1、農用機井施工方法 1、單井施工時要注意的問題: (1)做好三大資料的收集;柱狀圖;顆粒分析;水文電測井。 (2)做好濾水管的設計:包括纏絲過濾器的設計和填粒料的設計或礫石濾水管的設計和填粒料設計。 (3)做好下管方案制定:不同管材可選用不同的下管法:或托法下管或浮托法下管或吊管下井或浮吊法下管等。 (4)做好疏孔、破壁工作:疏孔與破壁是第四紀地層供水井成敗的關鍵一環。 (5)做好封閉工作:有咸水地區封閉正確與否是機井成敗的關鍵。無咸水區要做好上層封閉,以防表層污水的入侵。 (6)做好洗井工作:農用井主要是活塞洗井配合其它泵或空壓機洗井。工業井除活塞洗井外,尚可用化學洗井,以增加單井涌水量。 (
2、7)做好抽水試驗工作提交:降深與涌水量關系曲線;合理提出配泵意見。 (8)填寫成井圖表。做好綜合成井圖表的填寫工作,及交付單井竣工報告書(單)。 2、管井結構: 管井的結構因水文地質條件、施工方法、配套水泵和用途等不同,其結構形式也不同。但總的可分井口、井身、進水部分和沉淀管4部分。 (1)井口 通常將管井接近地表的一部分稱為井口。 1)管井出口處的井管應與水泵的泵管聯接緊密,以防污水和雜物進入,同時又要便于安裝和拆卸。一般井管口需露出泵房地板或地表約0.30.5m。 2)井口要有足夠的堅固性和穩定性,以防因承受機泵等的重量與振動而發生不均勻沉陷。應在井口周圍,半徑不小于1.01.5m的范圍內
3、,按要求澆筑混凝土泵座。 3)在井管的封蓋法蘭盤上,或泵座的一側,應留有3050mm的孔眼,以便量測井內動、靜水位的變化。平時孔眼應加蓋保護。 (2)井身 井身部分不要求進水,在松散地層中,采用實管加固,在堅固穩定的巖層中,也可不用井管加固。但如要求隔離有害的和不計劃開采的含水層時,則必須用實管嚴密封閉,且要有足夠的強度,以承受井壁側土的壓力。 (3)進水部分 管井的進水部分,是使含水層中的水通暢地進入管井的結構部分。它是管井的關鍵部位,包括濾水管與濾料。其結構設計是否合理,對整個管井至關重要。因此,設計和施工時須給予充分的重視。 (4)沉淀管 管井最下部裝設的一段不進水的實管,稱為沉淀管。它
4、的作用是沉淀隨水帶進井內的泥砂,以備定期清除。 沉淀管的長度,一般含水層的厚度和顆粒大小而定。若管井所開采的含水層的顆粒且厚度大,則沉淀管可長一些,反之可短一些。 3、成井工藝 成井工藝是指井孔鉆完以后,建造機井的其他施工程序和技術方法。主要包括:井管排列、破壁、疏孔、井管安裝、圍填濾料、管外封閉、洗井和抽水試驗等一系列工序。 (1)井管排列與聯接 1)井管排列 井管排列是成井施工中的第一步,排管合理與否直接關系到機井涌水量大小、水質和機井造價。應根據鉆孔柱狀圖和電測井資料綜合分析、確定含水層的埋深、厚度,正確確定濾水管的排列位置、長度和實管的長管。 2)井管聯接 井管一般都制成14長的短管,
5、下管時再將每節短管嚴密牢固地聯接在一起,邊下管邊聯接,最后形成一根端正的整體管柱。聯接時要嚴格質量,避免發生錯口、張裂或彎曲等情況。 鋼管多采用焊接和管箍絲扣聯接,而鑄鐵管均采用管箍絲扣聯接。鋼管管壁太薄時,不宜采用管箍絲扣聯接,因絲扣太淺,很容易發生脫扣或撕裂事故;鑄鐵管其絲扣和管箍一定要符合規范標準,以防發生脫扣和斷裂。 (2)破壁與疏孔 1)破壁 破壁就是破除鉆進時含水層所形成的一層較厚的泥漿壁(泥皮),使地下水暢通無阻地流入孔內。因此,對于使用泥漿鉆進的孔眼,是必不可少的工序,它對機井出水量有很大影響。常用的破壁方法如下。 擴孔鉆頭破壁。擴孔鉆頭破壁是用直徑比原使用的鉆頭大2030mm
6、的螺旋階梯鉆頭進行擴孔,將孔壁上在鉆進中形成的厚泥層擴掉。擴孔時應輕壓、慢轉、開大泵量。在含水層擴孔時,要上下活動鉆具多擴幾次,以便徹底擴掉泥皮。這種破壁方法對上部有咸水層時是不適用的。 鋼絲刷破壁。鋼絲刷破壁是在疏孔器上焊上短鋼絲,如同刷子一樣,把它下到含水層處,一邊送水沖洗,一邊反復上下拉提,以使泥皮被破壞。 2)換漿 換漿就是將鉆孔時稠泥漿及沉淀物排出孔外,換成稀泥漿,防止井底淤淀和井孔糊壁,以便于填濾料和洗井。換漿一般與破壁同時進行,即邊破壁邊送水換漿。但換漿時間要比破壁時間長得多,直至孔內沖凈,泥漿變稀,近乎清水為止。 破壁、換漿對增加機井出水量大有益處,但必須注意防止孔眼坍塌。因此
7、必須在高水壓頭下(井筒內水滿)進行。 3)疏孔 疏孔的目的是為下管掃清障礙、保證井孔圓直、安全、可靠地下管。疏孔在換漿后進行,所用疏孔器是由一根鉆桿上焊34個導正圈組成。圈的直徑應比孔眼小2030mm,圈的間隔為2m,其總長度應不短于8m。疏孔時,用鉆桿將疏孔器下入孔底,如能順利到底,則說明孔眼圓直;如中途下不去,則要提出疏孔器修整孔眼,直到疏孔器上下無阻為止。 (3)井管安裝 井管安裝,簡稱下管。是管井施工中最關鍵最緊張的一道工序。應防止發生諸如井管斷落、錯位、扭斜、甚至在下管過程中毀壞井管。因此,下管前必須做好準備,選擇合適的下管方法。常見的下管方法如下。 1)鉆桿托盤下管法 該法適用于非
8、金屬井管的安裝,易于保證井管下直,所以使用較為普遍。鉆桿托盤下管法其主要設備為托盤、鉆桿、井架及起重設備。托盤是承托全部井管重量的主要工具,多為金屬制造,上端為反絲扣錐形接頭,借以與鉆桿下端的反絲扣接箍相聯,以便井管安裝完畢后易于退出鉆桿。該法安裝井管要有兩套起重設備,其中一套負荷較輕,只吊一根或一組井管。 下管步驟為 第一步:將第一根帶反絲扣接箍的鉆桿與托盤中心的反絲錐形接頭在井口連接好。若單節井管遠小于鉆桿長度,可按鉆桿長度將井管分組預按好,使其長度小于井管0.5m左右。然后將井管吊起套于鉆桿上,徐徐落下,使托盤與井管端正連接在一起。 第二步:把裝好井管的第一根鉆桿吊起后放入井內,將鉆桿上
9、端,用墊叉卡在井口枕木式墊軌上,摘下提引器準備起吊另一根鉆桿。 第三步:將第二根鉆桿穿入第二次應下的井管內,并在其下端插有一圓形墊叉,準備起吊。 第四步:吊起套有井管的第二根鉆桿,對準已放入井內的第一根鉆桿的上端接頭。然后用另一套起重設備,單獨將套的第二根鉆桿上的井管提高一段距離,拿去圓形墊叉,對接好兩根鉆桿。再將全部鉆桿起吊一段高度,拿去卡第一根鉆桿的墊叉,使已放入井內的井管提出井口0.5米左右,與懸吊在上面的第二根井管對正接好之后,即將接好的井管全部下入井內。第二根鉆桿的上端接頭,再用墊叉卡在井口枕木上,摘掉提引器,準備提吊第三根鉆桿上的井管。如此循環,直到下完井管。 全部井管下完,待濾料
10、圍填一定高度,使井管在井孔中穩定后,方允許按正扣方向用人力徐徐轉動鉆桿,使之脫離托盤,然后將鉆桿逐根提出井處。 2)鋼絲繩托盤下管法 此法農用井最為常用,主要下混凝土管與礫石透水水泥管等較重的管材。 托盤。有鋼板、鋼筋混凝土和木材。吊重的鋼絲繩有二根、三根和四根。固定鋼絲繩的方法有一銷釘法、三銷釘法和四銷釘和一根繩兜下法等。 銷釘。銷釘是用來固定兜底鋼絲繩的專用工具,它用鋼筋制成,直徑3060mm,長50 100cm,上端與直徑為12.515.5mm鋼絲繩連接。一個繩兜下法下管則不用銷釘。 操作步驟。a、將托盤放在井口,穿上吊重鋼絲繩(一根、二根、三根和四根均可)并用銷釘穿上,使其受力;b、把
11、要下入的第一節(或第一組)放在托盤上;c、輕輕吊起離井口,然后再徐徐下入井內(要求井管上口在地面以上0.5m左右);d、下入第二節(或第二組)管子,再徐徐下入井中,同樣上井管口高出地面0.5m,直到把全部井管下入井內為止;e、放松起吊鋼絲繩,將固定鋼絲繩上提,使之銷釘拔出;f、抽出起吊鋼絲繩,然后填粒。 3)懸吊下管法 該法要求井管應有足夠的抗拉強度,多用于金屬井管的安裝。它是用鉆機的起重設備提吊進管,全部井管柱的重量由鉆塔承擔。井管的聯接可采用鋼箍絲扣聯接法,或焊接法。 主要設備有管卡子、鋼絲繩套、井架和起重設備。管卡子及鋼絲繩套是起吊井管時用的。 下管步驟為 第一步:將第一根進管底端安上木
12、導向塞子,擰緊卡子準備起吊。 第二步:將第一根井管套上鋼絲繩套,吊入井孔內,管卡子置于井口方木上。同時,第二根井管已擰上管卡子準備起吊。 第三步:卸下第一根井管上的鋼絲繩套,起吊第二根井管已擰上管卡子準備起吊。 第三步:卸下第一根井管上的鋼絲繩套,起吊第二根井管,將其下端管口對準已下入井孔內的第一根井管的接箍并擰緊絲扣(或對口焊接)。然后將聯接一起的井管吊起一小距離,卸下擰在第一根井管上的管卡子,即可將兩根管全部下入井內,這時套在第二根井管上的管卡了又擱置在井口方木上。 卸下套在第二根井管上的鋼絲繩套,準備起吊安裝第三根井管。如此循環,直至下完井管。 為防止井管在井孔中不居中,貼于一側井壁,從
13、而影響濾料或封閉層材料填充厚薄不均,應在井管上裝設扶正器,可由木材、鋼材和竹片等制成,一般在孔底安裝一道,視井的深度向上每隔2030m再安設一至數道。 (4)圍填濾料 填粒可增大濾水管直徑(有填粒時單井涌水量按孔徑計算)增加濾水管四周的有效孔隙率,減少進水時的水頭損失,防止水井淤積,增加機井出水量,延長機井使用壽命。因此填粒圍填得好壞是影響機井質量關鍵的一環。施工中應注意以下幾點: 1)濾料要嚴格按含水層標準粒徑選擇。并要清潔和篩分,確保濾料質量。 2)井管全部下完后,核對含水層與濾水管是否對正,之后立即填料。以防泥漿沉淀、塌孔和填粒的錯位。對于淺孔填料應一次填完。深孔應邊填邊校核其深度,以防
14、填粒錯位。 3)填粒時四周均填,不能集中于一面,以防井管偏移。 4)填粒過程中,可用鉆桿向井內送入清水,使井管外泥漿向上浮動,這樣可減少泥漿在填粒中的沉淀和避免發生縫塞。 5)填粒超高要按規范確定,并要用測強或皮尺校核。 (5)管外封閉 井管外封閉一般有兩種情況:一種是井管上部防污染封閉;另一種是有咸淡水地區的咸水層封閉。 對上層防污染封閉應根據供水要求及粘土覆蓋層厚度而定。 封閉方法可采用半干半濕的2.53.0cm的粘土球。準備數量應比計劃用量多25%左右。 (6)洗井 洗井的目的是為了清除井孔內和含水層中的泥漿及細小顆粒,同時破壞孔壁上的泥皮,以增大機井涌水量,洗井應在井后立即進行,防止泥
15、漿與含水砂層膠結,減少出水量甚至機井報廢。因此洗井是成井工藝中重要的一環。 洗井方法很多,常用的有活塞洗井、空壓機洗井、掏筒洗井和水泵洗井等。 1)活塞洗井 活塞洗井是破壞井孔泥漿壁,清除已滲入含水層泥漿的有效方法。 活塞洗井注意事項:活塞直徑要由小變大,逐漸增至所要求的直徑。木制活塞應在水中浸泡一晝夜后才能應用,以免活塞遇水膨脹卡于井內。 洗井應由第一含水層開始,每抽清一層,再轉向下一層。切勿在剛開始就將活塞放到井底,以防泥砂將活塞埋住。活塞提升速度,不宜過快以防損壞管子。但速度過慢洗井效果不好,一般應控制在0.5m/s1.0m/s之間。洗井時間,在粗砂以上含水層,可拉至井內不再進砂為止;在
16、中、細砂含水層,則拉開泥壁抽清泥漿至進入少量細砂為止。然后改用抽筒掏出沉淀淤泥,再用水泵將水洗清為止。 2)空壓機洗井 空壓機為常用洗井設備,具有洗井干凈、安全等特點。但安裝較為復雜,洗井成本較高,且受地下水位的深度影響。 常用空壓機有兩種:一種是9m3,另一種是6m3。選用哪一種應根據井孔結構、出水量、地下水位埋深等情況來確定。 3)水泵洗井 離心式水泵和深井泵洗井是目前農用機井最常用的洗井方法。它具有設備簡單,裝卸方便,洗井成本低,鄉村均能自行解決等優點。 一般講,對第四紀砂層深井,原則上應采用活塞來破壁和空壓機或水泵(包括深井泵)洗井。對于石灰巖地區在無空壓機設備時,視地下水埋深可用離心
17、泵或深井泵洗井。對于淺機井,不論砂層還是石灰巖均可用離心泵洗井。 洗井時注意以下幾點: 洗井泵的選擇應是先小后大,逐漸加大抽水降深; 抽水時間應根據含水層分選情況,連續抽水不低于48小時,有條件時,可結合抽水試驗進行; 為了加速含水層內泥漿的啟動,可將出水管插入井管內洗一段時間,然后向井外排外。 (7)試驗抽水 試驗抽水是管井施工的最后一道工序,目的在于了解水位的下長值、涌水量大小,從而選用水泵類型和規格。 1)試驗抽水設備 試驗抽水的設備,主要包括水泵(或空壓機)、量水堰(或水表)、電測水位計等。離心泵一般最大吸程為8.5米,僅適用于地下水位淺的井;深井泵或潛水泵能吸取深層水,出水也較均勻,
18、但不適于涌水量較大的井;空壓機在水位埋深不超過70米時,不受水位高低的限制,還可輸送含砂量較高的水,但需大功率發動機,出水不夠均勻。 2)試驗抽水要求 水位降深。試驗抽水中的水位下降次數比抽水試驗要求低,通常只進行一次下降。而抽水試驗的水位下降次數,一般為3次,至少要2次。 水位降深值的大小,主要決定于井的最大可能出水量。其最大降深值的確定,對于潛水含水層,采用其厚度的1/31/3;對于承壓含水層,一般不超過其頂板高度。 抽水時間。試驗抽水和抽水試驗的延續時間,一般決定于當地的水文地質條件,在富水地區,水位、水量易于穩定,因而延續時間可以短一點;而貧水地區延續時間必須加長。因為在抽水過程中,井
19、的影響半徑逐漸擴大,必須在水的補給來源與井的出水量達到平衡時,水位才能確定。對試驗抽水,要求動水位和出水量都達到穩定后,再連續抽水48h; 試驗抽水和抽水試驗時,要連續抽水,不允許中間停歇,對于潛水層尤為重要。 觀測內容。試驗抽水和抽水試驗的觀測內容,包括靜水位、動水位、恢復水位、出水量、含砂量以及抽水過程中的水質變化等。 觀測時,對水位、出水量都應要求達到穩定。在連續數小時內,出水量變化的差數,小于平均出水量的5%時,即可認為出水量已經穩定。連續測量水位三次,每次間隔時間當小時。在下列情況下,即可認為水位已經穩定:使用離心泵或深水泵時,其誤差不超10cm。此外,水質也應達到穩定。 試驗抽水或
20、抽水試驗結束后,應觀測水位的恢復情況。最初12min一次,以后逐漸延長間隔時間。如水位在34h內,變化不超過1cm,即可認為水位已經恢復。 (8)成井驗交 水井施工完畢,應進行詳細的驗交工作。驗交應有以下幾個方面。 1)成井驗交標準 成井驗交應遵照國家頒布規范中規定的質量標準進行鑒定,其標準如下。 井水含砂含。井水的含砂量,在抽完井筒內的存水以后30s內,粗砂層應砂到1/50000以下,中、細砂層地區則為1/20000以下。出水量。凡在工業基地、水源地,經勘察部門詳勘有勘察結論的,機井設計應符合勘察井的要求,其單井涌水量應不小于勘察井的水量。 在文地質條件相同的農灌區,機井出水量應不低于農灌已
21、成井的平均涌水量。 水質。凡有咸淡水界面區,機井應有嚴格的封閉要求。其礦化度應符合相對淡水層的礦化度。當礦化度大于相對淡水層的礦化度時,說明封閉有一定問題,應采取補救辦法,諸如封閉層段加內封管或咸水層段澆注水泥砂漿,經凝固后再用小一號鉆具把密封段鉆透,使下層淡水層承壓上來供水泵抽取。同時應控制淡水層的開采動水位,防止水位持續下降,以防水質惡化。 在無咸水層地區,應注意上層的封閉,防止上層污水的污染。 傾斜度。管井的斜度要求,在井深不超過500m時,每100米傾斜度不超2。 2)成井驗交應提供的資料 成井竣工后,應由建設部門、鉆井隊及生產使用人員共同驗交驗收,檢驗含砂量、出水量、水質、井深、淤積和抽水水位降等有關項目,同時提交以下資料: 機井施工說明書及附圖。施工說明書是綜合性技術文件,主要閘明井位、水文地質條件(包 括地層、巖性、構造、含水層顆粒分析、含水層與隔水層部門、厚度、埋深等)、井管結構、過濾器規格、填粒料大小、抽水試驗記錄及水質化驗等。上述內容應在水文地質鉆孔綜合圖表中填寫清楚。 機井使用說明書。該文件包括:該井最大開采量和適用的水泵類型和規格;該井使用中可能發生的問題及維修方面和建議;為防止水質惡化應控制的地下水開采量等。 機井使用說明書一般亦可歸納到機井施工竣工報告中,作為最后的一個問題提出,供建設單位在使用井時注意。
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