■李穩(wěn)剛

（陜西省水工程勘察規(guī)劃研究院　陜西　西安　710002）

水文地質(zhì)鉆探與水源井成井技術(shù)

■李穩(wěn)剛

（陜西省水工程勘察規(guī)劃研究院陜西西安710002）

水源井是人類開采地下水資源的主要構(gòu)筑物，在世界各國(尤其是干旱地區(qū))得到了廣泛的應(yīng)用。目前由于地表水局部缺乏及易遭受人為污染，地下水資源開采和利用成了我國西北地區(qū)及許多城市的重要供水渠道。同時還有相當(dāng)大數(shù)量的灌溉用機(jī)井，可以說機(jī)井建設(shè)的發(fā)展保證了我國西北地區(qū)工農(nóng)業(yè)和糧食生產(chǎn)的穩(wěn)步增長。文中將針對水文地質(zhì)鉆探以及水源井成井技術(shù)進(jìn)行了研究。

水文地質(zhì)鉆探水源井成井技術(shù)

隨著人們對地下水資源的利用力度不斷加大，水源井作為開采地下水的主要構(gòu)筑物，將會得到更加廣泛的應(yīng)用。本文結(jié)合水文地質(zhì)勘察施工實(shí)踐，對松散層水源井的施工工藝及其技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了闡述，以期在今后的工程實(shí)踐中加以論證應(yīng)用，以進(jìn)一步提高水源井施工的技術(shù)水平，并取得更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

1　影響水源井出水量的原因以及處理方法

1.1巖屑阻水

由于水源井成孔孔徑大，且泥漿泵排量不足，攜巖不徹底，致使部分巖屑和泥皮成孔后仍殘留孔內(nèi)，下管后巖屑、泥皮阻止地下水透過過濾器進(jìn)入井內(nèi)；成孔后換漿不徹底立即下管，使得井底泥漿過稠，嚴(yán)重影響了水井的出水量。

1.2礫料不到位

因投放礫料中出現(xiàn)架橋現(xiàn)象，使得礫料部分或全部不能投放到過濾器部位，即:不能形成人工過濾層，出現(xiàn)涌砂現(xiàn)象，地下水中的粉細(xì)砂粒透過過濾器進(jìn)入井內(nèi)，淤積、沉淀，埋沒部分濾水器，使水井開始水量大，隨著使用水量越來越小。

1.3水源井洗井的基本方法

1.3.1活塞洗井

活塞洗井時，活塞在鉆桿或抽筒的重力作用下，迅速下降，沖擊井水，使井水透出過濾器沖擊含水層。然后猛然上提活塞，在活塞下面的井段內(nèi)形成真空，含沙層中的水迅速注入井內(nèi)，破壞井壁泥皮，并攜帶出含水層的泥、細(xì)砂和滲入水層中的泥漿。

1.3.2空壓機(jī)大返洗

所謂大返洗井是指將風(fēng)管下到井的過慮器以下部位，壓風(fēng)機(jī)不斷向井內(nèi)送風(fēng)，隨著壓力的增高，體積不斷膨脹，部分水形成水氣結(jié)合水，等壓力達(dá)到一定后，氣將水托起，井內(nèi)水沿著井筒密風(fēng)管的空隙返出。特點(diǎn)是安裝簡便，出水快，是一般水源井常用的洗井方法。

1.3.3化學(xué)試劑洗井

所謂化學(xué)試劑洗井是通過向井內(nèi)投放化學(xué)試劑，在井內(nèi)形成一定濃度的溶液，溶液透過過濾器，進(jìn)入井壁與井管之間的環(huán)狀間隙內(nèi)，使得泥皮或泥質(zhì)巖被溶蝕，分解成細(xì)小顆粒。隨著抽洗井被抽出管外，從而增大了地下水進(jìn)水通道，增加出水量?；瘜W(xué)藥品通常有鹽酸、偏磷酸鈉、焦磷酸鈉、氨基磺酸等等。

2　水源井成井技術(shù)

2.1關(guān)于濾料級配

井管外填濾料砂礫的粒級級配和填礫厚度是否得當(dāng)，是水井進(jìn)水效果過濾防砂的關(guān)鍵之一，亦是水井成敗和服務(wù)年長短的決定因素之一。有關(guān)文獻(xiàn)和手冊中對填礫粒級和厚度作有明確的規(guī)定，對中粗砂礫含水層：填料粒級為含水層砂粒D50的6～10倍，厚度為75～100mm；細(xì)粉砂層含水層：填砂粒級為D50的6～8倍，厚度為100～200mm。按此可以概括，對中細(xì)砂層而言，填濾料礫砂粒徑、均勻者為0.5～1mm，半均勻者則為0.5～2mm。試驗(yàn)結(jié)果：對細(xì)粉層達(dá)到即防砂又不影響出水，其極限填礫粒徑為D50的24倍，正常應(yīng)在D50的14～16倍為最好。而且認(rèn)為在上述極限填礫粒級以內(nèi)，出水含砂量隨清砂排水時間的延長而逐漸減少。

2.2擴(kuò)孔

第四系松散層水源井的施工中，上部開孔一般應(yīng)選用和設(shè)計孔徑大小相同的鉆頭一次成孔，以保證孔口和上部孔壁的穩(wěn)定；當(dāng)下部地層變硬，進(jìn)尺較慢、扭矩過大時，應(yīng)更換小鉆頭鉆進(jìn)，進(jìn)尺30m左右提出鉆具，重新下入大鉆頭擴(kuò)孔，這樣循環(huán)往復(fù)，直至鉆到設(shè)計深度。注意在粘土層中用小鉆頭一次不宜鉆進(jìn)深度過大，防止縮孔包鉆。水源井井徑要達(dá)到設(shè)計要求，擴(kuò)孔是成孔的一道重要工序。在松散粘性土層和砂土中擴(kuò)孔一般采用翼片式擴(kuò)孔鉆頭，在固結(jié)粘土和砂卵石地層中采用牙輪鉆頭鉆進(jìn)和擴(kuò)孔，并帶加重鉆具。為使鉆具回轉(zhuǎn)時平穩(wěn)并修正孔壁，通常在擴(kuò)孔鉆頭翼片上方焊接一個小于鉆頭直徑4～10 mm的扶正圈，必要時也可在鉆桿上適當(dāng)位置加焊一個扶正圈，為使擴(kuò)孔時不脫離勘探鉆孔，保證擴(kuò)孔孔斜，應(yīng)在擴(kuò)孔器底部焊接長約0.5～1 m左右的比原徑孔徑小一級的前導(dǎo)向管。完井后下管前，先用試孔器對孔內(nèi)進(jìn)行導(dǎo)正破壁，并將孔內(nèi)的泥漿適當(dāng)換稀。

2.3井管的下置

井管是垂直安裝在地下的取水管道，由井壁管、濾水管及沉砂管組成，井壁管安裝在非含水層處，起護(hù)壁作用，濾水管安裝在含水層處，起濾水擋砂的作用，井管最下端為沉砂管，底部封閉，用以沉淀水中所含砂粒。對于井管，通常要求無殘缺、斷裂、彎曲等現(xiàn)象，連接后應(yīng)保持同心；管內(nèi)壁應(yīng)平整、圓滑，連接后應(yīng)吻合嚴(yán)密；應(yīng)有一定的抗壓、抗拉、抗彎曲強(qiáng)度，以保證承受井壁巖層和填礫的側(cè)向壓力和井管自重；應(yīng)具有較強(qiáng)的抗腐蝕能力，以延長其使用年限；材質(zhì)要無毒和不污染水質(zhì)；濾水管要有較大的孔隙率、能減少地下水流入管內(nèi)的阻力并起到良好的濾水擋砂性能。

2.4成井過程中鉆探泥漿的清除

成井施工時均需泥漿護(hù)壁鉆探，鑿井達(dá)到設(shè)計深度后方將井管及所配置的過濾器系統(tǒng)裝置下入井中。清除井中鉆探泥漿的方法，通常是在井管過濾系統(tǒng)裝置下完之后，將鉆具下入至井管底部，用清水沖洗井內(nèi)泥漿。基于井管口一般均高于地面，清水沖洗時常見沖洗液從井管外溢。待清水返出一段時間后，即認(rèn)為井中泥漿被清除，隨即邊沖洗邊開始投放人工濾料，充填砂礫濾層，直至投滿填實(shí)方停止清水沖洗，此乃成井施工中的通用工藝，亦為普遍采用的施工方法。上述施工方法，在客觀實(shí)際上是難以達(dá)到理想的清除井內(nèi)泥漿的效果，主要受兩方面的因素制約：一種情形是鉆具將清水送至井底部沖洗，雖見清水從井管外溢返，但由于井中泥漿與沖洗清水的比重差異，清水在泵壓作用下，多從過濾管上部或某段過濾孔突破，其下部的泥漿并未被置換清除。另一種情形是成井鉆探口徑大多在0.8～1.00m的直徑的空間，沖洗清水在沖洗運(yùn)行中，從濾管某一部位突破到管外環(huán)狀空間，不可能形成全斷面頂托流返，而是沿一條突破通道流返、致使管外環(huán)狀空間中的泥漿及懸浮泥屑不能有效清除。

2.5成井后的洗井

在富水區(qū)可直接下入大流量的潛水泵抽洗井內(nèi)泥漿水（即大流量大降深），將井內(nèi)水抽清后停泵，待井內(nèi)水位恢復(fù)穩(wěn)定后再次起動水泵抽水，這樣多次反復(fù)，直至水泵起動后不出混水為至，然后用空氣壓縮機(jī)清除井底沉淀，該方法省時省力，便于操作，且效果較好。

在弱富水區(qū)或貧水區(qū)，應(yīng)首先用空氣壓縮機(jī)洗井，若水位過深，空氣壓縮機(jī)壓力無法達(dá)到時，可采用井內(nèi)注水的方法抬高水位，進(jìn)行洗井，并結(jié)合活塞與氨基磺酸聯(lián)合洗井；氨基磺酸的最大比例為井管內(nèi)水的10%，將配制好的溶液用虹吸管或直接經(jīng)抽水管送到過濾器部位，用活塞將液體壓入過濾器外面，待靜置24小時后，使酸溶液與過濾器外面的泥皮或結(jié)垢充分溶解后，再用空壓機(jī)抽水，可采用邊拉活塞邊抽水的方法，效果更加顯著，可根據(jù)出水量變化情況重復(fù)進(jìn)行。

3　結(jié)束語

通過對水源井成井工藝的不斷探索與總結(jié)，并在水文地質(zhì)勘探與水源井施工中不斷進(jìn)行理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，目前對關(guān)中地區(qū)厚松散層鉆進(jìn)地質(zhì)條件已有了充分的了解，按所設(shè)定的成井技術(shù)方案進(jìn)行施工，水井的成井質(zhì)量較高，出水量及穩(wěn)定性較好。但受地質(zhì)條件的限制，采取好的成井技術(shù)，完善深井施工成井工藝仍是鉆探技術(shù)人員需要思考的問題，努力發(fā)展不同地質(zhì)條件的成井技術(shù)，將會為地下水資源的有效開發(fā)與利用發(fā)揮更大的作用。

[1]戴隆沛，秦福剛，李磊.松散層深部水源井成井技術(shù)與工程應(yīng)用 [J].西部探礦工程，2008，06:60-62.

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P634[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-9-81-1