水文地质钻孔施工方法.doc

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1、钻探：借助机械或化学方式（爆破能）破碎岩土层，在地下形成规 格和质量符合设计要求的钻孔，以达到寻找和开采矿产（固、液、气态）及其他工程建设目的。回转钻进、冲击钻进、冲击回转钻进坑探：坑探是地质勘探工作的一种技术手段，是为了揭露地质及矿产现象而在地表或地下挖掘不同类型坑道的工作。探槽、浅井、平巷、斜井和坚井等。 水文地质钻探（按国家标准，水文地质钻探称为水文钻探）是直接探明地下水的一种最重要、最可靠的勘探手段，水文地质钻探是进行各种水文地质试验的必备工程，是对水文地质测绘、水文地质物探成果所作地质结论的检验方法，在水文地质测绘的基础上，进一步查明含水层的岩性、层次、构造、厚度、埋深分布及水量、水

2、质、水温等水文地质条件、特征和参数。 在水文地质测绘、水文地质物探的基础上，进一步查明含水层的岩性、层次、构造、厚度、埋深分布及水量、水质、水温等水文地质条件、特征和参数，解决和验证水文地质测绘难以解决的问题。常用的钻进方法及选用原则：1软岩和中硬岩层，用硬质合金回转钻头钻进； 2中硬及部分中硬以上岩层，用铣齿牙轮钻头钻进； 3中硬以上岩层及硬岩，用金刚石钻头钻进；4硬脆岩层，用液动孔内冲击器钻进或镶齿牙轮钻进更有效；地质孔、通常只在小、中比例尺的区域水文地质普查中布置，一般要通过钻探取心进行地层描述和简易水文地质观测，但不进行抽水试验。水文地质孔、在各种比例尺的水文地质普查与勘探中布置，一般

3、要进行单孔稳定流抽水试验，必要时要进行多孔非稳定流抽水试验，以获取不同要求的水文地质参数，评价与计算地下水资源。观测孔、有抽水试验观测孔和长期观测孔(简称长观孔)两种，通常只在大、中比例尺的水文地质勘探中布置。 结构特点：水文钻孔的结构比一般地质钻孔要复杂得多。 原因：水文钻探的任务不仅是取出岩芯，探明地层剖面，还必须取得许多水文地质数据，或将井孔保留下来，作为供水井或地下水动态观测井长期使用，要求：为了实现上述多种功用，对水文钻孔的结构和钻进方法就必然有多方面的要求。1.钻孔(井)结构、包括孔径、孔段和孔深，除地质孔外，井身结构应包括：井管：包括井壁管、过滤管、沉淀管的直径、孔段和深度。 井

4、管类型井管特性孔深水质铸铁井管抗压、抗侧压强度较高，耐冲击、抗拉强度较低，有一定防腐蚀性能中深孔、浅孔适于一般水质的水井中使用中深孔浅孔适于一般水质的水井中使用钢质井管抗拉、抗压、抗侧压抗弯强度高，有一定的抗腐蚀性能，成本较高深孔中深孔玻璃钢井管耐腐蚀性能良好，质量轻，有较高的强度，但成本较高中深孔深孔适于一般水质的水井和腐蚀性较大的水井中聚氯乙烯井管（PVC）耐腐蚀性良好，质量轻，价格低，强度较低浅孔 中深孔井壁管：支撑和封闭井壁的无孔管。内径应满足抽水设备的安装和正常抽水要求，若采用深井泵抽水时，安装泵管的井管内径应大于泵管外径约50mm。过滤管：一般与含水层厚度大体一致，厚度超过30m时

5、，可选用20-30m安装在主要含水层处；若含水层透水性很差时，可适当加长。沉淀管：底部用以沉积井内砂粒和沉淀物的无孔管。应与相连的过滤管同径，安装长度一般为46m，底部应封闭，顶部在0.5m范围内应加工成过滤管结构。井管采用丝扣或电焊连接，若使用其他方法连接时，应保证接头不错动或渗漏。井管连接成管柱后，轴心线应一致，管柱底端和过滤管部位应装设扶正器，确保管柱处在井孔中心位置。a. 具有良好的强度，能承受地层和静水侧压力以及管柱自重产生的拉压力。b. 能抵抗井水腐蚀有较好的防腐蚀性能。c. 无毒、无味，对井水不污染，能溶于水中的有害物质含量低于国家规定指标。d. 管身圆直，端口平整，连接牢固，密

6、封良好，无渗漏、无残缺、无裂纹。（1） 一般地质勘探孔的主要任务是取岩芯，故口径较小（直径一般小于150mm）。水文钻孔，除取岩芯外，还必须满足抽水试验或作为生产井取水的要求。为保证抽出更多的水量和便于下入水泵，当前水文地质钻孔或水井的直径一般均在300一500mm，最大孔径可达1000mm或更大。 2）钻孔的结构复杂 水文钻孔，为了分层取得不同深度含水层的水质、水量及动态资料，或为阻止非开采层以外含水层中的劣质地下水进入水井之中，常需对揭露的各个含水层采取分层止水的隔离措施。变径下管止水则是最有效的隔离方法。有时，为减轻随钻进深度增加而加大的钻机荷载或为节省井壁管材，也需变径。3）为了保证地

7、下水顺利地进入钻孔（水井），同时又能阻止含水层中的细颗粒物质进入钻孔或防止塌孔，在钻孔揭露的含水层段，常需下入复杂的滤水装置，即过滤器；而对井壁与井管之间的非含水层段，则需用粘土、水泥等止水材料进行封堵，以阻止地表污水或开采含水层以外的劣质地下水沿孔壁和井管之间的空隙流入开采含水层中。因此，水文钻孔的结构是较复杂的。4）为了防止钻进时所用的泥浆堵塞含水层，影响水井的出水量，对水文孔钻进时所用的冲洗液质量（密度、稠度等）有严格要求。一般要求尽量用清水钻进；在砂砾石含水层钻进时，泥浆粘度要求在1825秒之间。在钻进结束后，必须认真地进行洗井工作。对城市生活和工业用水井，正常运行时的井水含砂量要求小

8、于百万分之一；农业灌溉水井，应小于五十万分之一。5）为保证水泵顺利下入井中，并长期安全地工作，对水文钻孔，特别是将用于供水的井，对其孔身斜度（孔斜）应有严格要求，一般要求孔身斜度每100m小于1度。（1） 一径成孔(井)除孔口管外，一径到底的钻孔，即一种口径、一道管柱的钻孔。这类钻孔通常是较稳定的第四纪松散地层或基岩为主的水文地质钻孔、探采结合孔或观测孔。下井管、过滤管并填砾孔之孔径一般应比管直径大150-200mm。（2） 多径成孔(井) 具有两个或两个以上变径孔段的钻孔，即多次变径，并用一套或多套管柱的钻孔。通常是上部为第四纪松散层、下部为基岩或具有两个以上主要含水层的水文地质钻孔、探采结

9、合孔及地质孔。基岩除破碎带、强烈风化带需下管外，一般为裸孔。 根据钻孔类型、水文地质条件、终孔直径及深度、钻进工艺方法、抽 水方法及钻探设备等因素综合确定。 进行抽水试验的钻孔，其松散地层的钻孔直径要能满足根据预计出水量选用的过滤管直径和填砾间隙的要求。基岩钻孔直径则一般以满足根据预计出水量能下入之抽水设备口径要求或过滤管直径要求为依据确定。 在条件具备与可能时，要采用一径成井工艺；在松散、破碎、严重漏失等复杂地层应采用既护壁性能好又易于破壁解淤的优质泥浆钻进，争取少下或不下套管，以简化钻孔结构。 在钻探任务确定之后，水文地质技术人员的重要任务之一，便是编制水文钻孔的设计书，它是钻孔施工的依据

10、。1. 编制依据 水文地质钻探施工设计的编制是根据项目的水文地质设计书或项目委托计划任务书或合同的要求. 在现场踏勘的基础上，按照现有的生产定额、材料消耗定额、人员和设备配备与费用定额等资料为依据进行编制.1） 施工项目的基本情况和设计依据工区的地理位置、交通条件、地形地貌、气候和生活条件。 地质条件：包括地层划分和岩石可钻性级别、地质构造和水文地质条件，着重说明影响钻探施工的主要地质因素。 施工目的与要求：包括钻孔布置与工作量、工程质量指标、水文地质试验与观测要求等。2） 供水、供电设计 根据现场踏勘了解的当地水源条件，选择供水方法和设备；采用电力驱动时提出供电方法与要求。孔深 水文钻孔的深

11、度，应根据钻探任务来确定，一般要求达到揭露 或打穿主要含水层。开孔、终孔的直径及孔身变径位置，开孔直径，在松散岩层中，一般应大于480mm；在坚硬岩石中，应大于290mm。为简化水井结构，应尽可能采用“一径到底”。当不得不变径时，在松散岩层中的终孔直径不得小于290mm；在坚硬岩石中，不得小于180mm。变径的位置，多在含水层下部的隔水层顶部。（1）对水井中的非开采含水层段，提出井壁与井管之间隙的回填封堵段的位置、使用材料及要求。（2）钻孔中水位的变化。当发现含水层时，要测定初见水位和天然稳定水位。（3）及时描述岩芯，统计岩芯采取率；测量其裂隙率或岩溶率。（4）测量钻孔的水温变化值及其位置。（

12、5）观测和记录钻孔的涌水、涌砂、涌气现象、及其起止深数量。（6）观测和记录钻进速度、孔底压力及钻具突然下落（掉钻）、孔壁坍塌、缩径等现象和其深度。（7）按钻孔设计书的要求及时采集水、气、岩、土样品。（8）在钻进工作结束后，按要求进行综合性的水文地质物探测井工作。 （9） 水文地质钻探是一项技术复杂的工作。因此，水文地质人员在布置水文钻探时，必须持严肃、认真的态度，力求以最小的钻探工作量，取得最多和更好的地质、水文地质成果，就是说钻孔的布置必须有明确的目的性。 （10）布置钻孔时要考虑水文钻探的主要任务，应明确是查明区域水文地质条件，还是确定含水层水文地质参数、寻找基岩富水带、评价地下水资源或进行地下水动态观测；主要任务不同，钻孔布置方案必然有所区别。（11）布置钻孔时要考虑“一孔多用”，如：既是水文地质勘探孔，又可保留作为地下水动态观测孔；或者既是勘探孔，又可留用为开采井。（12）无论是查明水文地质条件、求取水文地质参数，还是进行地下水动态观测，在确定其钻孔位置时，均应考虑其代表性和控制意义。