新蔡縣中深井成井施工工藝

□李 潁（新蔡縣水利局）

一、資源概況

（一）水資源狀況

新蔡縣多年平均降雨885mm，水資源總量84961萬m3，其中：地表水35181萬m3，淺層地下水29985萬m3，中深層地下水20225萬m3，地下水資源開采模數(shù)平均為8.19萬m3/km2。

（二）中深層地下水狀況

根據(jù)《駐馬店地區(qū)水文地質(zhì)普查報(bào)告》，新蔡縣中深層為富水區(qū)，埋深在80～300m之間，出水量50～100m3/h，包括三個(gè)含水層。第一含水層是中更新沖積洪積砂或砂礫石含水層，以粉砂、粉細(xì)砂為主，局部見中細(xì)砂夾小礫石，埋深較大，一般為90～150m，并且直接和第二含水層接觸，發(fā)生水力聯(lián)系，形成自流層，水頭高出地面1.97m。第二含水層是本區(qū)中泥水的主要含水層、巖性主要為大砂、粗砂礫為主。富水性為降深8～15m，出水量45～70m3/h，水頭高出地面1.78m，其頂板埋深為90～120m。第三含水層埋藏較深，在200m以下，巖性主要為粉砂、粉細(xì)砂，局部為鈣質(zhì)膠結(jié)粉砂巖或砂礫巖，富水性較弱，滲透系數(shù)1～2m/(24h)，單位涌水量14～24m3/h，水頭高出地面1.73m。

（三）工程地質(zhì)

地層與巖性：地質(zhì)屬第四系上更新沉土層，自上而下簡(jiǎn)述為第1、2層為輕、中粉質(zhì)壤土，黃色，淹黃色，粘性小，中密，呈可塑狀，第3、4層為中、重粉質(zhì)壤土，黃褐色，粘性高，有孔隙，中密，呈可塑狀。

根據(jù)已建中深機(jī)井工程（特別是2006年以來建設(shè)的農(nóng)村飲水安全工程的水源機(jī)井）的水質(zhì)檢測(cè)報(bào)告，新蔡縣中深層地下水水質(zhì)符合國(guó)家飲用水標(biāo)準(zhǔn)。

二、中深井位置選定

井位的確定與井網(wǎng)布置，直接影響到抽水試車。首先進(jìn)行野外地質(zhì)踏勘，詳細(xì)了解地區(qū)的地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、形成時(shí)期與成因，利用物探進(jìn)行初步找水，來進(jìn)一步探查當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)結(jié)構(gòu)，推斷地質(zhì)巖性，含水層透水性能厚度、埋深、富水條件等，在地下水豐富的地區(qū)應(yīng)考慮地形高度，井的位置盡量設(shè)在灌溉田塊中間。當(dāng)?shù)匦螢橐幻嫫聲r(shí)，井位可設(shè)在灌溉地段的上部，減少渠道的填方量，在地形平坦的地區(qū)，井成網(wǎng)格狀布置，離供水站前后左右200m處布置。還要考慮低壓線路、變壓器位置以及田、林、路、渠的綜合規(guī)劃，選擇最佳開采井位和開采區(qū)段。

三、施工準(zhǔn)備階段

施工設(shè)備進(jìn)場(chǎng)要求三通一平，即路通、電通、水通和施工場(chǎng)地平整，并保證施工設(shè)備、材料等的順利抵達(dá)及安裝。選好施工機(jī)械，把好材料關(guān)，施工人員合理配置，做好技術(shù)交流、安全教育、生活衛(wèi)生及文明指導(dǎo)，確保鉆機(jī)準(zhǔn)確就位。

四、井孔鉆進(jìn)階段

井孔質(zhì)量是成井質(zhì)量的基礎(chǔ)，施工中要嚴(yán)格控制。

（一）鉆進(jìn)方法

在鉆孔過程中，一般采用泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)，其成孔方法分多級(jí)成孔和一次成孔鉆進(jìn)兩種，一級(jí)孔徑為280mm，第二、三級(jí)擴(kuò)孔直徑分別為500mm、650mm，三級(jí)成孔施工周期較長(zhǎng)，泥漿滲透較遠(yuǎn)，洗井困難，泥漿密度調(diào)制不好，影響成井后出水量，新蔡縣多采用二次成孔的鉆進(jìn)方法，成孔直徑達(dá)500～550mm，該方法施工周期短，成井效率高，成井后出水最大，多種指標(biāo)均能達(dá)到規(guī)范要求。

鉆進(jìn)時(shí)不斷檢查鉆機(jī)垂直度和適時(shí)調(diào)節(jié)泥漿稀稠程度是加快進(jìn)尺、提高成孔強(qiáng)度的兩大重要舉措。

（二）取樣編錄

鉆進(jìn)過程中應(yīng)按2m進(jìn)尺間隔及在地層變化處采集水沖土樣一次，撈一個(gè)巖粉樣，沖洗干凈后填入標(biāo)簽:內(nèi)容、編號(hào)、井深、巖性等，記入當(dāng)班報(bào)表內(nèi)，使系統(tǒng)掌握地層柱狀的對(duì)比、對(duì)含水性、透水性初步確定，待鉆井結(jié)束后電測(cè)井、下入井管、實(shí)、花管位置可靠的實(shí)物資料。

（三）終孔及換漿

終孔后必須用順孔器順孔，保證下井管時(shí)上下暢通，延長(zhǎng)沖孔時(shí)間，在孔底泥砂排凈后，才能向孔內(nèi)送入稀漿，使孔內(nèi)泥漿密度＜1.1，粘度＜18秒，保證泥漿正常循環(huán)。

五、下入井管及填入濾料封閉止水

（一）井管安裝

1.井管排列。全部井管應(yīng)按照井孔巖層柱狀圖及井管安裝設(shè)計(jì)圖次序排列，丈量及編號(hào)，用鋼尺準(zhǔn)確地丈量每節(jié)井壁管和濾水管的單根長(zhǎng)度，并計(jì)算井管的總長(zhǎng)度，必須使濾水管與含水層位置相對(duì)應(yīng)，對(duì)井管進(jìn)行排列編號(hào)，并詳細(xì)記錄；找中器（也稱扶正器）的數(shù)量和位置，在井管排列時(shí)，應(yīng)按井管安裝設(shè)計(jì)圖把找中器放在相應(yīng)位置的井管上，同時(shí)排列好，以便下管時(shí)安裝。

2.井管包扎：必須按照取水段的巖性選擇尼龍網(wǎng)紗的數(shù)目，外圍滿包一層鋼絲布并綁扎牢固，用12～14＃鐵絲間隔25cm環(huán)繞綁扎。

3.下管方法：

（1）井管的下入方法，應(yīng)根據(jù)井深、管材類型、管材強(qiáng)度與重量以及起吊設(shè)備條件等來選擇，鋼筋混凝土井壁管及過濾器一次允許吊裝長(zhǎng)度150～200m，托盤下管允許一次安裝長(zhǎng)度為200～250m。

（2）井管在井孔中的重要（指重力）小于管材允許抗拉強(qiáng)度和鉆機(jī)安全負(fù)荷時(shí)，可用提吊法下管，當(dāng)井管重量大于鉆機(jī)安全負(fù)荷時(shí)，可采用提吊浮板法下管。

（3）井管在井孔中的重量，超過管材允許抗拉強(qiáng)度時(shí)，可采用鋼絲繩托盤法下管。

（4）下管時(shí)，連接必須做到對(duì)正接直，焊縫密實(shí)，連接筋均勻。

（二）填充濾料

管井結(jié)構(gòu)中，對(duì)井管與孔壁之間的環(huán)狀間隙，充填濾料和封閉材料，是深井建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。主要作用：固定井管，保證機(jī)井安全運(yùn)行；濾料可起到攔砂濾水作用，保證成井質(zhì)量,延長(zhǎng)機(jī)井使用壽命。

1.濾料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。回填濾料的規(guī)格是根據(jù)井孔含水層顆粒大小而決定的，必須符合《機(jī)井技術(shù)規(guī)范SL256-2000》的設(shè)計(jì)要求。應(yīng)選用堅(jiān)硬、純凈、磨圓度好的硅質(zhì)砂、礫石，粒徑大小級(jí)配合理，不合格粒徑含量不得超過15%。

2.回填濾料的方法和注意問題

（1）一般采用循環(huán)水填濾料或靜水填濾料，以循環(huán)水填濾料為好；（2）回填濾料時(shí)，均應(yīng)沿井管周圍連續(xù)地均勻緩慢地填入，速度不宜太快，嚴(yán)禁一側(cè)集中填料，不可快速猛倒沖擊井管或造成堵塞；（3）回填濾料時(shí)要用已知的計(jì)量容器轉(zhuǎn)運(yùn)，并及時(shí)測(cè)量深度，便于及時(shí)與計(jì)劃數(shù)量校對(duì)，必須按機(jī)井設(shè)計(jì)的位置回填濾料及高度，不許馬虎從事，以防濾料下沉而失去攔砂濾水作用而影響成井質(zhì)量。

（三）封閉止水

對(duì)不良含水層要進(jìn)行封閉處理，一般采用粘土球封閉止水，粘土球應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)粘土制成，直徑為25～30mm，以半干為宜。下部選用的粘土隔水層，單層厚度應(yīng)不＜5m，封閉位置應(yīng)超過擬封閉含水層上、下各不＜5m。根據(jù)新蔡縣地下水污染情況，中深井要求封閉止水深度不＜70m，特殊有害地層應(yīng)按實(shí)際需要加大封閉止水深度，管外封閉位置，上下偏差不得超過300mm。井口周圍：深井可用粘土或水泥漿封閉，厚度一般不＜300mm。

六、洗井及試驗(yàn)抽水

（一）洗井的目的

洗井是為了清除井內(nèi)沉淀的泥砂巖屑、泥漿和井孔壁上的泥漿皮，沖洗滲入到含水層中的泥漿，抽出含水層中的細(xì)小顆粒，以便在濾料管的周圍形成由粗到細(xì)的良好的天然濾水層，以增大濾水管周圍的滲透能力和進(jìn)水能力，從而使井能得到最大的出水量。下管填濾料后，要立即洗井，防止因時(shí)間長(zhǎng)，孔內(nèi)泥漿皮硬化不易破壞，造成洗井困難，影響出水質(zhì)量。

（二）洗井方法

機(jī)井要用空壓機(jī)或大流量潛水泵洗井，以便清洗較深孔段的泥漿和含水層中的細(xì)砂?？諌簷C(jī)要選用6m3以上的機(jī)型，采取分段清洗，以確保疏通水路，減小降深，清除淤積。

（三）洗井的質(zhì)量檢查

1.檢查洗井時(shí)，動(dòng)水位是否達(dá)到設(shè)計(jì)降深；

2.洗井后，井水含砂量是否在《規(guī)范》要求指標(biāo)之內(nèi)（用容積法測(cè)定含砂量，含砂量不得超過1/50000）；

3.洗井結(jié)束時(shí)，井底沉淀物不得超過井深的千分之五；

4.洗井后，應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)出水量，若發(fā)生填料下移，必須及時(shí)進(jìn)行充填。

（四）試驗(yàn)抽水

通過試驗(yàn)抽水，測(cè)量深井出水量，試驗(yàn)抽水時(shí)，一般只做一次大降深抽水，水位相對(duì)穩(wěn)定，延續(xù)時(shí)間不少于8h。試驗(yàn)抽水時(shí)應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)出水量。試驗(yàn)抽水結(jié)束前，要采取水樣進(jìn)行水質(zhì)分析。水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合GB5749-85《生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》，靜水位、動(dòng)水位、降深應(yīng)符合當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)規(guī)律，為檢查洗井質(zhì)量，應(yīng)采取改變下泵位置試抽水。

七、成井驗(yàn)收

機(jī)井施工驗(yàn)收工作應(yīng)分兩次進(jìn)行。第一次在井孔鉆鑿?fù)戤?，井管下入之前，?yàn)收項(xiàng)目應(yīng)包括以下內(nèi)容：

（1）機(jī)井位置應(yīng)符合規(guī)劃要求；（2）機(jī)井開孔直徑、終孔直徑、孔深；（3）地質(zhì)柱狀圖，內(nèi)容應(yīng)包括：巖層名稱、巖性描述、層厚、埋深；（4）電測(cè)井核對(duì)含水層位置資料；（5）井斜測(cè)量；（6）井管口徑、外觀質(zhì)量；（7）過濾器的制作質(zhì)量、直徑、孔隙率、長(zhǎng)度及安裝部位；（8）扶正器尺寸、安裝位置；（9）含水層巖樣顆粒分析成果；（10）濾料的規(guī)格、數(shù)量、質(zhì)量；（11）封閉材料的質(zhì)量、數(shù)量；（12）井管連接材料的規(guī)格、數(shù)量、質(zhì)量。

以上各項(xiàng)驗(yàn)收合格，符合規(guī)劃設(shè)計(jì)要求經(jīng)監(jiān)理人員同意后，才能進(jìn)行下管工作。等下管、投放濾料、洗井試驗(yàn)抽水工作完成后，再組織第二次驗(yàn)收，內(nèi)容包括：

（1）下管深度、成井深度；（2）井斜測(cè)量；（3）試驗(yàn)抽水成果，最大涌水量、靜水位、動(dòng)水位資料；（4）井水含砂量；（5）水質(zhì)化驗(yàn)成果報(bào)告；（6）井底沉積物厚度。

以上兩次驗(yàn)收應(yīng)以《規(guī)范》規(guī)定指標(biāo)及規(guī)劃設(shè)計(jì)文件為驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，驗(yàn)收完畢后，施工單位應(yīng)按規(guī)范要求向機(jī)井使用單位提供下列資料：

（1）機(jī)井結(jié)構(gòu)和地質(zhì)柱狀圖；（2）含水層巖樣及濾料的顆粒分析成果、水質(zhì)分析報(bào)告；（3）抽水試驗(yàn)成果；（4）機(jī)井配套和使用注意事項(xiàng)。

八、結(jié)束語

中深井工程有其獨(dú)特的施工工藝，正確有效的施工工藝將縮短施工周期，降低工程成本，使成井效率高，出水量大，使用壽命長(zhǎng)，在施工中應(yīng)記錄并保存詳細(xì)的施工資料，為日后維修水井備用。同時(shí)在施工中引入工程監(jiān)理對(duì)整個(gè)施工過程進(jìn)行有效的監(jiān)督和管理，為企業(yè)創(chuàng)造了較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，這將是我國(guó)中深井工程施工的一個(gè)趨勢(shì)。