机井工程

4.5农用井工程施工方案

本工程是地下水源取水管井工程，包括钻孔施工准备、钻孔工艺、井管外观质量检查及过滤器制作，井管安装、填砾及管外封闭，洗井和抽水试验等。

4.5.1 管井施工准备

管井施工的所需管材、滤料、粘土（球）及其他物料，必须按设计要求在开钻前准备好，并及时运到现场。

1）钻机安装

本工程区地层一般为松散层构造，钻机类型宜采用回转式正循环钻机。

根据设计井孔位置，安装钻机时，井孔中心距电话线至少10m：距地面电力线路及松散层旧井孔边线的距离至少5m(基岩石钻孔不受此)；距地下通信电缆、构筑物、管道及其他地下设施边线的水平距离至少2m；距高压电线的距离，一般为塔高的两倍：与地面高层楼房及重要建筑物应保持足够的安全距离，并应遵守有关行业施工现场的规定。

钻机及附属配套设备的安装，必须基础坚实，安装平稳，布局合理，便于操作：回转钻机转盘要水平，天车、转盘及井孔中心必须在一条铅直线上；冲击钻机必须保证连接牢固，钻具总重不得超过钻机说明书规定的重量，活芯应灵活，钢丝绳与活套的，上线应保持一致；在钻进过程中不得位移。

2） 钻塔的安装

①安装钻塔前，必须对升降系统、钻塔各部件及有关辅助工具进行认真检查符合要

求后方可进行安装。

②安装钻塔前，任何人不得在钻塔超落范围内通过并停留。安装多层钻塔时，不得上

下两层同时作业，应自下而上逐层进行。

③起钻塔时，卷扬或绞车应低速运转，保持平稳。当起塔接近垂直时，操作必须缓慢、

准确，防止钻塔倾倒、碰坏。

④塔腿接触地面处，应以垫木垫牢或置于基台木上，以保持稳定。

⑤绷绳位置必须安设匀称，绷绳地锚必须埋设牢固，并用紧绳器绷紧，绷绳与地面所

成夹角，一般不大于45°。

⑥钻机无轮中心(前缘切点)转盘(或立轴)中心与井孔中心必须保持在一条铅直线上。

3） 钻井工艺

钻井工艺应包括钻进方法、冲洗介质、泥浆质量、井孔防斜及事故预防。

(1)钻进方法与护壁应符合下列规定：

①松散层或基岩层，可采用正循环回转式钻进；碎石土类及砂土类松散层，可采用冲击式钻进：无大块碎石卵石的松散层，可采用反循环回转式钻进；

②冲洗介质，应根据水文地制裁条件和施工情况等因素合理选用。一般在粘土或稳定

地层，采用清水；在松散、破碎地层，采用泥浆。

③松散层钻进时，应根据钻进机具和地层岩性采取水压护壁或泥浆扩壁。采用水压护

壁时，孔内一般应有3m以上的水头压力：采用泥浆扩壁时，孔内泥浆面距地面应小于0.5m。

④基岩顶部的松散覆盖层或破碎岩层，宜采用套管护壁。

⑤成井过程中设置的护口管，应保证在管井施工过程中不松动，井口不坍塌。

(2)钻孔用的泥浆，质量指标应符合下列规定：

①一般地层泥浆密度应为1．1～1．2，遇高压含水层或易塌地层，泥浆密度可酌情加大。

②砾石、粗砂、中砂含水层泥浆粘度应为18~22s；细砂、粉砂含水层应为16~18s。

③回转钻进时，孔内泥浆含沙量应不大于12％。

④冲击钻进时，胶体率应不低于70％；回转钻进时，应不低于80％。井孔较深时，

胶体率应适当提高。

(3)停钻期间，应将钻具提至安全孔段位置并定时循环或搅动孔内泥浆；泥浆漏失必须随时补充；如孔内发生故障，应视具体情况调整泥浆指标或提出钻具。

(4)井孔倾斜度应符合《机井技术规范》3．3．2规定。钻进时要合理选用钻进参数，必要时应安装钻铤和导正器。如发现孔斜征兆，必须及时纠正。钻具的弯曲、磨损Ⅲ须定

时检查，不合格者不得使用。

4.5.2 井管安装

1）井管安装前必须按照钻孔的实际地层资料校正设计，然后进行井管组合、排列、测量长度，并按井管排列顺序编号。

2） 下管方法应根据管材强度、下置深度和起重设备能力等因素选定，应符合下列要求：

①悬吊下管法，宜用于井管自重(或浮重)小于井管允许抗拉力和起重的安全负荷。

②托盘(或浮板)下管法，宜用于井管自重超过井管允许抗拉力和起重的安全负荷。

③多级下管法，宜用于结构复杂和下置深度过大的井管。各类井壁管及过滤器允许一次安装长度可按表2．2的规定选用。

3）井管的连接必须做到对正接直、封闭严密，接头处的强度应满足下管安全和成井质

量的要求。

4） 过滤器安装位置的上下偏差不得超过300mm。

5） 采用填砾过滤器的管井，井管应位于井孔中心。下井管时要安装井管扶正器，

其外径比井孔直径小30～50mm。根据井深和井管类型确定扶正器的数量，一般间隔3～20m

安装一组，每井至少安装2组。无砂混凝土管与混凝土管井，扶正器的数量应适当增加。

6） 井管底部一般应座落在坚实的基础上，若下部孔段废弃不用时，必须用卵石或碎石填实。

4.5.3 填砾和管外封闭

1） 滤料级配

填砾(本工程要求为石英砂，下同)过滤器的管井、并管安装后，应根据以下要求及时进行填砾。滤料高度应超过过滤器的管井、井管安装后，应根据以下要求及时进行填砾。

滤料高度应超过过滤器的管井，井管安装后应根据以下要求及时进行填砾。滤料高度应超过过滤器的上端；滤料宜用磨圆度较好的硅质砾石；不应含土和杂物，严禁使用棱角碎石；

滤料的不均匀系数应小于2，滤料规格可按下列要求确定：

砂土类含水层：D50=(6～8)d50

碎石土类含水层：当d20<2mm时 D50=(6～8)d20

当d20≥2mm时，可不填砾或充填10—20mm的填料：

(注：D50为滤料筛分样颗粒组成中)，过筛重量累计为50％时的最大颗粒直径)。

填砾时，滤料应沿井管四周均匀连续填入，随填随测。当发现填入数量及深度与计算有较大出入时，应及时报出原因并排除。

2） 检查滤料质量标准

(1)回填滤料的规格，是根据井孔中含水层颗粒大小而决定的，必须符合《机井技术规范》的设计要求。

(2)检查滤料的形状是否圆滑，一般不应用碎石做滤料。

(3)检查滤料质地是否坚硬，与水是否起化学变化。

(4)检查筛选的滤料粒径是否符合设计要求，粒径大小是否均匀，不合格的滤料颗粒不得超过15％。

(5)检查滤料数量是否与计划数量相符，一般是要比计划数量多备足20％。

3) 回填滤料方法和注意问题

(1)回填滤料方法

①一般采用循环水填滤料或静水填滤料，以循环水填滤料为好。

②无论采用哪种方法回填滤料，均应沿并管周围连续的均匀缓慢的填入，速度不宜太快。若滤料中途受阻，不许摇动或强力提动井管，可用小掏筒或活塞下入井管内慢慢上下提动，直至滤料下沉为止。

③回填滤料要用一定的计量容器，便于及时的与计划数量校对。当滤料填入到一定数量时，可等滤料下沉，用测棒测量填滤料高度，边填边测，直到计划位置为止。测棒是用圆铁棍制成，长0．5-lm，两端呈圆尖形，其重量一般须超过所用测绳总重量的一倍。

(2)回填滤料应注意的问题

①采用循环水填滤料，中途不许停泵，填滤料也不许间歇，要一气呵成。

②严禁一侧集中填滤料，不可快速猛倒冲击井管或造成堵塞。

③必须按管井设计的位置回填滤料及高度不许马虎从事，以防滤料下沉而失去拦砂滤水作用，而影响成井质量。

④所填滤料应留样备查。

4) 管外封闭

井口周围应用不透水材料封闭，封闭深度位为60m。

(1)封闭材料

①粘土块。宜采用天然杂质少的优质粘土，其含砂量(粒径大于0．05am)不应大于5％，含水量约18％～20％左右，粘土块最大直径不应大于50rm。它适用于要求封闭程度不高的孔段使用。

②粘土球。采用上述的优质粘土，经人工浸泡拌和，制成直径25～30mm粘土球。粘上球必须揉实风干，风干后表面无裂纹、内部湿润，含水量约为20％左右。它适用于要求封闭程度较高的孔段使用。

③水泥砂浆和水泥浆。一般采用325—425号普通硅酸盐水泥或其他水泥。它适用于

封闭程度要求高的孔段使用，如严格封闭一良含水层段或有特殊要求处理的孔段使用。

(2)封闭前的准备

封闭前，应按照管井施工状图所要封闭的深度，计算出需要填入的粘土球的数量。粘土球实际准备的数量，应比计划数量多25％～30％；粘土块实际准备的数量应比计划数量多10％～15％；有特殊要求时，还可准备棕头、干海带等其他封闭材料。

(3)封闭方法

管井封闭材料的填入方法与填滤料方法相同。为了保证将粘土球填至计划位置，必须

弄清粘土球在泥浆中的崩解时间。投入前，先取孔内泥浆进行崩解时间试验，一般要求粘土球的崩解时间等于粘土球下沉至预定位置所需时间再加0.5h。

①当管井开采一个厚层含水层组，按规定将滤料填至含水层顶板以上日m时，其上部到井口段若没有需要严密封闭的地层。在这种情况下，采用优质粘土块封闭到井口，即可达到要求。

②当管井开采的含水层组在两个或两个以上，且层间相隔距离较大，两个含水层的颗粒直径又有较大差别，则两个含水层所填滤料直径也不同。在两种滤料之间，一般都充填粘土球或粘土块，以节省滤料及投资。在上层滤料层顶上，再填入粘土球或粘土块封闭到井口。

③当管井揭穿被污染的含水层，或苦咸涩色的不良含水层以及非计划开采的含水层，对于这样不良的含水层，必须用粘土球进行严格的封闭，其封闭位置应超过不良含水层顶底板各不少于5m。对于人畜饮水井，有条件时可用水泥砂浆严密封闭。

④在特殊高压含水层地区建井，尤其是水压较高，常采用速凝水泥砂浆封闭。其配方是，水泥：砂为1：4，再加入相当于水泥重量的2％的氯化钙。先将水泥与砂掺匀，加水搅拌，倒入深于水的氯化钙，搅拌均匀，即可用泥浆泵注入封闭或用提筒注入封闭。封闭段的高度应大于15m。有的单位在最上部的含水层顶上放置1～3个棕头或压入干海带

然后再灌水泥砂浆，其封闭效果更好。

⑤井口封闭，在井管周围开挖深度1．5m的坑，填入粘土球或优质粘土块，边填边夯实，直至井口。上部最好铺用20cm厚的混凝土护面。

(4)管外封闭位置，上下偏差不得超过300mm。

4.5.4 洗井和试验抽水

1) 填砾完毕后应及时进行洗井并补填滤料。

2) 洗井方法和工具，可按井的结构、管材、钻井工艺及含水层特征选择，应尽量采用不同的洗井工具交错使用或联合使用。必要时，可根据井管类型选择适宜的化学药剂(如二氧化碳、盐酸等)配合洗井。

松散层的管井在井管强度允许时，宜采用活塞与压缩空气联合洗井；泥浆护壁的管井，当井壁泥皮不易排除时，宜采用化学洗井与其他洗井方法联合进行。洗井过程中应及时观测出水量和含砂量，当出水量达到设计要求或连续两次单位出水量之差小于10％且出水含砂量小于l/200000(体积比)时，方可结束洗井。

3) 洗井和试验抽水的质量应符合下列要求：

⑴洗井完毕后，井底沉淀物厚度应小于井深的5/1000。

⑵洗井完毕后，进行试验抽水，水泵出水后30分钟采取水样。用容积法测定的含砂量：中、细砂含水层不得超过1/20000；粗砂、砾石、卵石含水层不得超过1/50000。

⑶试验抽水时，一般只做一次大降深抽水，水位稳定延续时间：松散层地区不少于8小时；基岩地区、贫水区和水文地质条件不清楚的地区，水位稳定延续时间应适当延长。有特殊要求的管井，应做三次降深抽水。

⑷试验抽水应达到设计出水量，如限于设备条件不能满足要求时，亦应不低于设计出水量的75％。

⑸试验抽水终止前，应采取水样，进行水质分析。