“京津冀”平原区水文地质调查钻孔施工的浅析

冯 健，高文庆

（河北省地矿局第四水文工程地质大队，河北 沧州 061000）

2017年是地质工作比较困难的一年，国家减少了在地质勘探方面的投资，地质调查工作量也减少很多，煤田、冶金等单位的项目也在随之减少，在项目投标中竞争的异常激烈。所以在施工中对我们的施工技术、钻探设备以及资料的整理、图纸绘制、报告的编写有着很高的要求。

1 水文地质钻探类型

1.1 钻孔的类型（见表1）

表1 钻孔类型表

1.2 钻孔的结构

孔身结构、泵室管、滤水管、沉淀管等。一般水文孔孔径500mm左右下273～219mm或219～165mm井管，观测孔孔径380mm左右。下146mm或168mm井管。

1.3 钻探常用设备

（1）取芯钻机：DPP-100、XY-4、XY-5、XY-8等，配套BW 250或BW 260泥浆泵、50mm或60mm钻杆

（2）成 井 钻 机 ：SPS-600、TSJ600、TSJ1000、TSJ2000、RPS3000 等 ，配 套 BW 600、BW 850、BW 1200、NB350泥 浆 泵 ，73mm、89mm、114mm、127mm钻杆。

基岩地区一般采用空气潜孔锤钻进。

1.4 钻进的方法

牙轮、合金、气举反循环等。

2 成井管材的类型

2.1 常用的井管特性及规格

选择井管要有一定的抗拉、抗压、抗挤压强度保证在下管过程中和成井后，因井管强度不足而造成破裂、压扁等。

钢管抗拉、抗压、抗挤压强度大，下管工艺简单多用于深井中，水泥管成本低但质量不稳定，多适用于浅孔或中深孔。塑料管重量轻，运输方便下管简单但强度较低，适用于各种水质一般由于中浅观测孔。

常用井管规格：无缝钢管168mm×7.5mm、219mm×8mm、273mm×9mm、325mm×10mm、377mm×11mm、426mm×11mm，一般采用螺纹连接也可焊接。螺旋钢管 219mm×（4～8mm）、273mm×（4～8mm）、325mm×（4～8mm）、426mm×（5～10mm）焊接。

2.2 常用的滤水管类型及规格

普通圆孔缠丝滤水管168mm×7.5mm、219mm×7mm。桥式滤水管146mm×5mm、159mm×（4～6mm）、168mm×（4～6mm）、219mm×（4～6mm）、273mm×（4～6mm）。

贴砾滤水管、聚氯乙烯滤水管很少应用。

2.3 滤水管设计

（1）滤水管长度。滤水管长度应根据含水层厚度及层数而定。

（2）滤水管直径。滤水管直径应根据水文地质条件、出水量、井深、滤水管长度等因素确定。

3 成井工艺及方法

3.1 井管安装

下管前的准备工作：校正孔深、配管、试孔、冲孔换浆。下管的方法由井管材料和成井深度决定，常用的有提吊下管法、浮力下管法。连接方法是丝扣和焊接。

3.2 填砾

砾料是增大出水量，防止出砂，延长水井使用寿命的重要措施，填料的质量取决于滤料的质量和填砾方法。滤料应选择优质的石英砂为宜。松散层一般采用规格为2～4mm滤料。填砾应从井管四周填入，填砾中要及时探测料位，滤料填至预订位置后，进行止水。在沧州、天津地层中均采用净水填砾。

3.3 止水

止水的目的是为了隔离和封闭有害或不用的含水层。常用的止水方法有：粘土球、水泥、橡胶伞（多用于地热井中）。

3.4 洗井

洗井的目的是要彻底清除井内的泥浆，破坏泥皮，抽出渗入含水层中的泥浆。为防止泥皮硬化，成井后应立即洗井。洗井质量应达到以下要求：出水量接近设计要求，2次单位出水量之差小于10%，含砂量小于1∶20000。

洗井的方法有：活塞洗井（单绳大管、小管）、化学洗井（盐酸焦磷酸钠）、空压机洗井、泵抽洗井。

4 抽水试验方法

4.1 抽水试验的目的及其类型

（1）确定抽水井的特性曲线和实际涌水量，评价含水层的富水性，推断和计算井的最大涌水量与单位涌水量。

（2）确定含水层的水文地质参数。

（3）确定影响半径、合理井距。

抽水试验按照不同的划分依据有多种方法：单孔、多孔、群孔、分层、混合。抽水顺序分为正向抽水（s1-s3）,反向抽水（s3-s1）。

4.2 抽水试验的方法与要求

抽水试验，一般进行3个落程。勘察精度要求不高的地区也可以用2个代替3个。

抽水试验的稳定时间：大落程不小于24h，小落程不小于16h。稳定标准：水位波动值不超过水位降低值的1%，降深小于10m时，水位波动不应超过5cm。

静水位每小时观测1次，3次所测数字相同或4h内水位变化不超过2cm，即为静止水位。

在同一试验中应采用同一方法和工具观测动水位和水量。动水位、水量的观测要同时进行。水位测量应读到厘米，使用堰箱时读数精确到毫米。

水温、气温的观测一般每2～4h观测1次，读数精确到0.5℃，观测时间与水位观测时间一致。

抽水结束要进行恢复水位观测，观测时间和抽水时间相同，直至和静水位接近才能开始抽下一落程。

4.3 抽水试验的设备

潜水泵是抽水试验普遍使用的抽水设备，它的型号较多，如果选型不合理不但财力、动力浪费，而且使用效率降低。应根据抽水流量、扬程、变压器大小选择合适的潜水泵。

根据井的直径可选择（100mm、150mm、175mm、200mm、250mm等），再根据实际流量确定。浅井可选择QS、QJ或QY型。地热井可选择QJY系列。

4.4 抽水试验的现场工作

检查各种工具、记录本，抽水设备、动力配电装置，以及井中和现场其他设备的质量，检查排水设施，进行试抽。抽水试验过程中需观测：抽水前后的孔深、天然水位、动水位及恢复水位。观测流量、气温、水温。抽水结束前取水样。

4.5 抽水试验资料的整理

抽水试验记录表的填写要完整，水质结果、Q、S曲线关系表，绘制综合柱状图。

5 结论

经过多孔水文地质调查井的应用，这套工艺特别适合京津冀平原区水文地质及地热井施工的工艺要求，也可以推广应用到全国其他地区。

[1]中国地质调查局.水文地质手册[M].2版.北京：地质出版社，2012.

[2]杨永明，景龙，等.滨海平原第四系地层灌采井成井工艺及回灌方法[J].探矿工程（岩土钻掘工程）,2008(3).