邵盛元， 溫得全， 胡菲菲， 汪 洋

(1.核工業(yè)二〇三研究所，陜西 咸陽 712000； 2.核工業(yè)二四三大隊(duì)，內(nèi)蒙古 赤峰 024000)

雖然柬埔寨江河眾多，水資源豐富，有東南亞最大的洞里薩湖，地表水750億m3(不包括積蓄雨水)，地下水176億m3，但是在農(nóng)村因水利設(shè)施嚴(yán)重缺乏或陳舊，80%的鄉(xiāng)村用水困難。目前農(nóng)村住戶通過掘井取水，或直接飲用未經(jīng)處理的河流水、湖泊水和雨水，水質(zhì)極少達(dá)到飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。特別是在旱季，幾乎沒有符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)的水源。

2016年9月，柬埔寨農(nóng)村發(fā)展部向中國商務(wù)部援外司提出了在柬埔寨19個(gè)省的農(nóng)村新打水井6423口、新建普通池塘550座、新建帶斜坡保護(hù)的池塘100座的需求，總經(jīng)費(fèi)約4億元。中國援助柬埔寨鄉(xiāng)村供水項(xiàng)目分三期實(shí)施，項(xiàng)目工期：3年(2017年4月—2020年4月)；本項(xiàng)目實(shí)施第一期，第一期建設(shè)內(nèi)容包括：新打水井846口、新建普通池塘45座、新建帶護(hù)坡池塘28座。建設(shè)地點(diǎn)位于磅清揚(yáng)(Kampong Chhnang)、磅士卑(Kampong Speu)、磅通(Kampong Thom)、甘丹(Kandal)、特本克蒙(Tbong Khmum)、柴楨(Svay Rieng)六個(gè)省。中核集團(tuán)中標(biāo)第一期EPC總承包，合同經(jīng)費(fèi)8516.7萬元。

1 水井施工要求及施工條件

1.1 供水井施工要求

1.1.1 質(zhì)量及環(huán)保要求

(1)根據(jù)合同本工程水井按“合格”要求作為質(zhì)量目標(biāo)：單井出水量≮1.0 m3/h，水井深度>50 m；水質(zhì)要求符合柬埔寨國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)；杜絕重大質(zhì)量事故。

(2)環(huán)保目標(biāo)：污染固廢物100%回收處理；施工廢水二次處理達(dá)標(biāo)排放；及時(shí)修整、恢復(fù)施工過程中受影響的生態(tài)環(huán)境。

1.1.2 水井井位選擇要求及建設(shè)內(nèi)容

1.1.2.1 井位選擇要求

(1)井位選擇應(yīng)考慮施工和取水方便，位于村莊內(nèi)或附近，并避開污染源。

(2)水井與日常污染源應(yīng)保持一定的衛(wèi)生安全距離，其中距離牲畜棚和盥洗池不少于30 m，距離廁所不少于40 m。

1.1.2.2 新建水井建設(shè)內(nèi)容

每口井為一個(gè)獨(dú)立的供水水源，并完成成井配套工程。工作內(nèi)容包括前期調(diào)查、井位選址、鉆井、測井、井管安裝、填礫、止水、固井、洗井、抽水試驗(yàn)、水質(zhì)分析、安裝手壓泵、井臺及井碑制作、單井驗(yàn)收以及建立水點(diǎn)管理組織、培訓(xùn)維修工等。

1.2 水井施工條件

1.2.1 自然地理及地層條件

柬埔寨位于東南半島南部，東、西、北三面為高原，中部為平原并向南入海。中部平原，一般海拔110 m，平原中央為洞里薩湖，是東南亞第一大湖。

水井施工區(qū)位于盆地及其周邊沖積平原區(qū)。平原區(qū)，降雨量大，覆蓋層厚，含水層以砂土為主，滲透性較好，水資源均較豐富。丘陵區(qū)基巖露頭零星分布，巖性多為花崗巖和砂巖，地表多呈強(qiáng)風(fēng)化。50～100 m內(nèi)地下水含水層較多，平原區(qū)以第四系孔隙水為主，丘陵區(qū)大部分為基巖裂隙水。由于第四系為沖積沉積層，砂礫層及砂土層膠結(jié)程度差，施工中易發(fā)生井壁垮塌、掉塊、縮徑等事故。丘陵區(qū)基巖層裂隙水分布不均，水井水量難以保證。

1.2.2 交通條件

由于是鄉(xiāng)村供水井，水井均位于鄉(xiāng)村內(nèi)某一位置或農(nóng)戶院內(nèi)，通行條件和施工場地均受極大限制。

柬埔寨鄉(xiāng)村道路大多為簡易砂石路或土路，雖說是通到各家各戶，但是村內(nèi)道路，基本都是土路，且較窄小，尤其到了雨季，道路濕滑、泥濘，水井施工設(shè)備難以到位。

2 供水井施工設(shè)計(jì)

根據(jù)供水項(xiàng)目水井施工要求、施工條件(包括道路條件、施工作業(yè)現(xiàn)場條件)，進(jìn)行項(xiàng)目施工工藝設(shè)計(jì)選擇。

2.1 水井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選擇

根據(jù)供水項(xiàng)目實(shí)際情況，對于取水層為孔隙水的井位，設(shè)計(jì)?250 mm孔徑開孔，下部較穩(wěn)定地層變徑為220 mm至終孔，下入內(nèi)徑114 mm、長度4 m的UPVC塑料管(含濾水管)；對于取水層為基巖裂隙水的井位，設(shè)計(jì)?250 mm孔徑開孔，至堅(jiān)硬基巖變徑為200 mm至終孔，下入內(nèi)徑114 mm、長度4 m的UPVC塑料管(含濾水管)。對于上部松散地層需及時(shí)設(shè)置臨時(shí)套管，防止井壁坍塌。典型水井結(jié)構(gòu)見圖1。水井深度根據(jù)施工區(qū)地層地下水含水情況，設(shè)計(jì)為50～100 m。

2.2 井管選擇

本供水井工程選用質(zhì)量輕、壽命長和經(jīng)濟(jì)效益好的內(nèi)徑114 mm、壁厚7 mm的UPVC塑料管作為井管?；緟?shù)為：承壓強(qiáng)度≥8.5 bar(0.85 MPa)，管長4 m，采用螺旋式(外接)管箍連接，連接前絲扣需刷密封膠。

圖1 典型管井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

濾水管采用上述規(guī)格的井壁管加工而成，在井壁管表面切割3道濾縫，每道濾縫弧度80°，濾縫寬約0.5 mm，間距1 cm。每根井管兩頭留設(shè)20 cm實(shí)管開始割縫。濾水管安裝方式與井壁管相同。

沉淀管均采用井壁管，長度4 m，采用UPVC底塞刷膠套扣進(jìn)行封堵。

2.3 設(shè)備選型

根據(jù)供水項(xiàng)目施工條件、道路通行條件、水井結(jié)構(gòu)和深度來選用設(shè)備。

由于鄉(xiāng)村道路通行條件較差，且位于農(nóng)戶院內(nèi)的水井施工場地受限，所以水井施工設(shè)備選擇應(yīng)考慮其通行能力、搬遷及安裝拆卸時(shí)便捷迅速、施工狀態(tài)時(shí)的作業(yè)面積、施工能力等因素。為此，考慮到水井結(jié)構(gòu)及其施工深度，選用TH- 5和TH- 10型兩種類型的車載阿特拉斯鉆機(jī)(TH- 5型為改裝車載式)，每臺鉆機(jī)配備?89 mm×3 m鉆桿100 m?？諌簷C(jī)選用阿特拉斯·科普柯移動式空氣壓縮機(jī)。泥漿泵選用LBN810/0.6型砂漿泵。

2.4 鉆進(jìn)方法的選擇及鉆井參數(shù)設(shè)計(jì)

2.4.1 鉆進(jìn)方法選擇

根據(jù)區(qū)內(nèi)地層巖性特征，水井采用泥漿循環(huán)鉆進(jìn)和潛孔錘鉆進(jìn)兩種方法結(jié)合，其中取第四系孔隙水層位水井選用泥漿循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，取基巖裂隙水層位水井選用潛孔錘鉆進(jìn)。

2.4.2 鉆頭及鉆井參數(shù)設(shè)計(jì)

(1)泥漿循環(huán)鉆進(jìn)鉆頭設(shè)計(jì)選擇見表1。潛孔錘鉆進(jìn)選擇SPM170型鉆頭，設(shè)計(jì)參數(shù)為：工作壓力0.5～1.7 MPa，耗氣量19.5 m3/min，外徑156 mm，鉆孔直徑170～220 mm，螺紋連接為外螺紋、特殊扣型，外徑×螺距×齒高：100 mm×28 mm×10 mm。

表1 泥漿循環(huán)鉆進(jìn)鉆頭設(shè)計(jì)

(2)鉆進(jìn)參數(shù)設(shè)計(jì)見表2、表3。

表2 泥漿循環(huán)鉆井參數(shù)設(shè)計(jì)

表3 潛孔錘鉆井參數(shù)設(shè)計(jì)

2.5 泥漿設(shè)計(jì)

泥漿設(shè)計(jì)只針對于泥漿循環(huán)鉆進(jìn)方法施工。由于是鄉(xiāng)村供水井施工，所以泥漿必須滿足綠色、無害、無污柒、環(huán)?！熬G色施工”要求。

(1)泥漿配制材料選擇：膨潤土、纖維素、純堿和水。

(2)泥漿配方。①上部松軟層位泥漿液配方：1 m3清水+100～150 kg膨潤土+2～3 kg純堿+1～2 kg纖維素；②下部較穩(wěn)定層位泥漿配方：1 m3清水+25～50 kg膨潤土+1～2 kg純堿+1～2 kg纖維素。

2.6 成井工序設(shè)計(jì)

(1)井管安裝。下管時(shí)井管應(yīng)安裝扶正裝置，以保證下入井管在井內(nèi)的垂直，采用提吊下井管。

(2)填礫及封閉止水。選用2～4 mm粒徑，以及磨圓度較好的石英砂、硅質(zhì)砂、礫石為主的濾料進(jìn)行填充，填礫厚度應(yīng)自管井底部填充至最上層濾水管以上5 m位置。填礫頂端充填5 m厚粘土或膨潤土，以上至距井口3 m處采用粗砂封閉，選用P.O42.5以上硅酸鹽水泥，對井口封閉，填充厚度3 m。

(3)洗井。供水井全部采用空壓機(jī)洗井方式，洗至沙清水凈。

(4)抽水試驗(yàn)。本項(xiàng)目水井全部進(jìn)行抽水試驗(yàn)，抽水試驗(yàn)結(jié)合《供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范》(GB 50027—2001)及柬埔寨當(dāng)?shù)赝ㄓ米龇ǎ捎脝慰追欠€(wěn)定流抽水試驗(yàn)。

(5)水質(zhì)分析。抽水試驗(yàn)終止前，按要求采取水樣，進(jìn)行水質(zhì)分析。水質(zhì)分析實(shí)驗(yàn)室出具符合世界衛(wèi)生組織飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的合格證明。

(6)井口平面布設(shè)。井口平面由井臺、排水槽、滲井3部分組成，井臺和滲井之間以排水渠相接。

(7)手壓泵安裝。井臺制好后，在水井井口安裝印度產(chǎn)AFRIFEV牌手壓泵。

3 項(xiàng)目施工難點(diǎn)及解決措施

3.1 雨季施工難度大

柬埔寨每年5—10月為雨季，時(shí)間較長，且鄉(xiāng)村道路大多為土路或砂石路，通行難度大，這對水井施工及設(shè)備和材料的到位造成了很大的影響。采取如下措施：

(1)組織調(diào)派數(shù)量充足、經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)和管理人員到項(xiàng)目供水井施工中；

(2)選用通行性能優(yōu)良的水井施工設(shè)備，并充分考慮機(jī)械設(shè)備維修和備用設(shè)備的準(zhǔn)備；

(3)組織合理有效的項(xiàng)目管理機(jī)構(gòu)，事先制定嚴(yán)密的進(jìn)度計(jì)劃安排，嚴(yán)格管理，多工作區(qū)同時(shí)開展施工；

(4)制定專門的雨季施工應(yīng)對措施，根據(jù)氣象預(yù)報(bào)及時(shí)調(diào)整施工組織計(jì)劃，盡可能避免因雨季引起的誤工時(shí)間。

3.2 地表廢棄物(泥漿、巖粉)及廢水的無害化處理

供水井施工必然存在鉆進(jìn)巖屑及泥漿廢棄物，尤其潛孔錘施工產(chǎn)生的地表廢棄巖粉殘?jiān)透啵约跋淳畷r(shí)產(chǎn)生的大量廢水。如不處理好，對地表有一定的污染。

對廢棄泥漿、巖粉殘?jiān)皬U水的無害化處理主要從物理、化學(xué)等方面進(jìn)行，本項(xiàng)目結(jié)合鄉(xiāng)村供水井施工的實(shí)際情況進(jìn)行針對性的地表廢棄泥漿、巖粉殘?jiān)皬U水的無害化處理。

(1)廢棄泥漿的處理：由于水井均在50～100 m深度范圍內(nèi)，產(chǎn)生的廢漿不是很多，主要采用在泥漿池內(nèi)用清水稀釋泥漿，并經(jīng)一定時(shí)間沉淀后，用砂漿泵將池內(nèi)上部清水抽排到路邊水渠中，然后將泥漿池底部廢泥漿進(jìn)行固化處理，之后用原地土回填泥漿池。

(2)巖粉殘?jiān)奶幚恚簼摽族N鉆進(jìn)中產(chǎn)生的巖粉，集中收集堆放，在成井時(shí)作為砂石粗料回填到水井中止水層上部與井口3 m的井段。

(3)洗井廢水的處理：由于使用的是無毒害作用的泥漿，所以洗井時(shí)產(chǎn)生的廢水可經(jīng)沉淀后直接排到路邊水渠中。

(4)完井后及時(shí)修整、恢復(fù)水井施工場地，用原地土恢復(fù)井場原貌。

4 施工中存在的問題及解決措施

4.1 前期水井施工中存在的問題

前期在柬埔寨王國4個(gè)省區(qū)進(jìn)行水井施工，其中2個(gè)省區(qū)水井取水目的層為第四系孔隙水，2個(gè)省區(qū)水井取水目的層為基巖裂隙水。施工過程中出現(xiàn)以下問題。

(1)位于第四系松散砂層、土層水井，施工中易出現(xiàn)縮徑、超徑、坍塌、掉塊、剝落、吸附卡鉆等現(xiàn)象，以至于鉆進(jìn)、下套管、填礫都困難(礫料不能按量填到位)。

(2)水井施工中表層套管起拔困難或無法起拔。

(3)基巖裂隙層位水井水量難以保證。部分取基巖裂隙層位水的水井，水量達(dá)不到要求或者無水；基巖裂隙水的分布及形成受地層巖性及裂隙、節(jié)理發(fā)育情況控制，由于裂隙、節(jié)理發(fā)育的不均勻性，造成裂隙水的相對富水帶和貧水帶。本工程靠近山區(qū)地區(qū)，裂隙富水性差。部分水井施工完裸孔后，因水量達(dá)不到要求而報(bào)廢。

4.2 解決措施

(1)對于易發(fā)生縮徑、塌孔事故的第四系砂層、土層的供水井應(yīng)選擇大排量、中低鉆壓、低轉(zhuǎn)速鉆進(jìn)參數(shù)。施工時(shí)，一是選擇較高粘度的沖洗液，在泥漿中適當(dāng)增大粘土和纖維素加入量，提高泥漿密度、粘度及降低失水量；二是在鉆進(jìn)過程中回次終結(jié)提鉆前多上下竄動鉆具；三是適當(dāng)延長下套管前的沖孔時(shí)間；四是加快下套管、填礫和止水工序。

(2)對于困難或無法起拔表層套管，在總結(jié)經(jīng)驗(yàn)后，采取的措施：一是施工中準(zhǔn)確計(jì)算礫料投入量并探測礫料面，避免礫料填入表層套管位置；二是在下入表層套管時(shí)在套管外表面涂抹黃油。

(3)保證基巖裂隙層位水井水量的措施：

①對于有水，且水量在0.7～1 m3/h的水井，擴(kuò)大水井井徑到250～300 mm。

②對于無水或水量<0.7 m3/h的水井，報(bào)廢并重新確定井位施工。

③為了能更好地保證供水井水量，后期重點(diǎn)加強(qiáng)了兩方面的工作：一是加大水文地質(zhì)調(diào)查工作力度，通過現(xiàn)場踏勘，收集水文地質(zhì)資料、已有水井狀況、地層特征和地下水水量，合理布置供水井位置；二是在基巖裂隙水施工區(qū)提前用電法勘查方法確定井位。

對在基巖裂隙水分布區(qū)擬建水井位置進(jìn)行瞬變電磁法、高密度電法地面物探工作，綜合探測圈定擬建水井位置下方構(gòu)造、裂隙、節(jié)理等富水區(qū)域及其深度，從而確定水井位置和井深。瞬變電磁測量，根據(jù)工程要求勘探深度50～100 m，測量點(diǎn)距選擇為25 m，測框邊長25 m，采用測量頻率為25和6.25 Hz，供電電壓12 V。疊加次數(shù)150次，遇干擾時(shí)酌情增加?；鶐r裂隙水分布區(qū)主要的測量異常特征如圖2所示。

圖2典型物探測量異常特征

圖中(a)所示異?？苫九卸ǖ叵麓嬖诤严叮⒖筛鶕?jù)異常形態(tài)、寬度、埋深、延伸深度判斷含水裂隙的寬度、埋深、延伸深度等。圖中(b)所示異常認(rèn)為基巖風(fēng)化帶內(nèi)淺層滯水層可能性大；如深度適中、視電阻率數(shù)值屬于中低阻- 低阻，低阻圈閉不完全，認(rèn)為地下含水裂隙可能性大。圖中(c)所示異常在區(qū)內(nèi)分布較少，異常在圖面上呈低阻層狀異常，阻值較低。一般深度較淺，故排除基巖含水裂隙可能，結(jié)合水文地質(zhì)資料，一般推斷為基巖風(fēng)化帶內(nèi)含水層。三種異常中，最有利于水井施工的為(a)所示的縱向低阻分帶異常。

如測量圖面中未出現(xiàn)上述3種低阻異常，則判斷為在井位及其臨近下方區(qū)域內(nèi)沒有基巖裂隙出現(xiàn)，含水可能性小，不宜設(shè)計(jì)水井井位。

5 取得的成果

(1)由于采取了較好的雨季施工管理措施，根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀髼l件及時(shí)調(diào)整施工組織計(jì)劃，最大限度地避免因雨季引起的誤工。

(2)對地表廢棄物(泥漿、巖粉)及廢水進(jìn)行的有效無害化處理，確保了水井施工現(xiàn)場的文明施工和環(huán)境保護(hù)，也使施工后的井場恢復(fù)了原貌。

(3)對于井壁易縮、坍塌的第四系松散地層，通過采取有效措施，較好地保護(hù)了井壁穩(wěn)定，極大地加快了水井施工進(jìn)程，提高了水井的施工效率和成井效率。

(4)在表層套管外表面涂抹黃油，并準(zhǔn)確填礫后，再未發(fā)生表層套管起拔困難或報(bào)廢事故，所有表層套管均順利起出。

(5)對于施工中前期出現(xiàn)的水量在0.7～1 m3/h的13口基巖裂隙層位水井，通過將井筒直徑擴(kuò)大到250～300 mm，水量均達(dá)到1 m3/h以上。

(6)采用先進(jìn)的高密度電法和瞬變電磁法，開展物探方法確定井位。在找水打井“盲區(qū)”、“難區(qū)”，系統(tǒng)地總結(jié)了區(qū)內(nèi)含水裂隙的分布規(guī)律，建立了電法含水裂隙快速異常識別定位及含水性估算的方法。采用這種方法后，大大降低了施工成本，加快了施工進(jìn)度，提高了水井成功率。截止目前，中方援建水井施工成井率高達(dá)89.7%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于美國、印度、日本、韓國等國家援建水井成井率(據(jù)柬埔寨農(nóng)村發(fā)展部資料，這些國家之前施工的水井成井率只有70%左右)。

6 結(jié)語

此工程是中國援助柬埔寨鄉(xiāng)村供水項(xiàng)目，本工程的開展極大改善了柬埔寨鄉(xiāng)村的用水現(xiàn)狀。通過本供水井項(xiàng)目施工，特別是柬埔寨水井施工隊(duì)伍參與進(jìn)來，將國內(nèi)一些先進(jìn)施工技術(shù)和管理方法傳播到了柬埔寨，同時(shí)也極大地提高了柬埔寨水井施工技術(shù)水平。

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