農用井施工方法

2022-04-11 07:40:51 字數 5037 閱讀 3137

1、單井施工時要注意的問題:

(1)做好三大資料的收集;①柱狀圖;②顆粒分析;③水文電測井。

(2)做好濾水管的設計:包括纏絲過濾器的設計和填粒料的設計或礫石濾水管的設計和填粒料設計。

(3)做好下管方案制定:不同管材可選用不同的下管法:或託法下管或浮托法下管或吊管下井或浮吊法下管等。

(4)做好疏孔、破壁工作:疏孔與破壁是第四紀地層供水井成敗的關鍵一環。

(5)做好封閉工作:有鹹水地區封閉正確與否是機井成敗的關鍵。無鹹水區要做好上層封閉,以防表層汙水的入侵。

(6)做好洗井工作:農用井主要是活塞洗井配合其它幫浦或空壓機洗井。工業井除活塞洗井外,尚可用化學洗井,以增加單井湧水量。

(7)做好抽水試驗工作提交:①降深與湧水量關係曲線;②合理提出配幫浦意見。

(8)填寫成井圖表。做好綜合成井圖表的填寫工作,及交付單井竣工報告書(單)。

2、管井結構:

管井的結構因水文地質條件、施工方法、配套水幫浦和用途等不同,其結構形式也不同。但總的可分井口、井身、進水部分和沉澱管4部分。

(1)井口

通常將管井接近地表的一部分稱為井口。

1)管井出口處的井管應與水幫浦的幫浦管聯接緊密,以防汙水和雜物進入,同時又要便於安裝和拆卸。一般井管口需露出幫浦房地板或地表約0.3~0.5m。

2)井口要有足夠的堅固性和穩定性,以防因承受機幫浦等的重量與振動而發生不均勻沉陷。應在井口周圍,半徑不小於1.0~1.5m的範圍內,按要求澆築混凝土幫浦座。

3)在井管的封蓋法蘭盤上,或幫浦座的一側,應留有30~50mm的孔眼,以便量測井內動、靜水位的變化。平時孔眼應加蓋保護。

(2)井身

井身部分不要求進水,在鬆散地層中,採用實管加固,在堅固穩定的岩層中,也可不用井管加固。但如要求隔離有害的和不計畫開採的含水層時,則必須用實管嚴密封閉,且要有足夠的強度,以承受井壁側土的壓力。

(3)進水部分

管井的進水部分,是使含水層中的水通暢地進入管井的結構部分。它是管井的關鍵部位,包括濾水管與濾料。其結構設計是否合理,對整個管井至關重要。因此,設計和施工時須給予充分的重視。

(4)沉澱管

管井最下部裝設的一段不進水的實管,稱為沉澱管。它的作用是沉澱隨水帶進井內的泥砂,以備定期清除。

沉澱管的長度,一般含水層的厚度和顆粒大小而定。若管井所開採的含水層的顆粒且厚度大,則沉澱管可長一些,反之可短一些。

3、成井工藝

成井工藝是指井孔鑽完以後,建造機井的其他施工程式和技術方法。主要包括:井管排列、破壁、疏孔、井管安裝、圍填濾料、管外封閉、洗井和抽水試驗等一系列工序。

(1)井管排列與聯接

1)井管排列

井管排列是成井施工中的第一步,排管合理與否直接關係到機井湧水量大小、水質和機井造價。應根據鑽孔柱狀圖和電測井資料綜合分析、確定含水層的埋深、厚度,正確確定濾水管的排列位置、長度和實管的長管。

2)井管聯接

井管一般都製成1~4長的短管,下管時再將每節短管嚴密牢固地聯接在一起,邊下管邊聯接,最後形成一根端正的整體管柱。聯接時要嚴格質量,避免發生錯口、張裂或彎曲等情況。

鋼管多採用焊接和管箍絲扣聯接,而鑄鐵管均採用管箍絲扣聯接。鋼管管壁太薄時,不宜採用管箍絲扣聯接,因絲扣太淺,很容易發生脫扣或撕裂事故;鑄鐵管其絲扣和管箍一定要符合規範標準,以防發生脫扣和斷裂。

(2)破壁與疏孔

1)破壁

破壁就是破除鑽進時含水層所形成的一層較厚的泥漿壁(泥皮),使地下水暢通無阻地流入孔內。因此,對於使用泥漿鑽進的孔眼,是必不可少的工序,它對機井出水量有很大影響。常用的破壁方法如下。

①擴孔鑽頭破壁。擴孔鑽頭破壁是用直徑比原使用的鑽頭大20~30mm的螺旋階梯鑽頭進行擴孔,將孔壁上在鑽進中形成的厚泥層擴掉。擴孔時應輕壓、慢轉、開大幫浦量。

在含水層擴孔時,要上下活動鑽具多擴幾次,以便徹底擴掉泥皮。這種破壁方法對上部有鹹水層時是不適用的。

②鋼絲刷破壁。鋼絲刷破壁是在疏孔器上焊上短鋼絲,如同刷子一樣,把它下到含水層處,一邊送水沖洗,一邊反覆上下拉提,以使泥皮被破壞。

2)換漿

換漿就是將鑽孔時稠泥漿及沉澱物排出孔外,換成稀泥漿,防止井底淤澱和井孔糊壁,以便於填濾料和洗井。換漿一般與破壁同時進行,即邊破壁邊送水換漿。但換漿時間要比破壁時間長得多,直至孔內沖淨,泥漿變稀,近乎清水為止。

破壁、換漿對增加機井出水量大有益處,但必須注意防止孔眼坍塌。因此必須在高水壓頭下(井筒內水滿)進行。

3)疏孔

疏孔的目的是為下管掃清障礙、保證井孔圓直、安全、可靠地下管。疏孔在換漿後進行,所用疏孔器是由一根鑽桿上焊3~4個導正圈組成。圈的直徑應比孔眼小20~30mm,圈的間隔為2m,其總長度應不短於8m。

疏孔時,用鑽桿將疏孔器下入孔底,如能順利到底,則說明孔眼圓直;如中途下不去,則要提出疏孔器修整孔眼,直到疏孔器上下無阻為止。

(3)井管安裝

井管安裝,簡稱下管。是管井施工中最關鍵最緊張的一道工序。應防止發生諸如井管斷落、錯位、扭斜、甚至在下管過程中毀壞井管。

因此,下管前必須做好準備,選擇合適的下管方法。常見的下管方法如下。

1)鑽桿托盤下管法

該法適用於非金屬井管的安裝,易於保證井管下直,所以使用較為普遍。鑽桿托盤下管法其主要裝置為托盤、鑽桿、井架及起重裝置。托盤是承托全部井管重量的主要工具,多為金屬製造,上端為反絲扣錐形接頭,藉以與鑽桿下端的反絲扣接箍相聯,以便井管安裝完畢後易於退出鑽桿。

該法安裝井管要有兩套起重裝置,其中一套負荷較輕,只吊一根或一組井管。

下管步驟為

第一步:將第一根帶反絲扣接箍的鑽桿與托盤中心的反絲錐形接頭在井口連線好。若單節井管遠小於鑽桿長度,可按鑽桿長度將井管分組預按好,使其長度小於井管0.

5m左右。然後將井管吊起套於鑽桿上,徐徐落下,使托盤與井管端正連線在一起。

第二步:把裝好井管的第一根鑽桿吊起後放入井內,將鑽桿上端,用墊叉卡在井口枕木式墊軌上,摘下提引器準備起吊另一根鑽桿。

第三步:將第二根鑽桿穿入第二次應下的井管內,並在其下端插有一圓形墊叉,準備起吊。

第四步:吊起套有井管的第二根鑽桿,對準已放入井內的第一根鑽桿的上端接頭。然後用另一套起重裝置,單獨將套的第二根鑽桿上的井管提高一段距離,拿去圓形墊叉,對接好兩根鑽桿。

再將全部鑽桿起吊一段高度,拿去卡第一根鑽桿的墊叉,使已放入井內的井管提出井口0.5公尺左右,與懸吊在上面的第二根井管對正接好之後,即將接好的井管全部下入井內。第二根鑽桿的上端接頭,再用墊叉卡在井口枕木上,摘掉提引器,準備提吊第三根鑽桿上的井管。

如此迴圈,直到下完井管。

全部井管下完,待濾料圍填一定高度,使井管在井孔中穩定後,方允許按正扣方向用人力徐徐轉動鑽桿,使之脫離托盤,然後將鑽桿逐根提出井處。

2)鋼絲繩托盤下管法

此法農用井最為常用,主要下混凝土管與礫石透水水泥管等較重的管材。

①托盤。有鋼板、鋼筋混凝土和木材。吊重的鋼絲繩有二根、三根和四根。固定鋼絲繩的方法有一銷釘法、三銷釘法和四銷釘和一根繩兜下法等。

②銷釘。銷釘是用來固定兜底鋼絲繩的專用工具,它用鋼筋製成,直徑30~60mm,長50~100cm,上端與直徑為12.5~15.

5mm鋼絲繩連線。乙個繩兜下法下管則不用銷釘。

③操作步驟。a、將托盤放在井口,穿上吊重鋼絲繩(一根、二根、三根和四根均可)並用銷釘穿上,使其受力;b、把要下入的第一節(或第一組)放在托盤上;c、輕輕吊起離井口,然後再徐徐下入井內(要求井管上口在地面以上0.5m左右);d、下入第二節(或第二組)管子,再徐徐下入井中,同樣上井管口高出地面0.

5m,直到把全部井管下入井內為止;e、放鬆起吊鋼絲繩,將固定鋼絲繩上提,使之銷釘拔出;f、抽出起吊鋼絲繩,然後填粒。

3)懸吊下管法

該法要求井管應有足夠的抗拉強度,多用於金屬井管的安裝。它是用鑽機的起重裝置提吊進管,全部井管柱的重量由鑽塔承擔。井管的聯接可採用鋼箍絲扣聯接法,或焊接法。

主要裝置有管卡子、鋼絲繩套、井架和起重裝置。管卡子及鋼絲繩套是起吊井管時用的。

下管步驟為

第一步:將第一根進管底端安上木導向塞子,擰緊卡子準備起吊。

第二步:將第一根井管套上鋼絲繩套,吊入井孔內,管卡子置於井口方木上。同時,第二根井管已擰上管卡子準備起吊。

第三步:卸下第一根井管上的鋼絲繩套,起吊第二根井管已擰上管卡子準備起吊。

第三步:卸下第一根井管上的鋼絲繩套,起吊第二根井管,將其下端管口對準已下入井孔內的第一根井管的接箍並擰緊絲扣(或對口焊接)。然後將聯接一起的井管吊起一小距離,卸下擰在第一根井管上的管卡子,即可將兩根管全部下入井內,這時套在第二根井管上的管卡了又擱置在井口方木上。

卸下套在第二根井管上的鋼絲繩套,準備起吊安裝第三根井管。如此迴圈,直至下完井管。

為防止井管在井孔中不居中,貼於一側井壁,從而影響濾料或封閉層材料填充厚薄不均,應在井管上裝設扶正器,可由木材、鋼材和竹片等製成,一般在孔底安裝一道,視井的深度向上每隔20~30m再安設一至數道。

(4)圍填濾料

填粒可增大濾水管直徑(有填粒時單井湧水量按孔徑計算)增加濾水管四周的有效孔隙率,減少進水時的水頭損失,防止水井淤積,增加機井出水量,延長機井使用壽命。因此填粒圍填得好壞是影響機井質量關鍵的一環。施工中應注意以下幾點:

1)濾料要嚴格按含水層標準粒徑選擇。並要清潔和篩分,確保濾料質量。

2)井管全部下完後,核對含水層與濾水管是否對正,之後立即填料。以防泥漿沉澱、塌孔和填粒的錯位。對於淺孔填料應一次填完。深孔應邊填邊校核其深度,以防填粒錯位。

3)填粒時四周均填,不能集中於一面,以防井管偏移。

4)填粒過程中,可用鑽桿向井內送入清水,使井管外泥漿向上浮動,這樣可減少泥漿在填粒中的沉澱和避免發生縫塞。

5)填粒超高要按規範確定,並要用測強或皮尺校核。

(5)管外封閉

井管外封閉一般有兩種情況:一種是井管上部防汙染封閉;另一種是有鹹淡水地區的鹹水層封閉。

對上層防汙染封閉應根據供水要求及粘土覆蓋層厚度而定。

封閉方法可採用半乾半濕的2.5~3.0cm的粘土球。準備數量應比計畫用量多25%左右。

(6)洗井

洗井的目的是為了清除井孔內和含水層中的泥漿及細小顆粒,同時破壞孔壁上的泥皮,以增大機井湧水量,洗井應在井後立即進行,防止泥漿與含水砂層膠結,減少出水量甚至機井報廢。因此洗井是成井工藝中重要的一環。

洗井方法很多,常用的有活塞洗井、空壓機洗井、掏筒洗井和水幫浦洗井等。

1)活塞洗井

活塞洗井是破壞井孔泥漿壁,清除已滲入含水層泥漿的有效方法。

活塞洗井注意事項:①活塞直徑要由小變大,逐漸增至所要求的直徑。木製活塞應在水中浸泡一晝夜後才能應用,以免活塞遇水膨脹卡於井內。

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