1 引言

渦河蒙城樞紐建設(shè)工程節(jié)制閘及船閘底板坐落于粉砂土層[1]，工程區(qū)域地下水豐富，船閘和節(jié)制閘深基坑土方開挖達140 萬m3， 有效降低地下水位是基坑土方開挖的必要前提。 工程采用降水深井進行降排水，而由于區(qū)域粉砂地基的特性[2]，降水深井一次打設(shè)合格率偏低，影響降水效率。 因此，有必要研究粉砂地基降水深井打設(shè)合格率控制與提高的方法。

由現(xiàn)狀調(diào)查可知，采取措施前降水井打設(shè)合格率為85%，不合格問題的主要癥結(jié)是出水含砂量大[3]，經(jīng)對已完成合格降水井的分析，得出通過加強現(xiàn)場管理和控制，可實現(xiàn)將合格率提高至95%以上。 本文研究提出粉砂地基降水深井打設(shè)合格率控制與提高的方法， 通過粉砂地基出水含沙量大的原因分析、要因確認、對策制定與實施來控制與提高降水深井打設(shè)合格率，經(jīng)實踐取得了較好的效果，該控制與提高方法的成功實踐可供其他類似工程借鑒。

2 原因分析與要因確認

2.1 原因分析

原因分析采用魚刺圖法，用于分析質(zhì)量特性（結(jié)果）與影響質(zhì)量特性因素（原因）之間的關(guān)系，這是一種發(fā)現(xiàn)問題“根本原因”的分析方法[4]。針對出水含砂量大的問題，采用頭腦風(fēng)暴法從人員、材料、機械設(shè)備、方法、環(huán)境、測量6 個方面[5]，找到12 個末端因素，繪制魚刺圖如圖1 所示。

圖1 出水含砂量大原因分析魚刺圖

2.2 要因確認

根據(jù)魚刺圖找出12 個末端因素，并對這些因素逐一進行分析，以便確認主要影響因素。

2.2.1 未進行質(zhì)量教育

標(biāo)準(zhǔn)：降水井施工前對作業(yè)人員進行質(zhì)量教育，教育覆蓋率100%。

查看教育記錄可知，降水深井施工前，工程質(zhì)量部已對降水井作業(yè)人員進行了專題質(zhì)量教育，作業(yè)人員全部到會，教育覆蓋率100%。

確認結(jié)論：非要因。

2.2.2 技術(shù)交底不到位

標(biāo)準(zhǔn)：降水井施工前對所有作業(yè)人員進行技術(shù)交底，交底覆蓋率100%。

查看技術(shù)交底記錄，降水深井施工前，項目總工已對降水井作業(yè)人員進行了技術(shù)交底，交底覆蓋率已達100%。

確認結(jié)論：非要因。

2.2.3 濾管孔隙率不合適

標(biāo)準(zhǔn)：采用孔隙率15%左右的無砂混凝土管。

現(xiàn)場調(diào)查：對現(xiàn)場濾管進行檢查發(fā)現(xiàn)，成井采用的是無砂混凝土管，經(jīng)查合格證孔隙率為15%。

確認結(jié)論：非要因。

2.2.4 濾料粒徑不合適

標(biāo)準(zhǔn)：采用粒徑0.5~1 mm 中粗砂作濾料。

現(xiàn)場調(diào)查：現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，個別降水井施工時，由于旁邊暫時缺少中粗砂，作業(yè)人員擅自使用了小粒徑石子作濾料，隨機檢測了10 個點粒徑平均值（見表1）。濾料粒徑偏大，滲水太快，且土層中粉細砂粒容易穿過濾料進入井中，導(dǎo)致降水井出水含砂量大。

表1 濾料粒徑統(tǒng)計表

確認結(jié)論：要因。

2.2.5 濾網(wǎng)孔徑不合適

標(biāo)準(zhǔn)：濾管外由內(nèi)至外采用80 目和60 目錦綸濾網(wǎng)各1 層。

現(xiàn)場調(diào)查：現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，個別降水井濾網(wǎng)采用的是單層60 目的濾網(wǎng)。濾網(wǎng)孔徑較大，土層中粉細砂粒容易穿過濾網(wǎng)進入井中，導(dǎo)致降水井出水含砂量大。

確認結(jié)論：要因。

2.2.6 鉆機型號不合適

標(biāo)準(zhǔn)： 選用適合本工程地下土層的水井鉆機， 優(yōu)先選用SQZJ-130 型鉆機。

現(xiàn)場調(diào)查：所用鉆機為SQZJ-130 正循環(huán)鉆機（見圖2），選型合適，鉆桿直徑、鉆頭大小適合本降水井。

圖2 鉆機實拍圖

確認結(jié)論：非要因。

2.2.7 潛水泵功率大小不合適

標(biāo)準(zhǔn)：選用功率合適的水泵，保證降水井出水穩(wěn)定、連續(xù)。

現(xiàn)狀調(diào)查：現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，已打設(shè)完成的降水井，采用的是功率5.5 kW 和3.5 kW 兩種水泵， 而出水含砂量大的降水井基本都是采用的功率5.5 kW 水泵。 經(jīng)分析認為，此水泵功率偏大，而井內(nèi)單位時間滲水量有限，導(dǎo)致抽水時斷時續(xù)，對井底擾動較大，是出水含砂量大可能原因之一。

確認結(jié)論：要因。

2.2.8 鉆孔工藝不合適

標(biāo)準(zhǔn)：宜采用正循環(huán)或反循環(huán)連續(xù)鉆進。

現(xiàn)場調(diào)查：鉆孔采用正循環(huán)鉆進成孔（見圖3），鉆孔工藝合適。

圖3 鉆孔施工圖

確認結(jié)論：非要因。

2.2.9 管徑與孔徑不匹配

標(biāo)準(zhǔn)：嚴(yán)格按施工方案中管徑與孔徑。

現(xiàn)場調(diào)查：現(xiàn)場隨機檢查了10 口降水井，濾管內(nèi)徑400 mm、壁厚40 mm，成孔直徑均在900 mm 左右，符合施工方案要求。

確認結(jié)論：非要因。

2.2.10 洗井不規(guī)范

標(biāo)準(zhǔn)：反復(fù)洗井，直至水清、穩(wěn)定。

現(xiàn)狀調(diào)查：井管下放前反復(fù)用吊筒撈取泥渣，井管下方好且濾料回填后，立即放置潛水泵抽水反復(fù)洗井。 洗井規(guī)范，洗井完畢水清且穩(wěn)定出水，洗井合格。

確認結(jié)論：非要因。

2.2.11 井口周圍雜物落入井內(nèi)

標(biāo)準(zhǔn)：井口高出地面50 cm 以上，且井口采取覆蓋措施。

現(xiàn)狀調(diào)查：井口均高出地面且井口已采取覆蓋保護措施。

確認結(jié)論：非要因。

2.2.12 測量誤差

標(biāo)準(zhǔn)：打井深度按照施工方案，井底深入⑦層重粉質(zhì)壤土1 m 以上，井深約30 m。

現(xiàn)場調(diào)查：隨機抽取10 口井施工記錄，成井深度結(jié)果顯示打井深度均符合要求。

確認結(jié)論：非要因。

2.3 要因確認結(jié)果

由以上要因確認過程可知， 導(dǎo)致降水井出水含砂量大的主要末端因素有3 個，如圖4 所示。

圖4 降水井出水含砂量大的主要末端因素

3 制定對策

根據(jù)各要因制定相應(yīng)的對策、措施，具體如表2 所示。

4 對應(yīng)措施

4.1 措施一

針對要因：濾料粒徑偏大。

對策：換用粒徑小的濾料。

目標(biāo)：采用粒徑0.5~1 mm 中粗砂作濾料。

采取措施：首先，施工前選料時選擇中粗砂，然后分別用孔徑1 mm 和0.5 mm 方孔篩篩查， 粒徑為0.5~1 mm 的中粗砂留好備用。濾料回填時（見圖5），人工用鐵鍬均勻?qū)ΨQ下料，以防出現(xiàn)分層，下料一次連續(xù)完成，上部用黏土球封口。

圖5 現(xiàn)場濾料回填

效果檢查：通過孔徑1 mm 和0.5 mm 方孔篩篩查，現(xiàn)場隨機選擇了10 個點進行濾料粒徑平均值測定，濾料粒徑均控制在了0.5~1 mm。 措施一順利完成（見圖6）。

圖6 降水井施工

4.2 措施二

針對要因：濾網(wǎng)孔徑偏大。

對策：換用孔徑小的濾網(wǎng)。

目標(biāo)：進入井中的水含砂量小于1/50 000。

采取措施： 井壁外由內(nèi)至外采用80 目和60 目錦綸濾網(wǎng)各一層，管節(jié)接頭部位再用300 mm 寬濾網(wǎng)包裹一道，防止砂粒從接頭處進入井中，外用30~50 mm 寬毛竹片導(dǎo)向和12#鉛絲纏繞。

效果檢查：通過改變?yōu)V網(wǎng)孔徑，采用孔徑較小的80 目和60 目的濾網(wǎng)，在保證土層中水順利進入降水井中的同時，有效阻擋了土層中粉細砂粒進入井中。 經(jīng)測定， 水中含砂量小于1/50 000，措施二順利完成。

4.3 措施三

針對要因：潛水泵功率偏大。

對策：換用功率小的水泵。

目標(biāo)：保證抽水穩(wěn)定、連續(xù)不間斷。

采取措施：采用功率2.5 kW 水泵。 在確保采用0.5~1 mm粒徑中粗砂作濾料、80 目和60 目錦綸網(wǎng)各一層作濾網(wǎng)的前提下，將2.5 kW 潛水泵放入井中，外接直接為8.3 cm（2.5 寸）的水管排水。 基坑降水深井宜對稱降水，以便地下水位均勻下降。

效果檢查：采用小功率水泵后，抽水時斷時續(xù)的現(xiàn)象不再出現(xiàn)，水清且穩(wěn)定、連續(xù)，措施三順利完成。 圖7 為降水深井一次打設(shè)合格率提升前后現(xiàn)場對比圖。

圖7 降水深井一次打設(shè)合格率提升前后現(xiàn)場對比圖

效果檢查：通過努力，剩余30 口降水深井于2019 年4 月20 日安全順利打設(shè)完成。對該30 口深井降水情況一一進行了詳細檢查，連續(xù)5 d 對出水含砂量進行測定，檢測結(jié)果均小于1/50 000。 30 口井出水均為清水，且穩(wěn)定、連續(xù)，一次打設(shè)合格率達到了100%，達到了預(yù)期目標(biāo)（見圖8）。

圖8 降水深井一次打設(shè)合格率提升前后柱狀對比圖

5 結(jié)語