“京津冀”平原區水文地質調查鉆孔施工的淺析

馮 健，高文慶

（河北省地礦局第四水文工程地質大隊，河北 滄州 061000）

2017年是地質工作比較困難的一年，國家減少了在地質勘探方面的投資，地質調查工作量也減少很多，煤田、冶金等單位的項目也在隨之減少，在項目投標中競爭的異常激烈。所以在施工中對我們的施工技術、鉆探設備以及資料的整理、圖紙繪制、報告的編寫有著很高的要求。

1 水文地質鉆探類型

1.1 鉆孔的類型（見表1）

表1 鉆孔類型表

1.2 鉆孔的結構

孔身結構、泵室管、濾水管、沉淀管等。一般水文孔孔徑500mm左右下273～219mm或219～165mm井管，觀測孔孔徑380mm左右。下146mm或168mm井管。

1.3 鉆探常用設備

（1）取芯鉆機：DPP-100、XY-4、XY-5、XY-8等，配套BW 250或BW 260泥漿泵、50mm或60mm鉆桿

（2）成 井 鉆 機 ：SPS-600、TSJ600、TSJ1000、TSJ2000、RPS3000 等 ，配 套 BW 600、BW 850、BW 1200、NB350泥 漿 泵 ，73mm、89mm、114mm、127mm鉆桿。

基巖地區一般采用空氣潛孔錘鉆進。

1.4 鉆進的方法

牙輪、合金、氣舉反循環等。

2 成井管材的類型

2.1 常用的井管特性及規格

選擇井管要有一定的抗拉、抗壓、抗擠壓強度保證在下管過程中和成井后，因井管強度不足而造成破裂、壓扁等。

鋼管抗拉、抗壓、抗擠壓強度大，下管工藝簡單多用于深井中，水泥管成本低但質量不穩定，多適用于淺孔或中深孔。塑料管重量輕，運輸方便下管簡單但強度較低，適用于各種水質一般由于中淺觀測孔。

常用井管規格：無縫鋼管168mm×7.5mm、219mm×8mm、273mm×9mm、325mm×10mm、377mm×11mm、426mm×11mm，一般采用螺紋連接也可焊接。螺旋鋼管 219mm×（4～8mm）、273mm×（4～8mm）、325mm×（4～8mm）、426mm×（5～10mm）焊接。

2.2 常用的濾水管類型及規格

普通圓孔纏絲濾水管168mm×7.5mm、219mm×7mm。橋式濾水管146mm×5mm、159mm×（4～6mm）、168mm×（4～6mm）、219mm×（4～6mm）、273mm×（4～6mm）。

貼礫濾水管、聚氯乙烯濾水管很少應用。

2.3 濾水管設計

（1）濾水管長度。濾水管長度應根據含水層厚度及層數而定。

（2）濾水管直徑。濾水管直徑應根據水文地質條件、出水量、井深、濾水管長度等因素確定。

3 成井工藝及方法

3.1 井管安裝

下管前的準備工作：校正孔深、配管、試孔、沖孔換漿。下管的方法由井管材料和成井深度決定，常用的有提吊下管法、浮力下管法。連接方法是絲扣和焊接。

3.2 填礫

礫料是增大出水量，防止出砂，延長水井使用壽命的重要措施，填料的質量取決于濾料的質量和填礫方法。濾料應選擇優質的石英砂為宜。松散層一般采用規格為2～4mm濾料。填礫應從井管四周填入，填礫中要及時探測料位，濾料填至預訂位置后，進行止水。在滄州、天津地層中均采用凈水填礫。

3.3 止水

止水的目的是為了隔離和封閉有害或不用的含水層。常用的止水方法有：粘土球、水泥、橡膠傘（多用于地熱井中）。

3.4 洗井

洗井的目的是要徹底清除井內的泥漿，破壞泥皮，抽出滲入含水層中的泥漿。為防止泥皮硬化，成井后應立即洗井。洗井質量應達到以下要求：出水量接近設計要求，2次單位出水量之差小于10%，含砂量小于1∶20000。

洗井的方法有：活塞洗井（單繩大管、小管）、化學洗井（鹽酸焦磷酸鈉）、空壓機洗井、泵抽洗井。

4 抽水試驗方法

4.1 抽水試驗的目的及其類型

（1）確定抽水井的特性曲線和實際涌水量，評價含水層的富水性，推斷和計算井的最大涌水量與單位涌水量。

（2）確定含水層的水文地質參數。

（3）確定影響半徑、合理井距。

抽水試驗按照不同的劃分依據有多種方法：單孔、多孔、群孔、分層、混合。抽水順序分為正向抽水（s1-s3）,反向抽水（s3-s1）。

4.2 抽水試驗的方法與要求

抽水試驗，一般進行3個落程。勘察精度要求不高的地區也可以用2個代替3個。

抽水試驗的穩定時間：大落程不小于24h，小落程不小于16h。穩定標準：水位波動值不超過水位降低值的1%，降深小于10m時，水位波動不應超過5cm。

靜水位每小時觀測1次，3次所測數字相同或4h內水位變化不超過2cm，即為靜止水位。

在同一試驗中應采用同一方法和工具觀測動水位和水量。動水位、水量的觀測要同時進行。水位測量應讀到厘米，使用堰箱時讀數精確到毫米。

水溫、氣溫的觀測一般每2～4h觀測1次，讀數精確到0.5℃，觀測時間與水位觀測時間一致。

抽水結束要進行恢復水位觀測，觀測時間和抽水時間相同，直至和靜水位接近才能開始抽下一落程。

4.3 抽水試驗的設備

潛水泵是抽水試驗普遍使用的抽水設備，它的型號較多，如果選型不合理不但財力、動力浪費，而且使用效率降低。應根據抽水流量、揚程、變壓器大小選擇合適的潛水泵。

根據井的直徑可選擇（100mm、150mm、175mm、200mm、250mm等），再根據實際流量確定。淺井可選擇QS、QJ或QY型。地熱井可選擇QJY系列。

4.4 抽水試驗的現場工作

檢查各種工具、記錄本，抽水設備、動力配電裝置，以及井中和現場其他設備的質量，檢查排水設施，進行試抽。抽水試驗過程中需觀測：抽水前后的孔深、天然水位、動水位及恢復水位。觀測流量、氣溫、水溫。抽水結束前取水樣。

4.5 抽水試驗資料的整理

抽水試驗記錄表的填寫要完整，水質結果、Q、S曲線關系表，繪制綜合柱狀圖。

5 結論

經過多孔水文地質調查井的應用，這套工藝特別適合京津冀平原區水文地質及地熱井施工的工藝要求，也可以推廣應用到全國其他地區。

[1]中國地質調查局.水文地質手冊[M].2版.北京：地質出版社，2012.

[2]楊永明，景龍，等.濱海平原第四系地層灌采井成井工藝及回灌方法[J].探礦工程（巖土鉆掘工程）,2008(3).