成井施工方案之欧阳理创编.docx

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成井施工方案之欧阳理创编

二、成井施工方案 

时间：

2021.03.05

创作：

欧阳理

1、设备选择

根据管井设计的孔深、孔径、水文地质条件，并考虑钻井运输、施工、水电供应条件因素，拟采用SPJ一300型回旋式钻机配合3PN泥浆泵施工。

2、钻机安装、护筒、泥浆池等及钻前准备工作 

（1）安装钻机 

首先平整场地、清除杂物、挖除软土、夯打密实。

安装钻机设备的地基必须平坦、坚实、软硬均匀，对软弱地基作加固处理，地势低洼地区修筑钻井平台。

（2）护筒埋设 

1）护筒直径比桩径大200-400mm。

2）护筒中心竖直线与桩中心线重合，除设计另有规定外，平面误差为50mm，竖直线倾斜不大于1%。

3）护筒周围粘土填实并分层夯实。

 4）护筒高出地面在0.3m。

  （3）竖井架 

安装前对各部件进行认真检查，符合要求后安装，竖立时有专业专人指挥，卷扬机或绞车低员要有一定专业技术，两边负责支撑杆的人员和主机手密切配合，缓慢、平稳、准确安装，以防支撑杆脱离滑道、钻塔后翻造成塔坏人伤。

安装后的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。

 （4）泥浆循环系统开挖：

泥浆循环系统包括泥浆池、泥浆搅拌池、沉淀池及输浆沟等。

根据工地实际情况，利用就近沟渠水源提供用水，沉淀池规格为1*1*1m3，泥浆池规格为3*3*1.5m3,输浆沟规格为0.3*0.4m2，长度不小于15m，沟坡为1/100～1/80。

3、钻进施工要点 

1）钻具全长不小于6m，若钻塔有效高度允许时，可以适当加长钻具。

 2）钻进中尽量采用钻铤加压。

3）每次下入钻具前，检查钻具，如发现脱焊裂口、严重磨损等情况时，及时焊补或更换。

4）水龙头与高压胶管连接处卡牢，并系保险绳。

开钻时，高压胶管用保险系牢，下面不站人。

5）每次开钻前，先将钻具提离孔底，开动泥浆泵，待冲洗液畅通后，再用慢速回转至孔底，然后开始正常钻进。

6）用钻机拧卸钻杆时，离合器要慢慢结合，旋转速度不宜太快；用扳手拧卸时，注意防止扳手回冲伤人。

7）提升和下入钻具时，钻台工作人员不得将脚踏在转盘上面，工具及附件不得放在转盘上。

8）钻孔变径时，岩芯管上必须加导向装置，以使变径后的钻孔与原钻孔同心。

 9）钻进过程中，如发现钻具回转阻力增加、负荷增大、泥浆泵压力不足等反常现象时，立即停止钻进，检查原因。

10）钻进发生卡钻时，必须马上退开总离合器，停止转盘转动，查明情况进行处理。

4、钻进方法 

（一）全面破碎无岩心钻进  

1、松散层钻进 

 1）开钻时，先用小泵量冲孔，钻具转动开始进尺时，再用大泵量冲孔，以防因超径造成孔斜。

 2）使用钻头切削刃部必须焊接圆正匀称，各刃角点应在同一圆周上，且其圆心与钻头的中心在一条轴心线上。

3）在粘土层中钻进，如发砚缩径、粘钻、憋泵等现象时，经常提冲钻头，并加大泵量。

 4）钻进中，操作者经常注意钻头所受阻力、钻进效率、孔内传出的响声、孔口返出泥浆的颜色及所带出泥砂魄颗粒大小和岩性，并配合取样判断地层。

 5）每钻完一根钻杆，提起钻具自上而下进行划孔，检查井孔圆、正、直后，再接长钻秆继续钻进。

 2、基岩钻进 

 1）钻进基岩风化壳或软岩层，可采用全面钻进钻具，技术要求大致与松散层全面钻进相同。

 2）钻进前，核实机械的负荷强度及动力功率，在满足其安全负载的前提下，可采用中钻压、高转速、大泵量钻进。

根据地质和进尺情况，随时调整钻进参数及泥浆指标。

（二）环面破碎取心钻进 

   当遇有七级以下岩层时，采用硬质合金钻进，是把一定形状的硬质合金，按着一定的形式镶焊在钻头上，在轴向压力作用下，通过钻头的回转对岩层进行环状破碎而成孔的一种钻进方法。

（1）硬质合金钻头、转速、送水量、钻压根据岩石性质、钻头结构、设备能力、孔壁稳定情况等因素，合理选择。

（2）钻进技术：

1）取芯后，钻具徐徐放入孔内，同时大泵冲水。

钻进时，先将钻具提离孔底，用低转速、小钻压，以后渐加大转速和压力，否则容易造成崩刀。

2）正常钻进时，保持孔底压力均匀，加减压时，连续缓慢进行，不得间断加减压或无故提支钻具。

3）钻进硬岩时，在钻压不足情况下，不采取单纯加快转速的方法进行。

4）硬质合金胶落影响钻进时，冲捞或磨灭；钻粒钻头换合金钻头时，先将孔底钻粒粒磨灭或冲捞干净。

5）井孔内残留岩芯超0.5M或脱落岩芯过多时，不得下入新钻头。

应采取轻钻压、慢转速、小泵量等措施，待岩心套入岩心管后，再正常钻进调整到正常压力、转速和水量。

（3）钻进中对护壁泥浆的要求 

采用优质粘土造浆护壁可有效地携带岩屑、有保护孔壁、防止塌孔、能在较大范围内调节液柱压力，使之与地层压力平衡、有悬浮岩屑能力及清洗井底等作用。

泥浆池设在井位附近便利水循环处。

初始钻进时控制速度，待泥浆比重达到设计要求后，再继续钻进。

始终保持护筒泥浆顶高出筒外水位或地下水位至少1.0m以上。

施工中经常在孔内取样测定泥浆比重，确保钻孔质量。

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为18-22S；细砂、粘砂含水层为16-18S； 3）回转钻进时，孔内含砂率不大于12%； 

4）回转钻进时，胶体率不低于80%，井孔较深时，胶体率适当提高。

5、成孔及洗井工艺 

 待井孔按设计孔深终孔后，下管前要做一系列的准备工作如下：

（1）量钻具 

 终孔后把钻杆提出孔外，丈量计算，其深度误差不超过0.1 5％。

（2）疏孔 

 疏井破壁的目的是将钻井过程中在孔壁上形成的泥皮除掉，并进一步调直井孔，以保证成孔质量。

回转钻进，在一根钻杆上焊3个导正圈组成疏孔器，若遇阻，进行修孔，直至顺利下至孔底 

钻至设计孔深后，再用比钻头直径大10-20mm的钻头扫孔，以刮洗井壁泥皮。

操作时轻压慢转、采用大泵量，至含水层时，上下提动，多扫几次，以刮掉泥皮。

 （3）换浆 

换浆目的是清除孔内稠泥浆和孔底沉淀物，以保证下管深度，填砾质量、便于洗井，提高成井质量。

换浆应按下述三个阶段进行：

初期阶段：

仍用原浆循环，把较大颗粒的岩屑全部冲出，孔口捞取不见大颗粒为止。

中期阶段：

向靠近井孔的泥浆循环沟内均匀地注入少量清水，使流出孔口的泥浆逐步稀释，用分层排浆法将底部泥浆排走，直至沟底有明显的粉沙沉淀为止。

后期阶段：

继续采用分层排浆法排浆，并经常向泥浆池内均匀地注入少量清水，直至孔口捞取无粉沙沉淀为止。

换浆应达到泥浆相对密度一般在1.1以下；出孔泥浆与入孔泥浆性能一致；孔底沉淀物高度在允许范围内。

（4）试孔 

冲孔、排渣、换浆结束后，在下管前进行探孔，所用探孔器直径比孔径小20mm，长度为5-8m的钢管，经探孔确认钻孔圆直、畅通无阻后下管。

 8.1.2井管安装、填砾与管外封闭方案 8.1.2.1材料进场 

钻井设备进场3天～7天后，井管、滤料、填料陆续进场。

 8.1.2.2井管要求 

1）井管安装前质量检查：

①闭水管：

检查混凝土管井管有无残缺、断裂和弯曲。

 ②检查滤水管空隙率偏差，不得超过设计的10%。

2）井管排列 

全部井管按照井孔岩层柱状图及井管安装设计图次序排列、丈量及编号。

 ①用钢尺准确丈量每节井壁管和滤水管的单根长度，并计算井管的总长度。

②必须使滤水管与含水层位置相对应。

③按照下管顺序，以井孔最底部一节井管为1号，对井管进行排列编号，并详细记录，最后检查井管总长与井管安装设计图是否相符。

④找中器（也称扶正器）的数量和位置，在井管排列时应按照井管安装设计图把找中器放在相应位置的井管上，同时排列好，以便下管时安装。

3）井管连接 

本工程井管连接采用毛竹片捆扎连接。

具体捆扎要求：

①对口捆扎的管口必须平顺，井管铁夹板紧靠井管拉板，将铁夹板放在方木上，使管口保持水平。

②将上一节井管吊起并保持垂直，使两管口对准吻合，然后在四面捆扎毛竹片，用铁丝缠绕。

4）下管 

拟采用钢线绳托盘下管法。

下管时，如采用四根兜底绳、钢筋混凝土制或木制托盘，先将四根吊绳重用的钢丝绳分别缠绕于绞车上，在其另一端编好钢丝绳套，分别从托盘的四个穿绳孔插入，使四个绳套同心重叠对准托盘的销钉孔。

将销钉表面涂上黄油，插入销钉孔，销住四根兜底绳。

销钉要伸到穿绳孔以下15cm左右，浅了易脱销，深了不易拔出。

把销好兜底绳的托盘放于预先安置在孔口上的垫板上，即可开始安装井管，安装井管时，先将托盘的上沿涂上灰砂沥青，而后使井管垂直插入托盘的插口，在接口处缠3-4圈塑料薄膜，用6-8根竹篾均匀地围在接头处，如果是木托盘应将竹篾下部穿孔，钉在托盘上，再用8号铅丝于接口上下各绑3-5道，使井管与托盘连接牢固。

将中心绳放松8-10m，盘旋塞进井管内，以防意外抽动中心绳拔出销钉，起吊托盘和沉淀管，待兜底绳吃力后，将垫板抽掉，再徐徐下降，把托盘和第一根井管送入钻孔内，至井管上口超出基台1m左右，停止下降，开始安装第二根井管，如此往复，直到将井管下完。

 注意事项 

仔细检查绞车、钢丝绳、进管、手盘销钉、中心钢丝绳的质量，使之合乎要求，下管时要保持井管位于井孔中心，并缓缓降下，四根钢丝绳的下降速度必须一致，井管在井孔内应注意避免倾斜，每个接头必须接好，检查合格后始得下入，下入井孔的全部井管，必须经过敲击鉴定，将最好的井管放在下部，绝不允许井管的全部重量超过井管的抗压强度。

操作绞车人员，必须精力集中听从指挥，在停止下降井管时，必须紧紧刹住车带，不得离开刹车把，否则容易发生事故，井管接口，必须严密、牢固，防止不符合取水要求的地下水流入井内污染井水。

6、回填滤料 

滤料按标准要求严格筛选，不合格的颗粒含量不得超过15%，滤料除按设计备妥外，还要准备一定的余量。

填砾时必须连续、均匀、速度适当，严防棚堵，及时测量填砾调度，核算数量。

①填砾是管井建造中的一个重要环节，填砼规格、砾料质量、填砾方法均直接影响井的质量。

滤料粒径DSO=（8-10）d。

用上式计算时，含水层颗粒均匀系数n<3，倍比系数取小值，n>3时，倍比系数取大值，中粗砂含水层填砾厚度不小于100mm，细砂以下含水层填砾厚度不小于150mm. 

③填砾厚度的规定：

水利电力部标规定：

中、粗砂含水层，填砾含水层，填砾厚度不小于100mm；细砂以下含水层，填筑厚度不小于150mm。

④填砾的质量要求：

水利电力部标规定：

滤料应选用磨圆度好的硅质砾石。

因此填砾的质量必须符合下述要求：

a.填砾的形状以近圆形的卵石或砂粒为宜，不能采用碎石作填砾。

 b.填砾持地坚硬，其化学成分在水中不易起化学变化为理想。

 c.填入的砾石必须经过严格筛分，其合格率必须大于90%。

  d.填入的砾石不得含土过多，或含有其它杂质。

 ⑤填入砾石的方法 

a.根据本工程特点特选择管外填砾法：

b.快速填砾法：

在不需进行分组、分段抽水的管井中使用此法，选在井管口安好防喷水管。

开始填砾速度不要太快，等孔中有水返出后再加快填砾速度。

一般约30mm投入10m3砾石。

若孔口不返水，说明砾石已超过滤水管的最上端。

 慢速填砾法（分层填砾法）：

在需要进行分组、分段抽水试验的井孔采用，或在一个井中有二个以下含水层均需取用时采用，砾石要徐徐填入，不可一次填入过，要随填随测，防止超过设计高度，有二个以上含水层时，应将两个含水层之间的隔水层分为二段，下段为隔水层厚度的4/5，填入与下部含水层相应的规格砾石，上段为1/5，填入上部含水层相应的规定砾石。

c.循环水填砾法：

填砾前，先在井管内下入回转钻杆，密封井管口，开泵送水，当返出孔口的泥浆粘度为18S左右时，即采用边送水边填砾的方法填入砾石。

当砾石面超过滤水管后即出现憋泵现象，此法可以顺利地填入砾石，避免发生砾石架阻不能填至计划位置的现象发生。

7、管外封闭 

1）封闭材料选择 

本工程止水材料选用优质粘土球，球径25～30mm，用前制好凉干，达到表面稍干，内部湿润柔软为宜，含水量约为20%。

实际准备数量比计算数量多25-35%. 

2）封闭填料与填滤料方法相同，投入前，先取孔内泥浆进行崩解时间试验，若采用分段隔离止水时，在各分离段部位的止水物厚度不得小于lOm，若采用封闭含水层止水时，止水物应超过被封闭的含水层顶、底板各5m。

3）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，直至井口，上部并按设计做好混凝土井台。

三、洗井与出水量复核，抽水试验方案 

1、洗井 

a. 拟采用空压机洗井破坏井内泥皮，抽出含水层中泥土、细沙及渗入含水层的泥浆，在井内过滤管周围的渗透性，使井内达到正常的出水量。

b.根据机井的净水位和空压机风压确定风管的沉淀深度，然后选择适宜的空压机以及出水管和风管规格。

气水混合物的规格要求：

长2m，直径与风管相同，上端连接风管，下端封闭，管身均匀布孔，孔径3—4mm，孔面积之和为风管断面积的2倍。

风管、水管的安装采用并列式，风管浸没比不得低于50%，风管浸入水中的长度应略小于空压机额定风压相当的水柱高度。

c.冲洗自上而下或自下而上分段进行。

风、水管同时下入，并使水管底端超出风管底端2m左右。

2、抽水试验 

洗井结束后，进行试验抽水。

试验抽水时的出水量，一般要达到或超过设计出水量。

1）抽水连续进行，不停歇，如因故停歇，重新进行。

 2）在松散地层，水位下降后的相对稳定水位延续时间不小于8小时。

在基岩地区，稳定时间相应延长。

 3）抽水前，测定井内静水位。

抽水过程中的观测时间间隔、水位、水量记录按抽水试验规范进行。

试验抽水，一般只能做一次最大降深。

 4）有水质要求的井，结束前，采取水样，进行水质分析。

 5）静止水位与恢复水位的测定，对于补给条件的转孔，当4小时内水位变化不超过5CM时既认为温稳定；如超过48小时的仍超过5cM的要求时，亦可停止观测。

 6）抽水结束后，孔内沉淀物一般不得回填到含水层，对巨厚含水层，回填亦不得超过含水层厚度的10％。

3、洗井和抽水试验的质量符合下列要求：

1）出水量应接近设计要求或连续两次单位出水量之差小于10％

2）完毕后，井底沉淀厚度应小于井深的5／1000：

3）试验的下降次数宜为一次，出水量不宜小于管井的设计出水量； 

4）试验的水位和出水量应连续进行现测，稳定延续时间为6--8小时，管井出水量和动水位应按稳定值确定； 

5）试验结束前，应采集水样，进行水质检验，应符合有关规定。

管井出水的含砂量应小于1／200000（体积比）。

时间：

2021.03.05

创作：

欧阳理