洗井技术-洪涝灾区灌排工程修复与重建技术指南

机井工程第一节淤井修复第二节井内遗物打捞第三节机井滤水管清洗第四节补管和换管机井损坏的形式很多，有淤积、井管破裂、井口坍塌、井管歪斜、井管内被石块或其他物品卡堵、滤水管堵塞等等，不同损坏形式修复方法不同。第一节淤井的修复一、机井淤积的主要原因(1)洪水淹没机井，水中夹带的悬浮颗粒沉积于井内，而使井淤塞，轻的淤积厚度不深，严重的淤平。(2)没有为洪水淹没的机井，由于正常抽水允许有一定的细颗粒通过井管排入井内，部分抽走，部分淀沉于井内，时间长了，井被淤塞，井的出水量减少，也需要清淤。二、机井清淤的常用方法1.掏沙洗井清淤法(1)掏沙管清淤。掏沙管类似冲击钻机所配的掏沙筒，它是用钢板卷成或钢管制成，直径100mm，长约1.5-2.0m的提筒，上部联接提引环或钻杆接头，底部进沙口有活门挡沙板(或挡沙圆球)，这样就构成掏沙管。如果筒的外径较大，长1.0m左右的就称为掏沙筒(或桶)，如图7-1-(a)。清淤时先立好三角架，在滑车上穿上钢丝绳下放掏沙管，至淤积面时，提拉掏砂管反复冲击淤沙层，冲击几次，提沙出井口。反复操作，掏至井底。掏沙清淤时，应先了解井内淤积情况，井壁是否坍塌。如有坍塌需先进行修复，然后进行掏沙。井内落有砖石瓦块，也应预先打捞。图7-1掏沙管和捞沙管示意图(a)掏沙管结构示意图(b)捞沙管结构示意图１-提引环;２-活门;３-提筒;４-钻杆接头;５-小钻头（2）捞砂管清淤。捞沙管是用3mm厚的铁板卷焊成一个直径170mm，长约1.5m的圆筒。底部用一呈锥形的铁板封焊，中心为一段短钻杆，下端钻杆长出1.0m-1.5m，并带枣核形钻头，上端敝口，用铁棍固定，见图7-1-(b)。捞沙时将捞沙管下到淤积面，反复提落钻杆，冲击淤沙，使淤沙进入捞沙管内。然后将捞沙管提出井外，倒出管内沙。反复操作，直至井内淤沙掏净。2.单泵清淤法(1)用一台较大流量的清水泵，安放在水池旁，水泵吸水管放入池内，被水淹没。(2)水泵出水口连接胶管，胶管最前端安一个水枪，放于井内，水枪嘴接触淤层面。(3)开泵抽水，压入井内，通过喷枪射出，将淤沙冲动，淤沙随着上涌水流冲出地面，排入池内，淤沙沉淀于池内。随着清水不断压入井内，喷枪也不断下落，直至井底。这个方法适用于几十米深的淤井。3.双泵清淤法对于较大直径和较深的管井，采用双泵清淤法效果更好。一台泵冲沙供水，另一台泵抽沙排水。冲沙泵可选用高扬程清水泵，泵的出水管口，应紧靠淤积面。抽沙的水泵应选用泥浆泵，或砂石泵，容易将粗的颗粒物排出，水泵使用寿命也较长。抽沙泵管口应接近于冲沙泵管口，才能有效地吸取冲动的砂泥，将其排出。4．空压机清淤法空压机清淤法，即是用空压机洗井。一根钢管或胶管（4以上）插入井内，距淤泥面0.3m高左右，一根风管插入井内，距钢管管底0.3m左右与钢管连接。高风压吹入井底，将淤泥冲起，并从插入井内的钢管喷出地面。边喷边将钢管下落，直达井底。这个方法要求井内有足够的水量，否则需向井内注入清水才行。5．泥浆泵与空压机联合清淤法对于深机井清淤，采用泥浆泵和空压机联合使用。其操作方法是，在钻杆下端安装小钻头，把高压胶管和泥浆泵连接，从钻杆中送入冲洗淤积的高压水流，同时通过空压机风管向孔内压风，使淤积物从井口排至泥浆池。如果淤积物沙砾较粗，改用密度较大的泥浆循环，增强托沙能力。清淤至井底处，应停止泥浆泵送高压水，改用拉活塞或喷枪反冲洗，配合空压机抽水洗井，以清除过滤器及含水层中的泥浆。6．钻机清淤法可用100型、150型地质钻机，正循环的方式将淤积物冲出地面至泥浆池沉淀。也可以用反循钻进法将淤泥排至泥浆池。这种方法速度快，特别适用于淤砂密实的深井清淤。如果用合金钻头，砖头、石块亦可磨碎，从泥浆泵抽出来。第二节井内遗物打捞一、水笼头（泵底阀）打捞水泵底阀掉到井里的事故常有发生，可用下列方法打捞。1.活舌打捞器打捞法活舌打捞器如图7-2-(a)所示，是用圆钢上焊提梁以连接钢丝绳，下端呈尖形，尖上部挖一条形槽，槽内为一小轴，对穿两个活舌，活舌可绕小轴灵活收放，活舌伸开靠一根橡皮筋拉紧，放松后用引绳提拉收紧活舌，收于条形槽内。使用时，打捞器尖端进入水笼头，活舌受内壁限制而紧卡腹部，因活舌伸开后直径大于水笼头内管径，上提时卡住水笼头，即可提出。然后上拉引绳活舌收紧，捞出后的水笼头自动卸下。2.偏心卡打捞法偏心卡如图7-2-(b)所示，主杆为圆钢，下部开槽钻孔，槽内装偏心卡，用削钉穿于槽中，偏心卡下端孔中拴一提绳。使用时放松提绳，使卡片下垂，进入槽中，待偏心卡大部分进入水笼头后，紧拉提绳使卡片横平，卡住后提出井外。3.扒皮钩打捞法图7-2水笼头打捞工具(a)活舌打捞器；(b)偏心卡；(c)扒皮钩扒皮钩如图7-2-(c)所示，是打捞水笼头的一种特殊工具。当水笼头已被淤泥塞满或被填埋时，用扒皮钩打捞。主杆为直径73mm的钢管，管下端设一孔眼，外焊两片弓形扁钢，在弓板与主杆的孔眼间压入两个弹簧，其外部套上可动的铁圈。钢管的内芯穿过直径30mm的细钢管，上端有横眼，下端带跑轮槽的锥体，锥体支架间焊接三根弹簧，三条腿上有倒钩，用活动轴连接，使被打捞的物体进入钩内，不得脱出，主要特点是活脚大肚。使用时，将扒皮钩送到淤泥面以上1米处，向下伸开倒钩，然后提升内芯钢丝绳，使锥体上移，弹簧入孔，抓腿则抱住水笼头，再拉动可动铁圈至弓板凹处，弹簧可收回，锥体上移，倒钩抱紧，可将水笼头捞出。二、胶管打捞1.剪子钩打捞法胶管掉到井里，在井内打弯成圈状，可以用剪子钩捞取，见图7-3-(a)。在钻杆下端焊接一个槽形叉，槽长400mm，宽25mm。另外做两个剪子钩装在槽型叉内，用插削连接起来。钩的顶部有控制拴绳的孔，放松控制绳，张开剪子钩。将剪子钩下到井内，遇到胶管后，拉紧控制绳，夹住胶管，将钢丝绳与胶管一起拉出井外。2.套索打捞法此法适用于口径较大的浅机井，套索如图7-3-(b)所示。其打捞方法是，用细钢筋弯一个比井管内径略小的圆圈，将钢丝绳打一个活套，用细麻绳绑在圈上。圈上部用竹篾子顺入井管，送到胶管处，套着胶管后送到离胶管下端一米处，压住竹篾子，上拉钢丝绳，胶管即可被紧套。然后提出钢筋圈，再拉钢丝绳，可将胶管拉出井外。3.双卡打捞器打捞法图7-3胶管打捞工具示意图(a)剪子钩；(b)套索；(c)双卡打捞。１-活动杆；２-钢丝绳；３-吊环；４-滑板；５-卡爪６-拉杆；７-套筒；８-螺母；９-钢丝绳；10-导正重球双卡打捞器构造如图7-3-(c)所示，用一根直径10mm的螺丝杆作活动杆，上端焊接一个拴钢丝绳的环，用一块长约50mm、宽约30mm的铁板作滑动板，板上焊一段比钻杆略粗的钢管作导正套。将活动杆的下端穿过滑板上的导正套，拧上一个螺母，穿过套筒，再拧上螺母，使套筒能在上下两个螺母间自由活动。再用销钉将拉杆、卡爪与套筒和滑板连接起来。活动杆最下部用一短钢丝绳与导正重球连接。使用时，用钢丝绳把打捞器放入井中，当导正重球进入管以后，卡爪会在上面螺母的控制下进入管内，这时提动钢丝绳，活动杆向上移动，套管在下面螺母顶托下使套筒上移，张开卡爪撑住管壁，即可捞出井内的胶管。调节下部螺母的高低，可用于打捞不同直径的胶管，且可避免卡爪撑破胶管。三、深井泵打捞1.活页打捞器打捞方法深井泵在安装使用过程中，有时会发生输水管，传动轴及泵体等掉入井中的事故。由于重量较大，用活页打捞器可对输水管、传动轴及滤水器掉入井中进行打捞。活页打捞器种类如图7－4所示。图7-4-(a)是输水管打捞器。其主体为长3.5m、外径比井管内径小30～50mm、内径比输水管外径大50～100mm、壁厚4～5mm的钢管，上部收合与接头相连，下端用反丝扣与管箍相连。管箍上加工四个方形平孔，以便松动活页片。活页共两片，长为输水管周1/2-1/3，闭合后内径和被打捞的输水管外径相等。下部喇叭口用2.0mm左右的钢板卷成，长为100～250mm，上端小口外径用反丝扣和钢箍内径相连，内径比输水管略大，并在上端面焊四个销钉环，用直径6～8mm的活页销将活页片对称固定，下端大口直径比井管内径小25～50mm。使用时将打捞器套入输水管，利用活页片卡住输水管外壁，即可提出。图7-4-(b)是传动轴打捞器，型式与(a)结构一致，因用于传动轴打捞，管直径较小，其活页片合口后，内径与传动轴外径相同或略小。使用方法与输水管打捞一致。图7-4-(c)是滤水管打捞器，其主杆为直径25～50mm的钢管或钻杆，下部有锯齿状卡片，由销孔固定，可以转动，并伸缩于主杆的矩形槽内。使用时用卡片卡住滤水管内壁上，提出井外。图7-4活页打捞器示意图(a)输水管打捞器(b)传动轴打捞器(c)滤水管打捞器１-钢管；２-管箍；３-活页片；４-喇叭口；５-活页销；６-活页压杆；７-卡片；８-卡片销；９-滤水管。2.深井泵泵体（简称泵葫芦）打捞方法深井泵的泵体由传动轴连接，其孔径一般为28mm圆孔，深井泵葫芦打捞器（图7-5）是根据这个特点制作的打捞工具。它是由一根圆钢和上下两个导正圈组成，上圈固定，下圈滑动，导正位置。圆钢下端开槽，安装两个活舌，并在活舌背面固定橡皮筋，圆钢上部有提梁或钻杆接头。打捞时用钢丝绳下放于井中，受导正圈作用，打捞器底部尖端处于井眼中心，但可以左右活动，当尖端进入泵葫芦中心孔后，继续下放穿过泵体，活舌在橡皮筋拉力下张开，这时上提打捞器，可将泵葫芦捞出。四、砖石及工具的打捞1.冲装打捞法井内掉进砖石、瓦块等物，根据不同情况采取以下打捞方法进行处理。图7-6为冲装打捞工具示意图，铲砖器、钢穿用以砸碎砖石，然后捞取，捞取器为锯齿状的钢筒，可捞取碎砖石及小工具，同时冲碎砖石以后，用岩芯管套取杂物，或直接配小冲抓锥捞取。2.抓夹捞取砖石法掉进井内砖石等物体大，用冲装法打捞不上来时，采用图7-7所示抓夹打捞工具。万能抓由四页40mm×12mm扁铁条和中间的活动轴连接而成，受冲击作用张开，靠拉力弹簧作用闭合。使用时提升2.0m下冲，齿钩张开夹住遗物，捞出井外。抓砖是在钻杆上焊接四根钢筋，呈鼓形，以容纳进去的砖石。每根钢筋的下端都有两个倒钩，以防遗物脱落。铁夹子由金属环控制，夹住遗物后，放下控制圈环，然后提出。扎枪和四叉八钩是抓砖器的辅助工具，抓砖图7-5深井泵葫芦打捞器１-提梁；２-圆钢；３-铁夹板;４-导正圈;５-引绳;６-活舌;７-橡皮筋图7-6冲装打捞器示意图(a)铲砖器；(b)钢穿；(c)捞取器１-钻杆接头；２-钢铲；３-圆钢；４-钢钎５-导向架；６-钢筒；７-活页；８-挡圈器冲击抓出中间部分，而挤向井四周的碎砖石不能抓出，利用扎枪和四叉八钩交替使用即可。3.小工具打捞法如果将使用的钳子、板手等小工具掉入井内，可用螺旋打捞器（图7-8）打捞，它是用一根圆钢作主杆，杆上焊有5～6圈螺旋状钢筋，钢筋圈直径下大上小，上部为井管内径的一半，下部外径比井管内径小30～40mm。使用时送至预定深度，通过上下移动和转动，把遗物挤进螺旋筋圈与主杆的缝隙中，即可提出井外。图7-7抓夹打捞工具（a)万能抓(b)抓砖器(c)扎枪(d)铁夹子(e)四叉八钩图7-8螺旋打捞器示意图第三节机井滤水管清洗机井滤水管堵塞的原因有洗井不彻底、泥皮未清除干净等，引起的滤水管物理堵塞以及由地下水中含侵蚀性CO2较多引起的多孔砼土滤水管和铸铁滤水管的化学堵塞。滤水管的清洗方法如下：一、机械冲洗1.钢丝刷法多孔砼滤水管堵塞以后，可用钢丝刷刷洗，把附在管壁内侧的泥沙刷掉。钢丝刷由几块钢板分层夹住钢丝而成，如图7-9-(a)冲刷洗井示意图。钢丝刷的外径与井管内径相同，在刷杆上装有法兰盘，盘上装胶皮垫，刷杆上端以丝扣连接钻杆或钢丝绳，控制升降洗刷。使用时把钢丝刷放在滤水管部位，上下拉动反复洗刷。2.喷管法喷管如图7-9-(b)所示，它是一根长1.05m，直径65mm的钢管，中部有多个直径3mm的喷水孔，在喷孔段上下两端有皮垫，并用卡盘固定。在喷底有活门，使喷管下降时水回流，以减少阻力。使用时配备高压水泵，接Ф75mm的胶管，对准滤水管段，进行高压冲洗。图7-9冲刷洗井示意图(a)钢丝刷示意图(b)喷管示意图4.水压强力冲洗法一般用空压机的风管加喷嘴反冲滤水管，