉到指定深度，最后在沉井结构面底部浇筑混凝底板。,第三节 沉井施工,大型沉井下沉施工,沉井排水,1、井筒制作井筒制作一般分一次制作和分段制作。一次制作适用于井筒高度不大的构筑物，一次下沉工艺。分段制作适用于井筒高度大的构筑物，分段下沉或一次下沉工艺井筒制作视修筑地点具体情况分为天然地面制作下沉和水面筑岛制作下沉。天然地面制作下沉一般适用于无地下水或地下水位较低时，为了减少井筒制备时的浇筑高度，减少下沉时井内挖方量，清除表土层中的障碍物等，可采用基坑内制备井筒下沉水面筑岛制作下沉适用于在地下水位高或在岸滩、浅水中制作沉井，先修筑土岛，井筒在岛上制作，然后下沉。对于水中井筒下沉时，还可在陆地上制备井筒，浮运到下沉地点下沉。,第三节 沉井施工,（1）基坑及坑底处理当原地基承载力较大，可进行浅基处理，在与刃脚底面接触的地基范围内，进行原土夯实，垫砂垫层、砂石垫层、灰土垫层等处理。若坑底承载力较弱，应在人工垫层上设置垫木，增大受压面积。为了避免采用垫木，可采用无垫木刃脚斜土模的方法。井筒重量由刃脚底面 和刃脚斜面传递给土台，增大承压面积。筑岛施工材料一般采用透水性好、易于压实的砂或其他材料，不得采用黏性 土和含有大块石料的土。当水深和流速较大时，需将岛筑于板桩围堰内,第三节 沉井施工,（2）井筒混凝土浇灌井筒混凝土的浇灌方法：分段浇灌、分段下沉、不断接高。浇一节井筒，井筒混凝土达到一定强度后，挖土下沉一节，待井筒顶面露出地面尚有0.82m左右时，停止下沉，再浇制井筒、下沉，轮流进行直到达到设计标髙为 止。优点：井筒分节高度小，对地基承载力要求不高，施工操作方便。缺点：工序多、工期长，在下沉过程中浇制和接高井筒，会使井筒因沉降不均而易倾斜分段接高、一次下沉分段浇制井筒，待井筒全高浇筑完毕并达到所要求的强度后，连续不断地挖土下沉，直到达到设计标高。优点：可消除工种交叉作业和施工现场拥挤混乱现象，浇筑沉井混凝土的脚手架、模板不必每节拆除。可连续接高到井筒全高，可以缩短工期。缺点：沉井地面以上的重量大，对地基承载力要求较高，接高时易产生倾斜，而且高空作业多。,第三节 沉井施工,2、井筒下沉 井筒混凝土强度达到设计强度70以上时可开始下沉。下沉前要对井壁各处的预留孔洞进行封堵。（1）沉井下沉计算沉井下沉时，必须克服井壁与土间的摩擦力和地层对刃脚的反力。（2）井筒下沉方式排水下沉 排水下沉适用于井筒所穿过的土层透水性较差，涌水量不大，排水不致产生流砂现象而且现场有排水出路的地方。井筒内挖土根据井筒直径大小及沉井埋设深度来确定施工方法。一般分为机械挖土和人工挖土两类。机械挖土一般仅开挖井中部的土，四周的土由人工开挖。人工挖土应沿刃脚四周均匀而对称进行，以保持并筒均匀下沉。它适用于小塑沉井，下沉深度较小、机械设备不足的地方。,第三节 沉井施工,不排水下沉 不排水下沉适用于在水中挖土，当排水有困难或在地下水位较高的亚砂土和粉砂土层，有产生流砂现象的地区的沉井下沉或必须防止沉井周围地面和建筑物沉陷时。不排水下沉时，土方也由合瓣式抓铲挖出，也可用高压水枪进行冲射，然后用水泥吸泥机将泥浆吸出排到井外。3、井筒封底井筒底板的结构：(a)型结构用于无地下水的地基；(b)型用于水下浇筑混凝土；(c)型是明沟排水下沉的底板结构。人工降低地下水位进行沉井，通常用（b）型结构,第三节 沉井施工,排水下沉的井筒封底要求：必须排除井内积水浇筑混凝土前应清洗刃脚，并先沿刃脚填充一周混凝土，防止沉井不均匀下沉。封底混凝土由刃脚向井筒中心部位分层浇筑不排水下沉的井筒，需进行水下混凝土的封底。待混凝土达到应有强度后将水抽出，再做钢筋混凝土底板。4、质量检查与控制井筒在下沉过程中，由于水文地质资料掌握不全，下沉控制不严，以及其它各种原因，可能发生土体破坏、井筒倾斜、筒壁裂缝、下沉过快、或不继续下沉等事故，应及时采取措施加以校正。（1）土体破坏沉井下沉过程中，可能产生破坏土的棱体。土质松散，更易产生。,第三节 沉井施工,（2）井筒倾斜的观测及其校正 井筒下沉时，可能发生倾斜。井筒发生倾斜的主要原因是刃脚下面的土质不均匀井壁四周土压力不均衡挖土操作不对称刃脚某一处有障碍物所造成。井筒是否倾斜可采用井筒内放置垂球观测、电测等方法确定，或在井外采用标尺测定、水准测量等方法确定。校正：由于挖土不均匀引起井筒轴线倾斜时，用挖土方法校正。在下沉较慢的一边多挖土，在下沉快的一边刃脚处将土夯实或做人工垫层，使井筒恢复垂直。在井筒下沉较慢的一边增加荷载在井筒下沉较慢的一边安装振动器振动或用髙压水枪冲击刃脚,第三节 沉井施工,（3）下沉过程中障碍物处理下沉时，可能因刃脚遇到石块或其它障碍物而无法下沉。小石块用刨挖方法去除，或用风镐凿碎，大石块或坚硬岩石则用炸药清除。（4）井筒裂缝的预防及补救措施下沉过程中产生的井筒裂缝有环向和纵向两种。环向裂缝原因：下沉时井筒四周土压力不均造成的。防治：保证必要的井筒设计强度；施工时应使井筒达到规定强度后才能下沉；在井筒内部安设支撑，纵向裂缝原因：挖土时遇到石块或其它障碍物，井筒仅支于若干点，混凝土强度又较低时产生的。爆震下沉，亦可能产生裂缝。防治：井筒外面挖土以减少该方向的土压力或撤除障碍物；用水泥砂浆、环氧树脂或其他补强材料涂抹裂缝。,第三节 沉井施工,（5）井筒下沉过快或沉不下去井筒下沉过快原因：由于长期抽水或因砂的流动，使井筒外壁与土之间的摩擦力减少；因土的耐压强度较小，会使井筒下沉速度超过挖土速度而无法控制。防治井筒外将土夯实；在下沉将到设计标髙时，可不将刃脚处土方挖去，下沉到设计标高时立即封底；在刃脚处修筑单独式混凝土支墩或连续式混凝土圈梁，以增加受压面积,第三节 沉井施工,沉井沉不下去原因有障碍；自重过轻防治附加荷载以增加井筒下沉重量；采用振动法、泥浆套或气套方法以减少摩擦阻力使之下沉,第三节 沉井施工,第四节 地下水取水构筑物 管井施工,管井是垂直安装在地下的取水构筑物。结构主要由井壁管、滤水器、沉淀管、填砾层和井口封闭层等组成。管井的深度、孔径，井管种类、规格及安装位置，填砾层的厚度，井底的类型和抽水机械设备的型号等决定于取水地段的地质构造、水文地质条件及供水设计要求等。,一、管井的施工方法管井施工是用专门钻凿工具在地层中钻孔，然后安装滤水器和井管。人力钻孔：在松散岩层、深度在30m以内，规模较小的浅井工程中机械钻孔：深井通常采用。根据破碎岩石的方式不同有冲击钻进、回转钻进、锅锥钻进等；根据护壁或冲洗的介质与方法不同，分为泥浆钻进、套管钻进、清水水压钻进等。管井施工的程序包括施工准备、钻孔、安装井管、填砾、冼井与抽水试验等。,第四节 地下水取水构筑物 管井施工,1、施工前的准备工作查清钻井场地及附近地下与地上障碍物的确切位置做好临时水、电、路、通讯等准备工作，并按设备要求范围平整场地。安装钻塔时，应将塔腿固定于基台上或用垫块垫牢，以保持稳定。泥浆作业时应在开钻前挖掘泥浆循环系统。安装好钻具，检查各项安全设施,第四节 地下水取水构筑物 管井施工,第四节 地下水取水构筑物 管井施工,钻塔的安装,2、护壁与冲洗（1）泥浆护壁作业泥浆是粘土和水组成的胶体混合物，它在凿井施工中起着固壁、携砂、冷却和润滑等作用。凿井施工中使用的泥浆，一般需要控制比重、黏度、含砂量、失水量、胶体率等几项指标。在高压含水层或极易坍塌的岩层钻进时，必须使用相对密度很大的泥浆。钻进中，井孔泥浆必须经常注满泥浆既为护壁材料，又为冲洗介质，适用：基岩破碎层及水敏性地层的施工。优点：泥浆作业具有节省施工用水、钻进效率高、便于砾石滤层回填等优点；缺点：含水层可能被泥壁封死，所以成井后必须尽快洗井。,第四节 地下水取水构筑物 管井施工,（2）套管护壁作业套管护壁作业是用无缝钢管作套管，下入凿成的井孔内，形成稳固的护壁。套管下沉有三种方法：靠自重下沉采用人力、机械旋转或吊锤冲打等外力，迫使套管下沉。在靠自重和外力都不能下沉时，可用千斤顶将套管顶起1.0m左右，然后再松开下沉(有时配合旋转法同时进行)。套管护壁作业的特点适用：泥浆护壁无效的松散地层，特别适用于深度较小、半机械化钻进及缺水地区施工时采用。优点：套管护壁作业具有无需水源、护壁效果好、保证含水层透水性、可以分层抽水等优点缺点：需用大量的套管、技术要求高，下降起拔困难，费用较高。,第四节 地下水取水构筑物 管井施工,（3）清水水压护壁作业清水在井孔中相当于一种液体支撑，其静压力除平衡土压力及地下水压力外，还给井壁一种向外的作用力，此力有助于孔壁稳定。清水水压护壁的特点：适用：结构稳定的粘性土及非大量露水的松散地层，且具有充足水源的凿井施工。优点：此法施工简单，钻井和洗井效率高，成本低缺点：护壁效果不长久。,第四节 地下水取水构筑物 管井施工,3、凿井机械与钻进（1）冲击钻进冲击钻进的工作原理是靠冲击钻头直接冲碎岩石形成井孔。主要有以下两种：绳索式冲击钻机这种钻机适用于松散石砾层与半岩层，较钻杆式冲击钻机轻便。钻杆式冲击钻机这种钻机由发动机供给动力，通过传动机构提升钻具作上下冲击。（2）回转钻进优点：钻进速度快、机械化程度高，缺点：设备比较复杂。适用：坚硬的岩层钻进,第四节 地下水取水构筑物 管井施工,回转钻机,第四节 地下水取水构筑物 管井施工,（3）锅锥钻进 锅锥是人力与动力相配合的一种半机械化回转式钻机优点：制作与修理都较容易，取材方便；耗费动力小，操作简单，容易掌握；开孔口径大，安装砾石水泥管、砖管、陶土管等井管方便钻进成本较低。适用：松散的冲积层，不适用于各类基层岩。,第四节 地下水取水构筑物 管井施工,4、井管的安装（1）安装前的准备工作井管安装之前，先用试孔器试孔，检查井孔尺度是否满足设计要求，井孔是否垂直、圆整。由全部井管重与井管承受拉力的情况决定采用何种井管安装方法，并选择设备。检查井管有无缺陷，井管与管箍丝扣松紧程度与完好情况，并将井管与管箍丝扣刷净。按照岩层柱状图及井的结构图中井管 次序排列井管，并编号。将井底的稠泥用掏泥筒(冲击钻进时)，掏出或用泥浆泵(回转钻进时)抽出，将井孔泥浆适当换稀，但切勿加入清水。丈量各井管长度与井孔深度，确认与柱状图吻合。,第四节 地下水取水构筑物 管井施工,（2）井管的下管 下管方法根据下管深度、管材强度和钻探设备等因素选择：井管自重(浮重)不超过井管允许抗拉力和钻探设备安全负荷时，宜用直接提吊下管法。井管自重(浮重)超过井管允许抗拉力或钻机安全负荷时，宜采用浮板下管法或托盘下管法。井身结构复杂或下管深度过大时，宜采用多级下管法。将全部并管分多次下入井内。前一次下人的最后一根井管上口和后一次下人的第一根井管下口安装一对接头，下入后使其对口。（3）填砾石与井管外封闭为扩大滤水能力，防止隔水层或含水层塌陷而阻塞滤水管的滤网，在井壁管（滤水管）周围应回填砾石滤层。回填砾石的施工方法直接投入法成品下入法：将砾石预装在滤水器的外围,第四节 地下水取水构筑物 管井施工,砾石层填好后，就可着手井管外的封闭。其目的是作好取水层和有害取水层隔离，并防止地表水渗人地下，使井水受到污染。5、洗井、抽水试验与验收（1）洗井洗井是为了清除在钻进过程中孔内岩屑和泥浆对含水层的堵塞，同时排出滤水管周围含水层中的细颗粒，以疏通含水层，借以增大滤水管周围的渗透性能，减小进水阻力，延长使用寿命。洗井必须在下管、填砾、封井后立即进行。洗井方法应根据含水层特性、管井结构和钻探工艺等因素确定活塞洗井原理：靠活塞在孔内上下往复运动，产生抽压作用，将含水层中的细砂及泥浆液抽出而达到疏通含水层的目的。适用：松散井孔，井管强度允许，管井深度不太大的情况,第四节 地下水取水构筑物 管井施工,活塞洗井原理：靠活塞在孔内上下往复运动，产生抽压作用，将含水层中的细砂及泥浆液抽出而达到疏通含水层的目的。适用：松散井孔，井管强度允许，管井深度不太大的情况压缩空气洗井原理：采用空压机作动力，接入风管，在井管中吹洗。适用：粗砂、卵石层中管井的冲洗。由于耗费动力费用大，一般常和活塞洗井结合使用。水泵和泥浆泵洗井在不适宜压缩空气洗井的情况下，可用水泵或泥浆泵洗井。这种方法洗井时间较长，也常与活塞洗井交替使用。泥浆泵结合活塞洗井适用于各种含水层和不同规格的管井。化学洗井配制适量的焦磷酸纳溶液，待砾料填完后，用泥浆泵向井内灌入该溶液静止56h，即可用其他方法洗井。化学洗井主要用于泥浆钻孔。对溶解泥皮、稀释泥浆、洗除泥浆对含水层的封闭，均有明显的效果。,第四节 地下水取水构筑物 管井施工,（2）抽水试验抽水试验的目的在于正确评定单井或井群的出水量和水质，为设计施工及运行提供依据。试验中水位下降次数一般为三次，最低不少于两次。要求绘制正确的出水量与水位下降值（Qs）关系曲线和单位出水量与水位下降值（qs）关系曲线，借以检査抽水试验是否正确抽水试验的最大出水量，最好能大于该井将来生产中的出水量，如限于设备条件不能满足此要求时，亦应不小于生产出水量的75。（3）管井的验收管井验交时应提交的资料包括：管井柱状图、颗粒分析资料、抽水试验资料、水质分析资料及施工说明等。管井竣工质量标准管井的单位出水量设计值基本相符。管井揭露的含水层与设计依据不符时，可按实际抽水量验收；,第四节 地下水取水构筑物 管井施工,管井抽水稳定后，井水含砂量不得超过二百万分之一（体积比）；超污染指标的含水层应严密封闭；井内沉淀物的高度不得大于井深的5；井身直径不得小于设计直径20mm，井深偏差不得超过设计井深的2；井管应安装在井的中心，上口保持水平。井管与井深的尺寸偏差，不得超过全长的2，过滤器安装位置偏差，上下不超过300mm。二、凿井常见事故的预防和处理 1、井孔坍塌预防：施工中应注意根据土层变化情况及时调整泥浆指标；特殊岩层钻进时须储备大量泥浆，准备一定数量的套管；停工期间每48h搅动或循环孔内泥浆一次，发现漏浆及时补充；在修孔、扩孔时，应加大泥浆的比重和粘度。,第四节 地下水取水构筑物 管井施工,处理 发现井孔坍塌时，应立即提出钻具，以防埋钻。摸清塌孔深度、位置、淤塞深度等情况，再行处理。2、井孔弯曲预防钻机安装平稳，钻杆不弯曲；保持顶滑轮、转盘与井口中心在同一垂线上；变径钻进时，要有导向装置；定期观测，及早发现。处理冲击钻进时可以采用补焊钻头，适当修孔或扩孔来纠斜。当井孔弯曲较大时，可在近斜孔段回填土，然后重新钻进。还可采用灌注水泥法和爆破法等。,第四节 地下水取水构筑物 管井施工,3、卡钻预防钻头必须合乎规格；及时修孔；使用适宜的泥浆保持孔壁稳定；在松软地层钻进时不得进尺过快。4、钻具折断或脱落预防合理选用钻具，并仔细检查其质量；钻进时保持孔壁圆滑、孔底平整，以消除钻具所承受的额外应力；卡钻时，应先排除故障再进行提升，避免强行提升；根据地层情况，合理选用转速、钻压等钻进参数。,第四节 地下水取水构筑物 管井施工,第五节 江河取水构筑物浮运沉箱法施工,沿江河或湖泊的工业和城市用水，多以地面水为给水水源，故需修建取水构筑物。这类构筑物常见的有岸边式、江心式、斗槽式等。在江河中修建取水构筑物工程的施工方法，可以采用围堰法、浮运沉箱法。围堰法：是指用围堰圈隔基坑，并在抽干堰内水量条件下进行修建。围堰是为创造施工条件而修建的临时性工程，待取水构筑物施工完成后，随即将围堪拆除。浮运沉箱法：是指预先在岸边制作取水构筑物（沉箱），通过浮运或借助水上起重设备吊运到设计的沉放位置上，再注水下沉到预先修建的基础上。由于沉箱本身就是取水构筑物的一部分，因而不必修建费时费钱的临时性围堰。当修建取水构筑物较小，河道水位较深，修建施工围堰困难或工程量很大不经济时，适宜采用此法。,一、浮运沉箱法的施工特点 浮运沉箱法特别适用于淹没式江心取水口构筑物的施工。但须具备足够的水上机具设备和潜水工作人员。取水口构筑物常采用钢筋混凝土制作，结构形式有两种：取水口结构是一个整体沉箱；取水口为装配式结构，分段预制，在水下拼装就位。采用浮运沉箱法施工，必须注意如下特点受江河的流量、流速、水位等特性变化的影响很大，组织施工比较复杂；受江河枯水期、洪水期和雨季影响，施工条件多变，施工的组织与进度安排要掌握季节性；江河取水构筑物工程，一般包括取水口、自流管线、泵房等组成。各单项工程的结构类型和特点，施工方法和施工条件不同，但彼此间又相互联系密切，是综合性工程施工，须统筹、周密安排，避免相互干扰影响工期,二、浮运沉箱法施工过程浮运沉箱法的施工过程包括下列内容：合理选择预制沉箱(取水口结构)的场地；水下开挖基槽（当遇岩石河床时，尚应进行水下爆破）、抛筑块石基础，并进行整平作业；沉箱下水、浮运、定位和下沉至基础上。当采用分节预制沉箱时，则需水上起重船运送、下沉，并进行水下拼装；进行必要的水下混凝土填筑或抛石围护作业；铺设水下管道等。在上述施工过程中，沉箱的下水、浮运、定位、下沉是浮运沉箱法施工的关键工序。,1、沉箱下水的施工方法确定沉箱的下水方案时，应结合选择沉箱预制场地统一考虑：利用河流自然水位下水。即在低水位期预制沉箱，当河流处于高水位时，由水位升高使沉箱浮起；一般当河流水位上涨时，常产生急流，在流速过大条件下进行沉箱浮运、定位和下沉等作业比较困难。因此，要等急流变缓，水位开始下降后进行。修筑伸入河流中的倾斜滑道，将取水口结构沿滑道下滑至可使其浮运的深水中；滑道下水法，是在预制场地修筑纵向或纵横双向滑道。沉箱预制在滑道的水上部分进行在浮鲸上制造取水口，通过在浮鲸内注水，使浮鲸下沉而浮起取水口结构；浇筑取水口结构的混凝土须符合水工结构物的质量标准在搭建的栈桥上制作取水口，然后经移运到河流中，再进行沉箱浮运；分节预制取水口，用水上吊船吊装下水，水下拼装。,2、沉箱的浮运及下沉沉箱的浮运及下沉，在任何情况 下，都应保证稳定性。沉箱式取水口的浮运，由两条导向船拖带，先运到取水口拟下沉就位处的上游，在上游设置趸船牵系沉箱固定方位。（图4-48）浮运测量定位工作，采用交角法（图4-49）整体制作的取水口沉箱采用充水下沉箱下沉时，为防止发生倾侧，应控制升降绳索和加水量。升降索应下降均衡并保持收紧状态。沉箱注水宜一次加足，加水量应略大于沉箱的排水量与自重之差取水口就位稳定后，由潜水员拆除孔口封板。在取水口结构外围四周浇筑水下混凝土，使其固定在基础上,