蠡湖街道地處無(wú)錫濱湖區(qū)西南部,東瀕蠡湖,南臨太湖,西倚雪浪山余脈,北接梁溪河,是太湖新城與蠡湖新城的核心承載區(qū)。區(qū)域內(nèi)既有河埒、榮巷延伸的連片老舊小區(qū),也有蠡園開發(fā)區(qū)、華莊工業(yè)園區(qū)等現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)組團(tuán),更涵蓋寶界山、鹿頂山等低山殘丘和環(huán)湖景觀帶。地層條件極為復(fù)雜:湖岸地帶分布著深厚的全新統(tǒng)湖沼相淤泥質(zhì)黏土與粉細(xì)砂互層,山前坡地則出現(xiàn)殘積土與下伏花崗巖、石英砂巖的軟硬交替,圩區(qū)河網(wǎng)地帶更夾雜人工填土與高滲透性粉砂層。此類地質(zhì)背景下,生活供水井、工業(yè)冷卻井、基坑降水井及巖石裂隙井的施工,必須依微地貌與含水層特征制定差異化工藝,尤其要解決淤泥質(zhì)土縮徑、流砂涌砂、基巖裂隙水非均質(zhì)取水及環(huán)湖淺層污染水隔離等難題。
蠡湖街道核心區(qū)域?qū)偬_湖積平原,自上而下地層序列清晰。表層普遍分布1.5~3.5m厚的人工雜填土及硬殼層粉質(zhì)黏土,其下為8~15m厚的淤泥質(zhì)黏土層,呈流塑狀,天然含水量超過45%,十字板剪切強(qiáng)度不足20kPa。該層之下,深度15~22m開始出現(xiàn)粉質(zhì)黏土與粉細(xì)砂互層,砂層單層厚0.5~2.0m不等,累積厚度可達(dá)8~12m,構(gòu)成第一承壓含水層組。承壓水頂板埋深約18~22m,受太湖與梁溪河側(cè)向補(bǔ)給明顯,靜水位埋深1.0~1.8m,單井抽水時(shí)動(dòng)水位降深常達(dá)10~15m,滲透系數(shù)粉細(xì)砂層為3.5×10??~8.0×10??cm/s。再往深部,25~35m以下局部揭露中粗砂層或砂礫石層,富水性增強(qiáng),但分布連續(xù)性受古河道控制。在寶界山、鹿頂山等低山殘丘范圍,覆蓋層驟然變薄,上部殘坡積層厚2~6m,以粉質(zhì)黏土混角礫為主,下伏基巖為燕山期黑云母花崗巖及泥盆系石英砂巖,風(fēng)化殼厚度5~15m不等,強(qiáng)風(fēng)化帶巖體呈半巖半土狀,中風(fēng)化帶節(jié)理裂隙發(fā)育但多被綠泥石充填,裂隙水富水性極不均一,單井出水量在3~20m3/h之間劇烈跳動(dòng)。靠近五里湖及太湖邊的圩區(qū)地帶,地表回填土混雜建筑垃圾與淤泥,厚度可達(dá)4m,其下連續(xù)分布厚達(dá)20m以上的粉細(xì)砂層,中部夾有薄層淤泥透鏡體,下伏砂礫石層埋深30~40m,與太湖水力聯(lián)系密切,水位動(dòng)態(tài)受太湖閘壩調(diào)度影響,旱季低水位與雨季高水位變幅超過2.5m。這種多相水文地質(zhì)單元疊合,使得同一街道范圍內(nèi)打井工藝必須按網(wǎng)格化精細(xì)區(qū)別。
居民生活用水井及老舊小區(qū)改造配套井,重點(diǎn)在于穿透淺層淤泥質(zhì)土隔離污染,取用深層承壓水。淺層15m以淺的粉砂層因歷史排污、地表入滲,氨氮及耗氧量常有超標(biāo),因此成井深度一般選擇60~80m,濾水管主要設(shè)置在35~55m段的中粗砂或砂礫石層中,利用上部厚層淤泥質(zhì)黏土作為天然隔污層,并輔以水泥漿封孔至25m深度。廠區(qū)及開發(fā)區(qū)冷卻循環(huán)水與消防備用水井需水量較大,單井產(chǎn)水目標(biāo)需達(dá)20~40m3/h,井深相應(yīng)加深至80~120m,取用深層砂礫石承壓水或基巖裂隙水,若在寶界山一帶鉆巖石井,則深度需穿透強(qiáng)風(fēng)化帶進(jìn)入中風(fēng)化裂隙密集段,一般孔深50~80m,以風(fēng)動(dòng)潛孔錘全斷面鉆進(jìn)至微風(fēng)化頂面,鎖定出水的張開裂隙帶。基坑降水工程中,針對(duì)蠡湖街道環(huán)湖高端住宅及商業(yè)綜合體深基坑,開挖深度通常6~12m,管井降水井深設(shè)計(jì)15~25m,濾水管置于基底下4~8m,確保降深達(dá)8~15m;對(duì)于較淺的市政溝槽則采用輕型井點(diǎn),井深6m,利用上層粉砂中真空負(fù)壓降水,避免過度抽排引發(fā)軟土固結(jié)沉降。
針對(duì)蠡湖街道軟土粉砂層鉆進(jìn),常規(guī)采用SPJ-300型回轉(zhuǎn)鉆機(jī),正循環(huán)泥漿護(hù)壁。泥漿性能嚴(yán)格調(diào)控:比重1.15~1.25,漏斗黏度18~28s,失水量小于15mL/30min,泥皮厚度控制在0.5~1.0mm。穿越流砂層時(shí),若孔內(nèi)涌砂速度過快,及時(shí)加入重晶石粉提升比重至1.30以上,并輔以跟管鉆進(jìn)工藝,下入Φ168mm套管隔離,待鉆穿流砂進(jìn)入黏土層后再拔出。在淤泥質(zhì)黏土孔段,采用低轉(zhuǎn)速(40~60r/min)輕鉆壓鉆進(jìn),避免強(qiáng)烈擾動(dòng)誘發(fā)縮徑抱鉆,提鉆前充分循環(huán)泥漿清掃孔壁。鉆至基巖面時(shí),立即停用回轉(zhuǎn)鉆進(jìn),改換高風(fēng)壓潛孔錘。對(duì)于花崗巖和石英砂巖地層,配套空壓機(jī)風(fēng)壓0.8~2.2MPa,使用Φ152~190mm金剛石復(fù)合片鉆頭或合金柱齒鉆頭,轉(zhuǎn)速控制30~50r/min,鉆壓20~40kN,進(jìn)尺速度在強(qiáng)風(fēng)化層可達(dá)3~5m/h,進(jìn)入中風(fēng)化后降至0.8~1.5m/h。排渣采用空氣泡沫雙重介質(zhì),泡沫劑濃度1%~2%,既能有效攜帶巖屑,又能充填裂隙防止堵塞氣流通道。雪浪山前坡地互層地帶,地層頻繁交替,鉆進(jìn)中需來(lái)回切換回轉(zhuǎn)鉆與潛孔錘,鉆進(jìn)臺(tái)班效率明顯低于純軟土或純巖層,操作上在上部土層擴(kuò)孔至Φ400mm下入表層套管后,下部基巖直接潛孔錘裸眼鉆進(jìn),避免反復(fù)換鉆。
成井結(jié)構(gòu)依據(jù)用途與地層分檔。生活與工業(yè)供水井常采用開孔Φ400mm,鉆至設(shè)計(jì)深度后擴(kuò)孔至Φ600mm作為濾料環(huán)空段,井管選用Q235螺旋鋼管或304不銹鋼管,壁厚不小于6mm。濾水管加工橋式濾水孔,孔隙率15%~22%,外包40~60目尼龍網(wǎng),濾縫寬度0.3~0.5mm,沉砂管長(zhǎng)度4~5m,底部焊封。降水井則多采用鋼筋砼濾管或無(wú)砂水泥管,外徑300mm,強(qiáng)度滿足15m深填土側(cè)壓力。濾料選擇嚴(yán)格依據(jù)含水層篩分試驗(yàn):取d50值,濾料粒徑按d50的8~12倍確定,淤泥質(zhì)砂層選用2~4mm圓礫石英砂,中粗砂層選用4~8mm礫石,基巖裂隙段選用8~15mm碎石,含泥量均小于3%?;靥顣r(shí)分層進(jìn)行,每層厚度不超過1.5m,用鉆桿外纏棕繩分水投料,在軟土段需配合孔內(nèi)注水振搗,使濾料密實(shí)至設(shè)計(jì)高度,填礫厚度不少于120mm。在巖石裸眼段,濾料填至裂隙集中段頂面以上5m,上覆黏土球封固。
止水封孔是蠡湖街道環(huán)湖地帶成井的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。針對(duì)蠡湖、太湖沿岸以及五里湖周邊,表層污染水與淺層微咸水極易沿井壁竄入深層含水層。止水采用優(yōu)質(zhì)鈣基膨潤(rùn)土黏土球,直徑15~25mm,干燥抗壓強(qiáng)度不小于1.5MPa,在濾料回填至預(yù)定止水位置后,分批次緩慢投入黏土球,每投填1.5m使用加重?fù)v錘分層壓實(shí),至設(shè)計(jì)止水深度以上3m時(shí),跟進(jìn)P.O42.5水泥漿液環(huán)空灌注封固,水灰比0.5,注漿壓力穩(wěn)定在0.3~0.5MPa,直到孔口返漿。軟土地區(qū)深基坑降水井止水重點(diǎn)在切斷上部淤泥質(zhì)土與下部砂層的水力聯(lián)系,止水位置通常設(shè)在第一隔水層頂板,即深度12~15m處,黏土球投填長(zhǎng)度不少于5m。馬山一帶花崗巖巖石井鉆遇裂隙發(fā)育段時(shí),若發(fā)現(xiàn)泥漿或泡沫嚴(yán)重漏失,先采用水泥漿靜壓灌入堵漏,水泥用量按預(yù)估漏失量1.2倍配比,候凝24小時(shí)后掃孔,再下入跟管隔離上部不穩(wěn)定層段。洗井工藝因井而異,軟土砂層井采用活塞洗井與空壓機(jī)氣舉聯(lián)合作業(yè),空壓機(jī)風(fēng)量3.5m3/min,壓力1.2~1.5MPa,下入氣舉管至沉砂管頂部,間歇性脈沖送氣,每次脈沖持續(xù)15~20秒,間隔1分鐘,連續(xù)作業(yè)8~12小時(shí),隨后換裝活塞反復(fù)提拉抽吸,直至水清砂凈?;◢弾r地層裂隙井洗井需加入射孔擠酸工序,使用濃度15%的溶液注入裂隙段,悶井反應(yīng)4~6小時(shí),溶解鈣質(zhì)及鐵質(zhì)充填物,再用氣舉排出反應(yīng)殘液,終洗至井水濁度小于5NTU,含砂量小于1/200000,穩(wěn)定觀察48~72小時(shí)出水量無(wú)衰減。
在蠡湖街道多年施工,積累了幾條接地氣的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。老新村如夏家邊、蠡溪苑一帶,厚層淤泥質(zhì)黏土鉆進(jìn)時(shí),縮徑風(fēng)險(xiǎn)極大,須保證泥漿粘度不低于22s,起鉆時(shí)持續(xù)回灌漿液,成孔后至下管間隔不超過3小時(shí),否則極易孔壁蠕變報(bào)費(fèi)。榮巷延伸區(qū)的黏土砂互層中,濾料投填后常出現(xiàn)下沉現(xiàn)象,需超填1~2m,洗井后補(bǔ)填至設(shè)計(jì)標(biāo)高。蠡湖沿岸別墅區(qū)成井,止水深度必須跨過15m以淺的全部砂層,黏土球不得夾帶砂粒,否則數(shù)年即出現(xiàn)水質(zhì)鹽化。蠡園開發(fā)區(qū)密集建筑群間的降水井,協(xié)同控制降深,單井出水量不得超過50m3/d,防止差異沉降拉裂管線。華莊新城大型基坑,降水初期須用微啟閥門慢慢降深,日降幅控制在0.5m以內(nèi),避免粉細(xì)砂層突然失穩(wěn)。太湖街道臨湖基坑受太湖水頭影響大,管井應(yīng)加密一倍并配備自動(dòng)水位監(jiān)控。雪浪山前坡地鉆進(jìn)時(shí),覆蓋層與基巖面傾角可達(dá)20~30度,鉆塔對(duì)中及開孔垂直度必須反復(fù)校驗(yàn),防止偏孔后無(wú)法下管。寶界山花崗巖井定位前必須做高密度電阻率剖面,找準(zhǔn)低阻裂隙密集帶布孔,否則盲目鉆進(jìn)遇到致密塊狀花崗巖出水量不足2m3/h。圩區(qū)胡埭工業(yè)園一帶回填土厚且松,鉆機(jī)場(chǎng)地要用鋼板鋪墊,泥漿池偏離孔口5m以上以防坍塌,穿越含腐殖質(zhì)淤泥時(shí)泥漿變臭,需加入純堿調(diào)節(jié)pH至9~10并頻繁清漿。
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