1、供 水 井 施 工 组 织 设计湖南省郴州市核工业地质局 302 大队二 0 一二年十二月二十八日报告名称：湖南省郴州市苏仙区良田镇供水井施工组织设计提交 单位：湖南省郴州市核工业地质局 302 大队工程 编号： GCZL 12001队 长： 唐 进 军总工程师： 唐 进 军设计编写： 谭 相 东审 核： 霍 老 师审 定： 霍 老 师提交日期：二一二年十二月二十八日目录1.工程概况 .12.编制依据 .23.施工前期准备 .34.取水位置确定 .35水井井身结构设计 56.钻孔施工前期准备 .117.钻孔施工 .148.成井工艺 .159.井管及其安装 .1710.填砾和管外回填 .1811
2、.止水 .2012.洗井 .2313.抽水试验 .2414.工期及人员安排 .2615.安全生产、文明施工 .2616.后期服务承诺 .2811.工程概况1.1 湖 南 省 郴 州 市 苏仙区良田镇政府为解决新址生活用水问题，委托湖 南 省 郴 州 市 核 工 业 地 质 局 302 大 队 在湖南省郴州市苏仙区良田镇进行物探找水、钻探成井工作。我队接受任务后，积极组织水文、地质和物探等方面的工程技术人员对该区水文地质条件进行论证，并进行地下水地球物理勘查工作，经过充分论证，根据该地区地层岩性特点，结合我院在该地区的打井经验，经综合分析物探资料，确定供水井井深为 90 米，日出水量可达到 Q
3、计 =1000m3/d。1.2 工程采用的抽水泵为泵体直径为 128mm。1.3 与 本 工 程 项 目 有 关 单 位 ：建 设 单 位 ： 湖 南 省 郴 州 市 核 工 业 地 质 局 302 大 队设 计 单 位 ： 湖 南 省 郴 州 市 核 工 业 地 质 局 302 大 队监 理 单 位 ： 湖 南 省 郴 州 市 核 工 业 地 质 局 302 大 队总 包 单 位 ： 湖 南 省 郴 州 市 核 工 业 地 质 局 302 大 队施 工 单 位 ： 湖 南 省 郴 州 市 核 工 业 地 质 局 302 大 队1.4 工 程 地 质 条 件1.4.1 交 通 条 件该 工 地
4、 交 通 较 便 利 ， 施 工 机 械 设 备 都 可 以 顺 利 入 场 。1.4.2 气 象 条 件该 工 程 施 工 期 间 气 温 ： 510 ， 体 感 温 度 ： 3.1 ， 气 压 ：1010hPa， 降 水 ： 0.0mm， 相 对 湿 度 ： 71%， 风 向 风 速 ： 东 南 风 微 风 1.1M/S， 舒 适 度 ： 凉 ， 不 舒 适 。1.4.3 地 形 地 貌该 工 程 位 于 丘 陵 地 带 。1.4.4 地 层 岩 性2丘 陵 主 要 以 第 四 纪 松 散 堆 积 物 、 红 岩 、 灰 岩 及 砂 页 岩 为 主 。1.4.5 水 文 地 质 条 件本
5、区 地 表 水 系 不 发 育 ， 主 要 含 水 层 为 石 炭 系 中 上 统 壶 天 群 ，下 统 石 磴 子 和 二 叠 系 栖 霞 组 ， 均 为 碳 酸 盐 岩 类 的 岩 溶 水 。 地 下水 化 学 类 型 主 要 为 重 碳 酸 钙 、 重 碳 酸 钙 镁 型 ， 属 低 矿 化 度 、 微 硬中 性 水 。 地 下 水 补 给 来 源 主 要 为 大 气 降 水 。1.5 项 目 质 量 目 标1.5.1 工 期 目 标 ： 20 天1.5.2 质 量 目 标 ：（ 1） 工 程 设 计 ， 施 工 及 验 收 遵 照 供 水 水 文 地 质 勘 察 规 范 。（ 2） 出
6、 水 量 1000m3/d。（ 3） 预 计 动 水 位 ： 20m。1.5.3 文 明 安 全 施 工 目 标 ： 确 保 文 明 施 工 ， 无 安 全 事 故 。2.编制依据2.1 本 工 程 地 质 勘 察 报 告 ：本 区 出 露 地 层 主 要 为 石 炭 系 灰 岩 、 白 云 岩 ， 由 于 岩 溶 裂 隙 发育 程 度 及 富 水 性 的 不 均 匀 性 ， 采 用 对 称 四 极 剖 面 、 电 测 深 及 甚低 频 电 磁 法 探 测 岩 溶 裂 隙 发 育 带 。 圈 出 有 规 律 性 的 低 阻 异 常 带 ，经 对 异 常 带 验 证 ， 均 属 构 造 岩 溶
7、强 烈 发 育 带 ， 富 水 性 较 好 ， 为 选区 布 井 提 供 了 论 据 。2.2 本 工 程 地 下 管 线 情 况 ： 工 区 经 勘 查 暂 无 地 下 管 线 分 布 。2.3 施 工 规 范 及 标 准 ： 供 水 水 文 地 质 勘 察 规 范 ， 供 水 水文 地 质 钻 探 与 管 井 施 工 操 作 规 程 ， 城 市 供 水 水 文 地 质 勘 察 规范 -城 镇 建 设 工 程 行 业 标 准 （ CJJ 16-1988） ， 水 文 地 质 勘 察 规范 （ GB50027-2001） 。2.4 地 层 及 含 水 层 情 况 ： (如 下 表 所 示 )井
8、深 03m 316m 1680m 8090m 90m以下地层 粘土覆盖层砂砾含水层（k 1=15,m1=0.25）灰岩 岩溶裂隙含水层（k 2=1000,m2=0.35），压强灰岩38.6atm岩性 易冲蚀 松散 基岩 完整3.施工前期准备3.1 施 工 前 期 准 备 ：3.1.1 根 据 业 主 的 要 求 以 及 地 质 调 查 资 料 综 合 确 定 水 井 的 空 位 ，并 做 标 记 。3.1.2 工 程 开 工 前 ， 项 目 经 理 部 应 组 织 有 关 人 员 参 加 设 计 交 底 ，熟 悉 工 程 图 和 工 程 地 质 资 料 。3.1.3 施 工 前 应 做 好 设
9、 备 安 装 、 调 试 检 查 工 作 。3.1.4 做 好 供 水 供 电 、 夜 间 照 明 等 工 作 。3.1.5 开 工 前 办 理 有 关 施 工 手 续 及 申 报 工 作 。3.2 施 工 总 平 面 布 置 图施 工 总 平 面 布 置 图 内 容 包 括 ： 工 程 平 面 图 、 临 时 设 施 位 置 、施 工 机 械 布 置 、 施 工 用 水 、 施 工 用 电 ， 井 管 、 过 滤 管 ， 泥 浆池 和 循 环 系 统 布 置 等 。4.取水位置确定4.1 不 同 取 水 位 置 比 较（ 1） 只 取 表 层 砂 砾 含 水 层 的 地 下 水 ：根 据 以
10、 往 在 该 地 区 的 抽 水 试 验 得 知 该 地 砂 砾 含 水 层 水 位 降2m。 由 此 根 据 (集 哈 尔 特 经 验 公 式 ： R=10 =0= 0=77.5m)。10215根 据 预 计 动 水 位 高 度 20m， 水 位 降 2m， 砂 砾 含 水 层 厚0=度H=13m， 表 层 土 厚 度 为 3m， 水 井 深 度 h 22m。 拥 有 的 泵 泵 体直 径 =128mm， 渗 透 系 数 K=15， 水 井 要 求 出 水 量 Q=1000m3/d。根据裘布依公式：得 ： 1000=1.36 计 算 得 ： =8.2m。15（2132）277.50 0 00
11、20 lg)2(64.1lg)(364.lg64. rRsHKrRHKrRQ4井 流 模 型 如 下 图 所 示 ：由 计 算 结 果 得 知 理 论 上 需 要 的 井 径 为 8.2m， 成 井 等 施 工 工 序很 难 进 行 。 而 且 孔 径 大 ， 没 有 施 工 所 需 的 设 备 ， 即 使 有 造 价 也 相当 高 。由 上 得 知 只 取 表 层 砂 砾 含 水 层 的 地 下 水 不 能 满 足 该 工 程 的要 求 。（ 2） 取 岩 溶 裂 隙 含 水 层 和 表 层 砂 砾 含 水 层 的 地 下 水 ：本 工 程 选 用 SPC-300H 型 钻 机 一 次 性
12、成 孔 。 其 技 术 性 能 参 数见 下 表 ：回 转 钻 进 200-300m钻 进 深 度冲 击 钻 进 80m回 转 钻 进 500mm钻 孔 直 径冲 击 钻 进 700mm转 盘 最 大 通 孔 直 径 505mm孔 径 先 按 500mm 计 算 ：0=表 层 砂 砾 含 水 层 出 水 量 1.36 445 表=15（2132）277.50.5=m3/d。所以在岩 溶 裂 隙 含 水 层 还 需 获 得 1000-445=555 m3/d。5根据承压完整井裘布依公式：裂=2.3700=2.371000277.50.5计算得：H=3.9m。由此得知：取 岩 溶 裂 隙 含 水
13、层 和 表 层 砂 砾 含 水层 的 地 下 水 不 需 要 打 穿 裂 隙 含 水 层 ， 只 需 打 穿 穿 裂 隙 含 水 层中 上 部 3.9m 即 水 井 总 深 为 84m。（ 3） 只 取 裂 隙 含 水 层 的 地 下 水 ：裂 隙 含 水 层 出 水 量 为 1000m3/d，根据根据裘布依潜水井流量计算公式：计算得： m3/d 远大于所需的出水量 1000m3/d。裂=21927（4）比较上述三种取水方法，确定最终的取水位置：第一种方法由（一）计算得知，此方法不可取。从造价方面比较第二种方法与第三种方法：第二种方法比第三种方法需要多增加 7 米滤水管，以及多增加了填砾量；而
14、后者需多打 10m 井孔。从水质方面考虑：第三种取水方法更能保证水的质量。从工序方面考虑：第三种取水方法减少了上层砂 砾 含 水 层 的填 砾 工 作 及 减 少 了 洗 井 工 作 量 等 工 序 。综 合 上 述 几 个 方 面 因 素 ， 采 用 第 三 种 取 水 方 法 即 只 取 裂隙 含 水 层 的 水 为 最 佳 方 案 。5水井井身结构设计5.1 井 身 结 构 设 计 的 原 则0002 lg)2(364.lg)(64.lg64.1 rRsHKrRhHKrRhQ6通 常 情 况 下 ， 由 于 井 壁 不 稳 固 ， 井 孔 内 都 需 要 装 置 井 管 。 井管 包 括
15、 井 管 壁 、 过 滤 管 和 沉 砂 管 几 部 分 。 井 壁 管 安 装 在 非 含水 层 或 非 开 挖 含 水 层 段 ， 它 的 作 用 是 保 护 井 壁 或 隔 离 非 开 挖 层 。过 滤 管 安 装 在 含 水 层 段 ， 它 起 着 滤 水 挡 砂 和 保 持 含 水 层 井 壁 稳 定的 双 重 作 用 ， 地 下 水 经 过 过 滤 管 流 入 井 内 ， 再 经 抽 水 泵 泵 到 地 面 。过 滤 管 下 端 安 装 沉 砂 管 ， 它 的 作 用 是 用 来 沉 积 水 中 的 泥 砂 。在 井 管 柱 与 井 壁 之 间 的 环 状 间 隙 内 ， 根 据
16、岩 层 情 况 填 入 充填 物 。 在 含 水 层 段 的 过 滤 器 与 井 壁 之 间 ， 为 保 证 水 质 和 防 止 过 滤器 淤 塞 有 时 还 要 填 入 筛 选 的 砾 石 ， 以 增 大 出 水 量 ， 并 起 过 滤 作用 ； 在 非 含 水 层 段 或 计 划 封 闭 的 不 良 含 水 层 段 填 入 粘 土 或 水 泥 等止 水 物 ， 达 到 封 闭 和 止 水 的 目 的 ， 以 防 井 水 被 污 染 。在 设 计 井 身 结 构 时 ， 应 根 据 钻 井 的 目 的 、 用 途 、 地 层 条 件和 有 关 规 范 进 行 ， 并 尽 量 可 能 简 化
17、井 身 结 构 。 如 果 井 身 结 构 过 于复 杂 ， 使 井 径 扩 大 ， 不 仅 减 慢 施 工 速 度 ， 也 会 增 加 材 料 消 耗 ， 造成 不 必 要 的 浪 费 。 反 之 ， 如 果 井 身 结 构 过 于 简 单 ， 减 少 了 必 要 插入 的 套 管 ， 虽 然 减 小 了 井 的 直 径 ， 但 可 能 造 成 井 内 钻 进 事 故 ， 反而 增 加 了 成 本 ， 而 且 更 重 要 的 是 会 使 层 间 止 水 效 果 差 ， 地 下 水 互相 贯 通 ， 造 成 对 地 下 水 污 染 的 严 重 后 果 。5.2 井 深 的 确 定水 井 钻 进
18、 的 深 度 ， 是 由 水 文 地 质 勘 查 和 开 发 地 下 水 的 目 的层 的 埋 藏 深 度 来 决 定 的 。 这 个 深 度 是 根 据 水 文 地 质 勘 探 理 想 柱 状图 推 的 ， 或 是 由 附 近 的 钻 孔 资 料 推 断 而 定 的 ， 是 一 个 概 略 数 值 。7准 确 的 深 度 是 通 过 钻 进 取 得 的 岩 心 和 样 品 最 后 确 定 的 。 对 于多 层 含 水 层 则 以 最 下 部 一 层 含 水 层 的 埋 藏 深 度 作 为 钻 井 的 深 度 。基 于 本 工 程 所 在 位 置 的 水 文 地 质 资 料 以 及 工 程 的
19、 要 求 ， 本工 程 钻 井 深 度 定 为 92m。5.3 井 径 的 确 定5.3.1 井 径 确 定 的 原 则井 的 直 径 包 括 ： 开 孔 直 径 、 中 间 变 径 、 终 孔 直 径 。在 设 计 井 身 结 构 时 ， 首 先 要 确 定 终 孔 直 径 ， 然 后 得 出 开 孔直 径 及 孔 身 隔 断 直 径 。 确 定 终 孔 直 径 必 须 考 虑 出 水 量 、 路 水 管 直径 、 取 水 泵 直 径 以 及 人 工 过 滤 层 厚 度 之 间 的 关 系 。一 般 情 况 下 ， 井 的 终 孔 直 径 应 是 过 滤 管 的 外 径 加 上 填 砾 层的
20、 厚 度 。需 将 抽 水 泵 下 入 井 筒 内 抽 水 的 水 井 ， 水 泵 安 装 处 的 井 筒 直径 一 般 比 泵 体 外 径 大 两 级 。水 井 结 构 的 设 计 应 首 先 设 计 滤 水 管 ， 然 后 根 据 地 层 自 下 而上 （ 或 自 内 向 外 ） 进 行 套 管 与 钻 头 尺 寸 和 类 型 的 设 计 。5.3.2 滤 水 管 类 型 的 选 择选 择 滤 水 管 的 依 据 是 含 水 层 的 结 构 特 征 、 地 下 水 的 性 质 和材 料 的 来 源 。 选 择 内 容 包 括 滤 水 管 类 型 、 材 质 、 主 要 尺 寸 等 。根 据
21、 本 工 程 中 取 水 层 含 水 层 的 特 征 （ 岩 溶 裂 隙 含 水 层 ） ，为 了 使 滤 水 管 与 底 层 特 性 相 适 应 以 取 得 更 大 的 出 水 量 、 消 除 涌 砂以 及 延 长 水 井 的 使 用 寿 命 ， 本 工 程 选 用 筋 条 滤 水 管 。85.3.3 滤 水 管 材 质 的 选 择筋 条 滤 水 管 是 两 节 短 管 之 间 焊 接 以 直 径 10mm16mm 的筋 条 ， 围 成 圆 柱 状 ， 其 内 每 隔 1m 左 右 焊 一 支 撑 圈 ， 以 增 大 其刚 度 。 其 材 料 多 为 钢 制 材 料 。 它 的 优 点 是
22、孔 隙 率 大 （ 可 达 60%左右 ） 、 过 水 能 力 强 、 节 省 材 料 、 制 造 方 便 、 成 本 低 ， 适 合 于 涌 水量 大 的 浅 孔 井 。5.3.4 滤 水 管 主 要 尺 寸 确 定（ 1） 滤 水 管 长 度 滤 水 管 长 度 是 指 起 滤 水 作 用 的 有 效 长 度 。应 根 据 韩 式 曾 厚 度 、 要 求 的 出 水 量 、 滤 水 管 的 类 型 及 滤 水 孔 的 大小 、 间 隔 等 因 素 来 确 定 的 。 此 外 ， 还 应 注 意 ， 无 论 在 什 么 情 况 下 ，井 内 最 大 水 位 降 时 的 动 水 位 ， 不 能
23、 降 至 滤 水 管 的 顶 端 。钻 孔 在 抽 水 过 程 中 ， 滤 水 管 内 的 进 水 规 律 一 般 是 从 上 而 下的 ， 进 水 量 逐 渐 减 小 。 可 分 为 最 优 进 水 段 、 一 般 进 水 段 和 不 进 水段 三 个 段 落 。 因 此 滤 水 管 的 长 度 是 有 限 的 ， 不 可 任 意 加 长 。 当 钻孔 的 涌 水 量 、 滤 水 管 类 型 确 定 之 后 ， 滤 水 管 的 长 度 ， 由 含 水 层 的厚 度 来 确 定 。 确 定 的 原 则 是 ： 当 含 水 层 在 1015m 之 间 时 ， 滤水 管 可 选 择 在 含 水 层
24、 厚 度 的 50%70%。滤 水 管 的 长 度 也 可 以 按 一 下 经 验 公 式 计 算 ：=式 中 ： L-滤 水 管 的 有 效 长 度 （ m）Q-水 井 涌 水 量 /h3a-经 验 系 数 ， 决 定 于 含 水 层 颗 粒 组 成 （ 取 30） 。9D-滤 水 管 外 径 （ mm）根 据 含 水 层 的 厚 度 以 及 预 计 动 水 位 高 度 （ 20m） ， 确 定 本工 程 所 用 的 滤 水 管 长 度 为 10m。（ 2） 滤 水 管 孔 隙 率由 于 采 用 筋 条 滤 水 管 ， 孔 隙 率 可 以 达 到 60%， 可 以 满 足本 工 程 中 含
25、水 层 的 出 水 量 和 进 水 速 度 。（ 3） 滤 水 管 的 进 水 速 度当 地 下 水 以 大 的 进 水 速 度 流 入 滤 水 管 时 ， 在 滤 水 管 周 围 将形 成 较 大 的 压 力 降 ， 从 而 使 溶 解 在 地 下 水 中 的 二 氧 化 碳 溢 出 ， 于是 不 溶 于 水 的 碳 酸 盐 类 物 质 沉 淀 在 滤 水 管 周 围 ， 阻 塞 滤 水 孔 隙 ，导 致 水 流 速 度 更 加 加 大 ， 这 种 恶 性 循 环 是 造 成 滤 水 管 报 废 的 主 要原 因 。 为 防 止 滤 水 管 阻 塞 或 防 止 砂 砾 在 井 运 行 时 进
26、 入 井 内 ， 就 应控 制 地 下 水 流 入 井 内 的 速 度 。允 许 进 水 速 度 的 选 择 ， 由 含 水 层 砂 砾 直 径 确 定 。 一 般 在 中 、粗 砂 含 水 层 中 为 2050mm/s。 本 工 程 所 允 许 的 进 水 速 度 更 大 。选 择 筋 条 滤 水 管 不 会 造 成 上 述 不 良 的 影 响 。（ 4） 滤 水 管 直 径 的 确 定本 工 程 采 用 SPC-300H 型 钻 机 回 转 钻 进 。 由 于 采 用 第 三 种取 水 方 法 ， 出 水 量 除 了 满 足 所 需 的 供 水 量 外 海 绰 绰 有 余 ， 所 以 井径
27、 的 大 小 主 要 是 为 了 能 满 足 抽 水 泵 、 填 砾 层 厚 度 以 及 过 滤 管 外 径的 需 要 。 由 于 泵 的 直 径 为 128mm， 滤 水 管 选 用 直 径 为 295mm10的 筋 条 滤 水 管 。5.3.5 填 砾 厚 度 确 定我 国 水 文 地 质 规 定 填 砾 厚 度 为 75100mm。 由 于 洗 井 、 抽水 过 程 中 砾 料 要 下 沉 ， 所 以 要 求 填 砾 高 度 要 超 过 滤 水 管 上 端 一 定高 度 。 当 两 相 邻 含 水 层 中 、 上 层 含 水 层 颗 粒 较 细 ， 下 层 含 水 层 颗粒 较 粗 时
28、， 为 防 止 上 层 小 径 砾 料 涌 入 下 部 滤 水 孔 中 ， 其 大 径 砾 料要 超 过 含 水 层 顶 板 23m。砾 料 数 量 要 与 需 填 砾 井 段 的 环 状 间 隙 体 积 相 当 。 考 虑 到 钻 孔扩 孔 及 运 输 过 程 等 因 素 的 影 响 ， 砾 石 的 数 量 要 求 适 当 超 出 理 论 计算 数 量 。 本 工 程 填 砾 厚 度 确 定 为 100mm， 高 度 为 15m。综 合 上 诉 各 种 因 素 的 影 响 ， 本 工 程 终 孔 段 采 用 直 径 为395mm 的 三 牙 轮 钻 头 。 确 定 终 孔 直 径 为 395
29、mm。 由 于 本 工 程地 层 中 316 米 为 松 散 的 非 开 采 砂 卵 砾 石 含 水 层 。 所 以 需 要 在 该段 下 入 套 管 以 防 孔 塌 。最 后 设 计 井 身 结 构 如 下 图 所 示 ：1112345 1- 井 管2止 水 物3过 滤 管4填 砾5沉 砂 管6.钻孔施工前期准备6.1 钻机及其他辅助设备选择6.1.1 钻机选择根据现场条件以及工程的性质，选用 SPC-300H 型钻机。它是一种车装复合式钻机，所有的部件均装在黄河牌载重汽车上。SPC-300H 型 钻 机 ， 设 有 回 转 和 冲 击 机 构 ， 可 用 于 粘 土 、 砂层 、 卵 砾
30、石 及 基 岩 层 的 钻 进 施 工 ， 适 应 性 强 ， 是 目 前 水 文 地 质 勘探 钻 井 施 工 的 主 要 设 备 之 一 。SPC-300H 型 钻 机 的 结 构 包 括 ： 传 动 箱 、 变 速 箱 、 升 降 机 、冲 击 机 构 、 转 盘 、 导 向 加 压 机 构 及 桅 杆 等 。 钻 机 采 用 机 械 传 动 ，操 作 机 构 中 部 分 为 液 压 传 动 部 分 为 机 械 传 动 。6.1.2 泥 浆 泵 选 择钻 机 配 有 一 台 BW-600/30 型 双 缸 双 作 用 往 复 式 泥 浆 泵 。6.2 泥 浆 类 型 选 用12由 于 地
31、 层 中 03m 为 易 冲 蚀 的 第 四 季 覆 盖 层 ； 316m 为松 散 的 砂 卵 含 水 层 ， 8090m 为 岩 溶 裂 隙 含 水 层 （ 压 强8.6atm） 。 钻进含水层时，如果泥浆密度过小，所形成的孔内液柱压力小于含水层地层压力，会导致含水层的水侵入泥浆中使泥浆稀释，粘度、切力、密度下降，失水量增加。这样泥浆就不能充分发挥它的作用，从而达不到维护孔壁稳定、平衡地层压力等要求。为了解决上述泥浆水侵问题，需配置密度适当的泥浆，使液柱压力大于含水层的地层压力，除加大泥浆的密度外还可以对泥浆进行钙处理或者盐处理。6.2.1 泥浆的配置配置高密度泥浆前必须先配置基浆，首先根
32、据地层情况选择泥浆的相对密度，然后再根据需要的泥浆相对密度来确定粘土和水的用量。 泥浆所需的土量和水量通过下式进行计算：土 =2（ 13）23式中， -与配置泥浆所需的土量（ t）土V -欲配泥浆的体积（ ）3-泥浆相对密度（t/ ）1 3-粘土的相对密度（t/ ）2 3-清水的相对密度（t/ ）3 3注：粘土的相对密度一般为 2.4。所需水量（G）： G= 1土13上述两式计算中泥浆体积以 为单位，粘土质量以 t 为单位。3在涌水的地层钻进，为平衡地压或水压，应适当加大泥浆的相对密度。若单纯采用增加粘土量来提高相对密度的话，泥浆相对密度如果超过了 1.3，就会因细颗粒的固相含量太多，粘度太大
33、，而影响正常钻进。因此决定先配置相对密度为 1.1 的泥浆及 t/ 。1=1.13V= ； t/ ；2=3.140.2290=11.33 2=2.4 3t/3=1 3。所以： 1.9t 土 =2（ 13）23 =11.32.4（ 1.11）2.41 =所需水量：G= 1土 =11.31.11.9=10.53为了有效的保护孔壁的稳定性，可以再基浆中加入 CMC，一般配方是 1 基浆中先加 0.3kg 烧碱，然后加入 2kgCMC。3在钻进过程中如果泥浆的密度不能满足平衡地层压力的需要，则需在泥浆中加入适量的加重剂，如重晶石，石灰等。本工程采用正循环的泥浆循环系统。泥浆由泥浆泵输出经钻杆住内空腔到
34、达孔底，再经环状间隙返回泥浆池。6.3 钻机的安装S 系列的水文水井钻机大多为车装或移动式钻机，此类钻机的安装工作较为方便。在预定的孔位旁边平整一块较坚实的场地，将钻机开进或拖进平整好的现场，使转盘通孔中心对准孔位，在支承千斤顶下面垫好机木台，并用支承千斤顶将钻机调整水平，调好水平的钻机应使汽车悬挂钢板弹簧不受较大负荷。另外转盘的两个小千14斤顶下面也应垫上机台木，要特别注意不应使这两个千斤顶受过大负荷，使其能起到将钻具放到孔口板上时，转盘无大的变形即可。在钻进过程中还应随时注意地基由于泥浆及水的浸泡变软，而使钻机水平发生变化的情况，此时应重新调整好钻机水平。钻机安装注意事项如下：（1）钻机安
35、装必须保证主轴中心与钻孔中心（井口管）及天车中心（前缘切点）同在一条中心线上。（2）钻机安装好后要仔细的检查，必须达到周正、水平、稳固。7.钻孔施工7.1 开孔钻进从地表开始钻进到下入进口管的这段钻进过程称为开孔钻进。7.1.1 开孔前准备工作：（1） 开孔前应再次校正立轴角度。（2） 配备开孔钻具，其长度一般为 0.5m 左右。（3） 配置好开孔用冲洗液及其他钻进所需材料。（4） 将开孔钻具直接连接在主动钻杆上，丈量尺寸后填于班报表上。7.1.2 开孔钻进开孔时可根据地层情况，进行人工挖孔或直接用开孔短管钻进。开孔钻进时应轻压慢转，每一回次进尺不宜太长，经过几个回次钻进达到一定深度后可视地层
36、情况决定是否下入空口管。157.1.3 开孔注意事项（1）钻进中应及时更换加长粗径钻具，以防止钻孔偏斜。（2）应选小钻进规程参数，泵量不宜过大，以防孔壁坍塌。（3）开孔钻进中，特别应注意不能采用大钻压钻进。7.1.4 开孔方法不同的地层情况应应用不同的开孔方法，在冲积层、堆积层或松散的砂土层开孔，可使用肋骨钻头、刮刀钻头，也可用合金钻头开钻。如使用泥浆冲洗液坍塌严重时，可从空口灌注稠泥浆或投入粘土球，捣实后再钻进，直到钻入预定深度及时下入井口管为止。7.2 换径换径即改变钻孔直径。在钻进施工中，出一般浅孔外、中深孔和深孔的钻进施工，都需要采用多径成孔的井身结构，由孔径大，中部孔径小逐级缩小到终
37、孔直径最小。当钻进某一深度（或下入套管）时，由大直径钻具变为小直径钻具的施工就称为换径。7.2.1 换径前准备工作（1）换径前应捞尽孔底岩心、岩屑等。（2）配备好换径钻具，换径钻具由大径导正管、异径接头及小径钻具组成。导正管长不得小于 4m，小径钻具长度不得大于 1m；换径钻具配备好后，其同心度应保持上下一致。（3）换径钻进注意事项：换径钻进开始时，应采用轻压慢转法钻进，以防换径中造成孔斜或孔偏；随小径孔加深，及时加长小径岩心管，待钻进 5m 以上时，方可取掉大径导正管。16本工程采用两段成孔，终孔直径为 395mm，上部孔径为 410mm。上部先采用 395mm 的牙轮钻头钻孔，在扩孔至 4
38、10mm，下入套管稳定孔壁。7.3 完成钻孔套管下入完成后，继续以 395mm 的钻头进行钻孔，直到钻至90m 孔深，完成钻孔。8.成井工艺8.1 成井工艺的目的（1）疏通含水层通道，使含水层中的水自由流入水井。（2）封闭或隔离非含水层，以防地下各含水层互相串通或污染。8.2 换浆、破壁与探孔为使下井管、填砾和洗井工作顺利进行，确保水井的出水量，必须做好换浆、破壁和探孔工作。8.2.1 破壁当使用泥浆钻进时，在井壁上形成较厚的泥皮，影响水井出水量。所以在更换孔内泥浆的同时，必须刮削井壁上的泥皮，以扩大含水层部位的钻孔直径，增大填砾厚度，利于洗井及增加含水层出水量。破壁的方法：采用扩孔钻头刮洗井
39、壁。8.2.2 换浆换浆是指钻进至预计孔深后，用优质轻泥浆更换出孔内的浓泥17浆。当从孔内返回的泥浆性能接近送入孔内的泥浆性能时，换浆即可结束。换浆分为：（1）安装井管前冲洗钻孔换浆 当井壁较稳定时，可在钻至预计井深后，向孔内送入粘度低、胶体率高的优质轻泥浆，进行冲孔换浆。此工作应在破壁后期进行。及当扩孔破壁至预计井深前10m 到 30m 时，逐渐更换新泥浆进行扩孔，直至终孔再进行冲孔换浆。（2）安放井管后冲洗钻孔换浆 当井管下到预计井深后，用泥浆泵通过钻杆和返浆活塞将清水送至滤水管底部，从井管外壁返还地面。返浆时间一般控制在空口返出的泥浆粘度达 16 至 17s 即可。8.2.3 探孔探孔是
40、为了检查钻孔直径和井壁是否规整圆滑，探孔采用探孔器进行，它是由钻杆和导正圈组成，导正圈的直径比钻孔直径小 20到 30mm，两圈之间的距离为 2m，整个探孔器长度不小于 8m。如连接探孔器的钻杆能顺利的下至孔底，说明钻孔圆直，井壁平滑，否则应进行修孔。9.井管及其安装9.1 井管井管包括沉淀管、滤水管、和井壁管。沉淀管连接在滤水管下部，起沉砂作用；滤水管安装在含水层部位，是地下水进入井管的18通道，起滤水阻砂的作用；井壁管连接在滤水管上部，是保护非含水层孔段井壁稳定，并隔离含有有害杂质的地下水进入井内，防止发生水质污染。9.1.1 井壁管本工程使用直缝卷焊管，其成本较低。所用井壁管的外径为29
41、5mm。外部需填入止水物质。9.1.2 滤水管本工程选 用 直 径 为 295mm 的 筋 条 滤 水 管 。 （ 依 据 如 上 述5.3.4） 。9.2 井 管 的 安 装安 装 井 管 是 成 井 工 艺 的 关 键 工 序 ， 直 接 影 响 成 井 质 量 ， 必 须认 真 做 好 。9.2.1 井 管 安 装 前 的 准 备被 准 工 作 包 括 组 织 分 工 ， 校 正 孔 深 ， 检 查 丈 量 和 排 列 井 管 ，检 查 起 重 设 备 及 工 具 ， 清 理 现 场 等 工 作 。9.2.2 井 管 连 接 的 要 求根 据 选 择 的 井 管 的 材 质 选 择 相
42、应 的 连 接 方 法 。 本 工 程 使 用焊 接 连 接 井 管 。 要 求 ： 井 管 连 接 处 要 牢 固 可 靠 ， 密 封 性 好 ， 无 渗漏 现 象 ； 连 接 后 要 通 心 ， 不 能 有 明 显 的 偏 斜 或 弯 曲 ； 操 作 要 方 便 ，附 属 设 备 要 少 ， 便 于 野 外 作 业 。9.2.3 安 装 井 管 的 方 法安 装 井 管 是 成 井 工 艺 的 关 键 工 序 ， 直 接 影 响 成 井 质 量 ， 必 须19认 真 做 好 。 井 管 的 安 装 方 法 很 多 ， 根 据 本 工 程 的 特 点 ： 孔 深 较 浅 。使 用 卷 扬 机
43、 提 吊 下 管 法 。 适 合 于 200m 以 内 ， 钢 管 、 铸 铁 管 、塑 料 管 等 下 管 ， 其 特 点 是 安 全 可 靠 ， 但 下 管 深 度 受 设 备 能 力 的 限制 。下 管 方 法 与 下 套 管 的 方 法 相 同 。 要 求 下 管 过 程 中 要 稳 拉 、慢 放 ， 严 谨 急 刹 车 。 当 下 管 遇 阻 时 ， 不 得 猛 蹬 。 依 次 下 入 沉淀 管 2m， 滤 水 管 10m， 井 壁 管 80m。10.填砾和管外回填井 管 安 装 完 毕 后 应 立 即 进 行 填 砾 工 作 ， 以 免 影 响 成 井 质 量 ，造 成 井 内 涌
44、 砂 。填 砾 既 是 在 滤 水 管 与 含 水 层 井 壁 之 间 ， 填 入 一 定 规 格 的 砾料 ， 造 成 一 个 人 工 过 滤 层 ， 以 增 大 滤 水 管 周 围 的 孔 隙 率 ， 达 到 增加 水 井 出 水 量 、 防 止 砂 砾 进 入 滤 水 管 内 、 延 长 水 井 使 用 年 限 的 目的 。 应 根 据 含 水 层 结 构 、 水 质 来 确 定 砾 料 的 直 径 、 均 匀 度 和 质 量 。10.1 砾 料 的 选 择10.1.1 砾 径 的 选 择砾 料 颗 粒 的 大 小 决 定 填 砾 层 的 滤 水 性 能 ， 砾 料 直 径 大 ， 渗透
45、 性 好 ， 但 阻 砂 效 果 差 ； 反 之 阻 砂 效 果 好 ， 但 渗 透 性 差 ， 影 响 水井 出 水 量 。砾 料 直 径 应 通 过 对 含 水 层 砂 砾 进 行 筛 分 的 资 料 确 定 。 通 常 取砾 料 的 直 径 为 含 水 层 中 砂 砾 总 重 量 50%的 颗 粒 粒 径 的 58 倍 ，20以 6 为 最 佳 。 本 工 程 采 用 粒 径 为 4mm， 填 砾 厚 度 100mm， 高度 15m。10.1.2 砾 料 估 算砾 料 数 量 要 与 需 填 砾 井 段 的 环 状 间 隙 体 积 相 当 。 考 虑 到 钻孔 扩 孔 及 运 输 等 因
46、 素 影 响 ， 砾 料 用 量 可 根 据 下 式 估 算 。 =0.785（22）=0.785（0.39520.2952）151.3=1.13式 中 ： -需 要 砾 石 数 量 （ ） 3D-井 径 （ m）L-填 砾 井 段 长 度 （ m）d-滤 水 管 外 径 （ m）k-超 径 系 数 ， 一 般 在 1.21.5 范 围 。10.2 填 砾 方 法浅 井 填 砾 采 用 静 水 填 砾 ， 井 管 下 完 后 ， 即 向 井 管 四 周 进 行填 砾 。 开 始 时 填 砾 速 度 要 慢 ， 待 井 管 内 开 始 返 水 后 ， 逐 渐 加快 填 砾 速 度 。 当 井 管
47、 内 返 水 突 然 减 少 时 ， 说 明 滤 水 管 已 被 填 砾 埋设 。 此 时 可 用 测 绳 测 量 填 砾 高 度 ， 核 算 砾 料 数 量 ， 无 误 后 即 完成 了 填 料 工 作 。11.止水11.1 止 水 方 法在 水 文 水 井 中 ， 对 目 的 层 以 外 的 地 层 进 行 封 闭 和 隔 离 的 工 作 ，称 为 止 水 。 它 是 根 据 孔 内 试 验 的 要 求 和 地 层 情 况 ， 选 择 合 适 的 止21水 材 料 来 封 闭 井 管 与 隔 水 层 之 间 的 间 隙 。本 工 程 采 用 水 泥 浆 永 久 止 水 的 方 法 ， 用
48、泵 入 法 进 行 非 开采 含 水 层 的 止 水 工 作 。11.2 水 泥 浆 的 配 置11.2.1 配 置 注 意 事 项根 据 钻 孔 护 壁 与 堵 漏 的 不 同 情 况 与 要 求 ， 水 泥 浆 可 分 别 配 置成 净 浆 、 砂 浆 或 其 他 的 类 型 。 配 置 水 泥 浆 液 时 ， 水 质 对 水 泥 浆 干固 后 的 强 度 影 响 也 很 大 ， 所 以 应 该 选 择 不 含 酸 性 、 无 杂 质 的 淡 水来 配 置 。 以 免 水 泥 石 形 成 很 多 的 气 孔 ， 影 响 水 泥 的 强 度 ， 产 生 透水 现 象 。11.2.2 水 泥 浆 配 置 方 法在 现 场 配 置 水 泥 净 浆 时 ， 应 按 计 算 出 的 用 量 配 浆 ， （ 水 泥用 量 应 为 计 算 用 量 的 1.52 倍 ） 力 求 加 料 准 确 ， 配 浆 时 ， 先 加水 ， 在 搅
