新蔡县中深井成井施工工艺

□李 颍（新蔡县水利局）

一、资源概况

（一）水资源状况

新蔡县多年平均降雨885mm，水资源总量84961万m3，其中：地表水35181万m3，浅层地下水29985万m3，中深层地下水20225万m3，地下水资源开采模数平均为8.19万m3/km2。

（二）中深层地下水状况

根据《驻马店地区水文地质普查报告》，新蔡县中深层为富水区，埋深在80～300m之间，出水量50～100m3/h，包括三个含水层。第一含水层是中更新冲积洪积砂或砂砾石含水层，以粉砂、粉细砂为主，局部见中细砂夹小砾石，埋深较大，一般为90～150m，并且直接和第二含水层接触，发生水力联系，形成自流层，水头高出地面1.97m。第二含水层是本区中泥水的主要含水层、岩性主要为大砂、粗砂砾为主。富水性为降深8～15m，出水量45～70m3/h，水头高出地面1.78m，其顶板埋深为90～120m。第三含水层埋藏较深，在200m以下，岩性主要为粉砂、粉细砂，局部为钙质胶结粉砂岩或砂砾岩，富水性较弱，渗透系数1～2m/(24h)，单位涌水量14～24m3/h，水头高出地面1.73m。

（三）工程地质

地层与岩性：地质属第四系上更新沉土层，自上而下简述为第1、2层为轻、中粉质壤土，黄色，淹黄色，粘性小，中密，呈可塑状，第3、4层为中、重粉质壤土，黄褐色，粘性高，有孔隙，中密，呈可塑状。

根据已建中深机井工程（特别是2006年以来建设的农村饮水安全工程的水源机井）的水质检测报告，新蔡县中深层地下水水质符合国家饮用水标准。

二、中深井位置选定

井位的确定与井网布置，直接影响到抽水试车。首先进行野外地质踏勘，详细了解地区的地形地貌、地质构造、形成时期与成因，利用物探进行初步找水，来进一步探查当地地质结构，推断地质岩性，含水层透水性能厚度、埋深、富水条件等，在地下水丰富的地区应考虑地形高度，井的位置尽量设在灌溉田块中间。当地形为一面坡时，井位可设在灌溉地段的上部，减少渠道的填方量，在地形平坦的地区，井成网格状布置，离供水站前后左右200m处布置。还要考虑低压线路、变压器位置以及田、林、路、渠的综合规划，选择最佳开采井位和开采区段。

三、施工准备阶段

施工设备进场要求三通一平，即路通、电通、水通和施工场地平整，并保证施工设备、材料等的顺利抵达及安装。选好施工机械，把好材料关，施工人员合理配置，做好技术交流、安全教育、生活卫生及文明指导，确保钻机准确就位。

四、井孔钻进阶段

井孔质量是成井质量的基础，施工中要严格控制。

（一）钻进方法

在钻孔过程中，一般采用泥浆护壁钻进，其成孔方法分多级成孔和一次成孔钻进两种，一级孔径为280mm，第二、三级扩孔直径分别为500mm、650mm，三级成孔施工周期较长，泥浆渗透较远，洗井困难，泥浆密度调制不好，影响成井后出水量，新蔡县多采用二次成孔的钻进方法，成孔直径达500～550mm，该方法施工周期短，成井效率高，成井后出水最大，多种指标均能达到规范要求。

钻进时不断检查钻机垂直度和适时调节泥浆稀稠程度是加快进尺、提高成孔强度的两大重要举措。

（二）取样编录

钻进过程中应按2m进尺间隔及在地层变化处采集水冲土样一次，捞一个岩粉样，冲洗干净后填入标签:内容、编号、井深、岩性等，记入当班报表内，使系统掌握地层柱状的对比、对含水性、透水性初步确定，待钻井结束后电测井、下入井管、实、花管位置可靠的实物资料。

（三）终孔及换浆

终孔后必须用顺孔器顺孔，保证下井管时上下畅通，延长冲孔时间，在孔底泥砂排净后，才能向孔内送入稀浆，使孔内泥浆密度＜1.1，粘度＜18秒，保证泥浆正常循环。

五、下入井管及填入滤料封闭止水

（一）井管安装

1.井管排列。全部井管应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，用钢尺准确地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，必须使滤水管与含水层位置相对应，对井管进行排列编号，并详细记录；找中器（也称扶正器）的数量和位置，在井管排列时，应按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。

2.井管包扎：必须按照取水段的岩性选择尼龙网纱的数目，外围满包一层钢丝布并绑扎牢固，用12～14＃铁丝间隔25cm环绕绑扎。

3.下管方法：

（1）井管的下入方法，应根据井深、管材类型、管材强度与重量以及起吊设备条件等来选择，钢筋混凝土井壁管及过滤器一次允许吊装长度150～200m，托盘下管允许一次安装长度为200～250m。

（2）井管在井孔中的重要（指重力）小于管材允许抗拉强度和钻机安全负荷时，可用提吊法下管，当井管重量大于钻机安全负荷时，可采用提吊浮板法下管。

（3）井管在井孔中的重量，超过管材允许抗拉强度时，可采用钢丝绳托盘法下管。

（4）下管时，连接必须做到对正接直，焊缝密实，连接筋均匀。

（二）填充滤料

管井结构中，对井管与孔壁之间的环状间隙，充填滤料和封闭材料，是深井建设的重要环节。主要作用：固定井管，保证机井安全运行；滤料可起到拦砂滤水作用，保证成井质量,延长机井使用寿命。

1.滤料质量标准。回填滤料的规格是根据井孔含水层颗粒大小而决定的，必须符合《机井技术规范SL256-2000》的设计要求。应选用坚硬、纯净、磨圆度好的硅质砂、砾石，粒径大小级配合理，不合格粒径含量不得超过15%。

2.回填滤料的方法和注意问题

（1）一般采用循环水填滤料或静水填滤料，以循环水填滤料为好；（2）回填滤料时，均应沿井管周围连续地均匀缓慢地填入，速度不宜太快，严禁一侧集中填料，不可快速猛倒冲击井管或造成堵塞；（3）回填滤料时要用已知的计量容器转运，并及时测量深度，便于及时与计划数量校对，必须按机井设计的位置回填滤料及高度，不许马虎从事，以防滤料下沉而失去拦砂滤水作用而影响成井质量。

（三）封闭止水

对不良含水层要进行封闭处理，一般采用粘土球封闭止水，粘土球应选用优质粘土制成，直径为25～30mm，以半干为宜。下部选用的粘土隔水层，单层厚度应不＜5m，封闭位置应超过拟封闭含水层上、下各不＜5m。根据新蔡县地下水污染情况，中深井要求封闭止水深度不＜70m，特殊有害地层应按实际需要加大封闭止水深度，管外封闭位置，上下偏差不得超过300mm。井口周围：深井可用粘土或水泥浆封闭，厚度一般不＜300mm。

六、洗井及试验抽水

（一）洗井的目的

洗井是为了清除井内沉淀的泥砂岩屑、泥浆和井孔壁上的泥浆皮，冲洗渗入到含水层中的泥浆，抽出含水层中的细小颗粒，以便在滤料管的周围形成由粗到细的良好的天然滤水层，以增大滤水管周围的渗透能力和进水能力，从而使井能得到最大的出水量。下管填滤料后，要立即洗井，防止因时间长，孔内泥浆皮硬化不易破坏，造成洗井困难，影响出水质量。

（二）洗井方法

机井要用空压机或大流量潜水泵洗井，以便清洗较深孔段的泥浆和含水层中的细砂。空压机要选用6m3以上的机型，采取分段清洗，以确保疏通水路，减小降深，清除淤积。

（三）洗井的质量检查

1.检查洗井时，动水位是否达到设计降深；

2.洗井后，井水含砂量是否在《规范》要求指标之内（用容积法测定含砂量，含砂量不得超过1/50000）；

3.洗井结束时，井底沉淀物不得超过井深的千分之五；

4.洗井后，应达到设计出水量，若发生填料下移，必须及时进行充填。

（四）试验抽水

通过试验抽水，测量深井出水量，试验抽水时，一般只做一次大降深抽水，水位相对稳定，延续时间不少于8h。试验抽水时应达到设计出水量。试验抽水结束前，要采取水样进行水质分析。水质标准应符合GB5749-85《生活饮用水水质标准》，静水位、动水位、降深应符合当地水文地质规律，为检查洗井质量，应采取改变下泵位置试抽水。

七、成井验收

机井施工验收工作应分两次进行。第一次在井孔钻凿完毕，井管下入之前，验收项目应包括以下内容：

（1）机井位置应符合规划要求；（2）机井开孔直径、终孔直径、孔深；（3）地质柱状图，内容应包括：岩层名称、岩性描述、层厚、埋深；（4）电测井核对含水层位置资料；（5）井斜测量；（6）井管口径、外观质量；（7）过滤器的制作质量、直径、孔隙率、长度及安装部位；（8）扶正器尺寸、安装位置；（9）含水层岩样颗粒分析成果；（10）滤料的规格、数量、质量；（11）封闭材料的质量、数量；（12）井管连接材料的规格、数量、质量。

以上各项验收合格，符合规划设计要求经监理人员同意后，才能进行下管工作。等下管、投放滤料、洗井试验抽水工作完成后，再组织第二次验收，内容包括：

（1）下管深度、成井深度；（2）井斜测量；（3）试验抽水成果，最大涌水量、静水位、动水位资料；（4）井水含砂量；（5）水质化验成果报告；（6）井底沉积物厚度。

以上两次验收应以《规范》规定指标及规划设计文件为验收标准，验收完毕后，施工单位应按规范要求向机井使用单位提供下列资料：

（1）机井结构和地质柱状图；（2）含水层岩样及滤料的颗粒分析成果、水质分析报告；（3）抽水试验成果；（4）机井配套和使用注意事项。

八、结束语

中深井工程有其独特的施工工艺，正确有效的施工工艺将缩短施工周期，降低工程成本，使成井效率高，出水量大，使用寿命长，在施工中应记录并保存详细的施工资料，为日后维修水井备用。同时在施工中引入工程监理对整个施工过程进行有效的监督和管理，为企业创造了较好的社会效益和经济效益，这将是我国中深井工程施工的一个趋势。