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(kāi)挖達(dá)140 萬(wàn)m3， 有效降低地下水位是基坑土方開(kāi)挖的必要前提。 工程采用降水深井進(jìn)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(wèn)題的主要癥結(jié)是出水含砂量大[3]，經(jīng)對(duì)已完成合格降水井的分析，得出通過(guò)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理和控制，可實(shí)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(guò)粉砂地基出水含沙量大的原因分析、要因確認(rèn)、對(duì)策制定與實(shí)施來(lái)控制與提高降水深井打設(shè)合格率，經(jīng)實(shí)踐取得了較好的效果，該控制與提高方法的成功實(shí)踐可供其他類(lèi)似工程借鑒。

2 原因分析與要因確認(rèn)

2.1 原因分析

原因分析采用魚(yú)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(wèn)題“根本原因”的分析方法[4]。針對(duì)出水含砂量大的問(wèn)題，采用頭腦風(fēng)暴法從人員、材料、機(jī)械設(shè)備、方法、環(huán)境、測(cè)量6 個(gè)方面[5]，找到12 個(gè)末端因素，繪制魚(yú)刺圖如圖1 所示。

圖1 出水含砂量大原因分析魚(yú)刺圖

2.2 要因確認(rèn)

根據(jù)魚(yú)刺圖找出12 個(gè)末端因素，并對(duì)這些因素逐一進(jìn)行分析，以便確認(rèn)主要影響因素。

2.2.1 未進(jìn)行質(zhì)量教育

標(biāo)準(zhǔn)：降水井施工前對(duì)作業(yè)人員進(jìn)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(duì)降水井作業(yè)人員進(jìn)行了專(zhuān)題質(zhì)量教育，作業(yè)人員全部到會(huì)，教育覆蓋率100%。

確認(rèn)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(duì)所有作業(yè)人員進(jìn)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(xiàng)目總工已對(duì)降水井作業(yè)人員進(jìn)行了技術(shù)交底，交底覆蓋率已達(dá)100%。

確認(rèn)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(wú)砂混凝土管。

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查：對(duì)現(xiàn)場(chǎng)濾管進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)，成井采用的是無(wú)砂混凝土管，經(jīng)查合格證孔隙率為15%。

確認(rèn)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(chǎng)調(diào)查：現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，個(gè)別降水井施工時(shí)，由于旁邊暫時(shí)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(jī)檢測(cè)了10 個(gè)點(diǎn)粒徑平均值（見(jiàn)表1）。濾料粒徑偏大，滲水太快，且土層中粉細(xì)砂粒容易穿過(guò)濾料進(jìn)入井中，導(dǎo)致降水井出水含砂量大。

表1 濾料粒徑統(tǒng)計(jì)表

確認(rèn)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(chǎng)調(diào)查：現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，個(gè)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(xì)砂粒容易穿過(guò)濾網(wǎng)進(jìn)入井中，導(dǎo)致降水井出水含砂量大。

確認(rèn)結(jié)論：要因。

2.2.6 鉆機(jī)型號(hào)不合適

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

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查：所用鉆機(jī)為SQZJ-130 正循環(huán)鉆機(jī)（見(jiàn)圖2），選型合適，鉆桿直徑、鉆頭大小適合本降水井。

圖2 鉆機(jī)實(shí)拍圖

確認(rèn)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(chǎng)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(rèn)為，此水泵功率偏大，而井內(nèi)單位時(shí)間滲水量有限，導(dǎo)致抽水時(shí)斷時(shí)續(xù)，對(duì)井底擾動(dòng)較大，是出水含砂量大可能原因之一。

確認(rèn)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(jìn)。

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查：鉆孔采用正循環(huán)鉆進(jìn)成孔（見(jiàn)圖3），鉆孔工藝合適。

圖3 鉆孔施工圖

確認(rèn)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(chǎng)調(diào)查：現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)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(rèn)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(rèn)結(jié)論：非要因。

2.2.11 井口周?chē)s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(hù)措施。

確認(rèn)結(jié)論：非要因。

2.2.12 測(cè)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(chǎng)調(diào)查：隨機(jī)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(rèn)結(jié)論：非要因。

2.3 要因確認(rèn)結(jié)果

由以上要因確認(rèn)過(guò)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(gè)，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(duì)策

根據(jù)各要因制定相應(yīng)的對(duì)策、措施，具體如表2 所示。

4 對(duì)應(yīng)措施

4.1 措施一

針對(duì)要因：濾料粒徑偏大。

對(duì)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(shí)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(shí)（見(jiàn)圖5），人工用鐵鍬均勻?qū)ΨQ(chēng)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(chǎng)濾料回填

效果檢查：通過(guò)孔徑1 mm 和0.5 mm 方孔篩篩查，現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)選擇了10 個(gè)點(diǎn)進(jìn)行濾料粒徑平均值測(cè)定，濾料粒徑均控制在了0.5~1 mm。 措施一順利完成（見(jiàn)圖6）。

圖6 降水井施工

4.2 措施二

針對(duì)要因：濾網(wǎng)孔徑偏大。

對(duì)策：換用孔徑小的濾網(wǎng)。

目標(biāo)：進(jìn)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(jìn)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(guò)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(jìn)入降水井中的同時(shí)，有效阻擋了土層中粉細(xì)砂粒進(jìn)入井中。 經(jīng)測(cè)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(duì)要因：潛水泵功率偏大。

對(duì)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(duì)稱(chēng)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(shí)斷時(shí)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(chǎng)對(duì)比圖。

圖7 降水深井一次打設(shè)合格率提升前后現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比圖

效果檢查：通過(guò)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(duì)該30 口深井降水情況一一進(jìn)行了詳細(xì)檢查，連續(xù)5 d 對(duì)出水含砂量進(jìn)行測(cè)定，檢測(cè)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(dá)到了100%，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)（見(jiàn)圖8）。

圖8 降水深井一次打設(shè)合格率提升前后柱狀對(duì)比圖

5 結(jié)語(yǔ)