巖土工程師輔導(dǎo)資料：鑿井知識2

　　超大口徑污水處理井

　　上海超大口徑井的發(fā)展是與深井曝氣污水處理技術(shù)的研究開發(fā)成功聯(lián)系在一起的。深井曝氣處理污水工藝的主體設(shè)備是埋在地下50～100米、直徑為1～6米的槽體。直徑3米以內(nèi)的槽體均為鋼質(zhì)。需要先鉆鑿一大于槽體外徑40厘米左右的鉆孔，將槽體沉入孔內(nèi)。利用設(shè)備輕便的工程鉆機開鑿超大口徑井可以大大節(jié)省成本。這里指的超大口徑井指的是利用工程鉆機開鑿孔徑在1米以上的鉆孔。

　　1983年，上海市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究所(簡稱上海環(huán)保所)與上海啤酒廠協(xié)作用深曝處理啤酒廢水，北京市政設(shè)計院研究所與東北制藥廠協(xié)作用深曝處理制藥廢水均通過中試鑒定，特別是上海環(huán)保所研究成功的氣提循環(huán)式深層曝氣污水處理工藝更具獨創(chuàng)性。工藝成功了，要用比較低的費用，開鑿一米以上的孔，下入直徑大，80～100米長的槽體，難度很大。為將研究成果投產(chǎn)見效，上海勘察院與上海環(huán)保所合作，首先確定在上海益民食品一廠南翔車間，研究開鑿一只孔徑1.2米、深85米的鉆孔，下入外徑0.97米的槽體。由于鉆機扭矩不夠，采用降低鉆機轉(zhuǎn)速，控制給進(jìn)速度，多級鉆擴(kuò)方法來解決。鉆頭設(shè)計是關(guān)鍵，特別是最后一級鉆頭，原把翼片焊在直徑114毫米的鉆桿上，由于翼片長，彎矩大，鉆進(jìn)時翼片易斷。后改用大口徑的芯子，焊上3個帶支撐翼片，使其抗彎能力加強，鉆進(jìn)獲得成功。為克服安裝槽體時的浮力，槽內(nèi)注入泥漿，減小槽內(nèi)外液面差，使槽體順利安裝就位。

　　上海明膠廠青浦嵩山分廠曝氣槽外徑達(dá)1.7米，加上混凝土保護(hù)層外徑達(dá)1.78米，長101米，于1988年1月安裝就位。上海勘察院承擔(dān)了鉆孔開鑿和槽體安裝任務(wù)，開鑿鉆孔孔徑2.0米，深101米。采用紅星400型鉆機2～3臺，與BW?850泵并聯(lián)，正循環(huán)兩級鉆擴(kuò)成孔，自行設(shè)計了大直徑翼片鉆頭。超大口徑井的鉆進(jìn)，采用正循環(huán)鉆進(jìn)最大的難題是泥漿上返速度小，大大小于規(guī)定的允許值，理論計算只有0.005～0.007米/秒，施工中采用加大泥漿流量，控制鉆速，長時間沖孔和提高泥漿密度等辦法，取得成功。采取上述措施后，在常州253廠孔徑2.5米、深43米的鉆孔中，采用正循環(huán)鉆進(jìn)也取得成功。

　　1991年5月，上海勘察院承接了常州制藥廠槽體外徑2.9米的深層曝氣井施工任務(wù)，原槽體長100米，后改為77米和49.79米兩個，采用上海探礦機械廠GPS-30型工程鉆機，孔徑3.2米，泵吸和氣舉反循環(huán)兩級鉆擴(kuò)和一次成孔。常州制藥廠曝氣槽采用新型防腐劑涂料代替很厚的鋼筋水泥保護(hù)層，巨大的槽體在下沉過程中失穩(wěn)，圓形槽體被槽體內(nèi)外的水頭差壓成“∞”字形，通過這次事故，從理論到實踐上，認(rèn)識了鋼質(zhì)槽體承壓和穩(wěn)定機制，以及在下沉、試壓和生產(chǎn)運行過程中控制“失穩(wěn)”所應(yīng)采取的技術(shù)措施，使超大口徑井的成孔和槽體安裝技術(shù)進(jìn)入更成熟的階段。上?？辈煸簯?yīng)道宣撰寫的《深井曝氣工程施工技術(shù)》，在1994年第七屆全國探礦工程學(xué)術(shù)會議上被評為國內(nèi)領(lǐng)先水平。

　　松散層中超大口徑井的成孔技術(shù)，也應(yīng)用于大直徑鉆孔灌注樁施工。超大口徑在堅硬巖石中的成孔技術(shù)，應(yīng)用于鉆孔灌注樁作為支承樁的成孔施工。1993年，上?？辈煸涸诔袚?dān)珠海大橋部分嵌巖樁的施工任務(wù)時，設(shè)計了直徑2.2米組合式滾刀鉆頭，在花崗巖中進(jìn)入微風(fēng)化層成孔40多個，取得成功，填補了上海在堅硬巖石中利用工程鉆機進(jìn)行超大口徑成孔技術(shù)的空白。

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