康 毅

（湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局403隊(duì) 石門縣 415300）

前 言

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展、高科技及節(jié)能技術(shù)的開發(fā)利用和人口的增加，地下水資源的開發(fā)與利用逐漸加強(qiáng)，開采地下水的規(guī)模不斷擴(kuò)大。在現(xiàn)場(chǎng)施工中，第四系（砂、卵石）含水層施工的供水管井涌砂和供水井出水量偏小已是一個(gè)不容忽視的問題。文章總結(jié)前期供水井涌砂，井內(nèi)事故及管井出水量等方面取得了良好的效果，以期能提高建井施工質(zhì)量和成井質(zhì)量。

湘西北地區(qū)（常德、澧縣、臨澧、津市、安鄉(xiāng)等）屬澧州沖積平原，河湖相沉，根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)特征，第四系砂卵石）含水層層厚幾米至數(shù)十米，埋深十米至幾十米之間，砂層與卵石層在空間上分布不均勻，呈互層狀，但含水量極其豐富，含水層巖性主要為粉細(xì)砂、中粗礫砂、礫砂石。下覆地層多為白堊系紅層。取水方式大部分采用供水管井，供水管井成井工藝施工流程：一般采用濃泥漿護(hù)壁，加壓正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)方法，通常按照一徑到底，沖孔替漿，井管安裝，回填濾料，封閉固井，涉及壓風(fēng)機(jī)洗井，井泵抽水等流程模式，進(jìn)行供水井的施工。

1 影響供水管井成井質(zhì)量的主要因素

供水管井施工是一項(xiàng)綜合的、系統(tǒng)的、隱蔽的地下工程，影響工程質(zhì)量的因素很多方面，且影響多半具隱蔽性、多發(fā)性等特點(diǎn)，影響因素主要有以下幾個(gè)方面：

（1）施工質(zhì)量方面。

施工工藝是影響供水管成井質(zhì)量的重要因素。如果施工方案選擇及設(shè)計(jì)、鉆探工藝流程、鉆頭類型、壓力、沖洗液等選擇不當(dāng)，都將直接影響供水管井的成井效率和質(zhì)量。

（2）成井工藝。

成井工藝是影響供水管井成井質(zhì)量的主要因素。如果沖孔替漿、井管安裝、填礫、洗井、固井等各個(gè)環(huán)節(jié)沒有做好都有將直接影響到供水管井的成敗。

（3）成井材料。

成井材料是影響供水管井的重要因素之一，認(rèn)真對(duì)待材料的力學(xué)強(qiáng)度、過濾器的孔隙大小、填礫的礫徑大小與級(jí)配、網(wǎng)的目數(shù)、纏絲、止水性能等各個(gè)環(huán)節(jié)，是保證供水管井成井質(zhì)量的前提。

（4）其它因素。

成井的天氣好壞、設(shè)備的運(yùn)行是否正常、建井的材料供應(yīng)是否及時(shí)等，都將直接影響供水管井的施工效率和成井質(zhì)量。

2 應(yīng)用工程實(shí)例

（1）實(shí)例1。

1991年5 月施工的臨澧縣新安火車站供水井，井深80 m，上部 Q4厚度 45 m，含水層為砂、卵石，埋深（30～45）m，下伏地層為白堊系紅層，因盲目求進(jìn)尺，在井管未下先打小孔至80 m，后下井管、洗井，下管80 m處理，新增加成本6.7萬(wàn)元。

（2）實(shí)例2。1992年3月施工的澧縣自來(lái)水公司水井，井深120 m，含水層段（80～100）m，施工下套管時(shí)差6 m不到底，后強(qiáng)行壓入到位，使篩管局部損壞，洗井、抽水含砂量高達(dá)8%，水量由50 t/h降至10 t/h，該井報(bào)廢后重新進(jìn)行管井施工，新管井安裝順利到位，水量大于50 t/h。水質(zhì)清澈透明，含砂量符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

（3）實(shí)例3。

1996年7 月施工的津市湘鹽礦水井，井深110 m，含水層位置（70～100）m，抽水流量 120 t/h，該井成井時(shí)，由于井管之間焊接沒有焊牢，水井使用半個(gè)月后，套管在70 m左右錯(cuò)位，砂卵石流入管內(nèi)，造成水井報(bào)廢。

（4）實(shí)例4。

2005年10 月施工的津市李家鋪鄉(xiāng)政府供水水井，井深 120 m，含水層位置（50～110）m（其中 50 m～80 m 為粉細(xì)砂段，80 m～110 m 為砂礫石），下放篩管 45 m（65 m～110 m）由于層位不清，篩管篩網(wǎng)目數(shù)沒有做防粉細(xì)砂處理（下設(shè)篩網(wǎng)60目），水井建井完成后，抽水量達(dá)20 t/h，但粉細(xì)砂含量大于10%，數(shù)月抽水不清，處理多次都不能解決問題，最后水井報(bào)廢。

（5）實(shí)例5。

2005年9 月施工的澧縣芒硝礦供水井3號(hào)井，井深100 m，含水層位置（60～90）m，施工洗井、填礫不及時(shí)，使（30～50）m段流砂層垮塌，所填礫石不能到位，抽水水量由100 t/h降至30 t/h，且含砂量大于10%以上，后起撥井管，在水井附近重新施工，新井水量100 t/h以上，且含砂量小于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求。

（6）實(shí)例6。

2008年5 月常德 “德和圓”商住小區(qū)施工用水井工程，根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料及工程勘察資料，土層情況為：（0～8）m 為粉質(zhì)粘土，（8～11）m 為粉砂層 （流砂），11 m 以下為砂卵石層，該層含豐富的松散孔隙潛水，且具有承壓性。因在確定成井施工方案時(shí)不慎，采用人工挖井，當(dāng)水井挖至8 m時(shí)，出現(xiàn)大量涌砂，流砂涌至井內(nèi)1 m高，水量由開始約10 m3/h降至2 m3/h，人工挖井方案無(wú)法再進(jìn)行施工，挖井報(bào)廢。

3 供水管井成井的技術(shù)措施

通過上述工程實(shí)例分析，筆者建議采取以下施工工藝：

（1）嚴(yán)格慎重地確定成井方案。

供水管井項(xiàng)目合同簽訂后，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)有的地質(zhì)資料及以前收集的資料，確定地層的土巖性，取水量的大小、成井的口徑、施工口徑、填礫的需要等，做好供水管井施工及管井設(shè)計(jì)的技術(shù)報(bào)告資料，在建井施工中嚴(yán)格按設(shè)計(jì)報(bào)告執(zhí)行。

（2）提高鉆進(jìn)施工效率。

根據(jù)施工區(qū)的地質(zhì)條件制定不同鉆進(jìn)方法，選用不同的鉆頭進(jìn)行施工，出現(xiàn)異常情況立即起鉆，減少事故。

（3）鉆探判定層位。

施工中應(yīng)做好各班班報(bào)記錄，做好交接班工作，鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)根據(jù)進(jìn)尺快慢、起下鉆水位、循環(huán)液損耗情況，判定軟、硬地層，準(zhǔn)確判斷土巖性及含水層等并詳細(xì)記錄在班報(bào)表上。

（4）嚴(yán)格孔斜指標(biāo)。

施工前應(yīng)校正立軸，開工后應(yīng)根據(jù)各土（巖）層變化及時(shí)調(diào)整好壓力，預(yù)防孔斜指標(biāo)超標(biāo)，經(jīng)常檢查“天車-立車-鉆孔”呈三點(diǎn)一線，確保井孔豎直、渾圓、井管安裝順暢、居中，填礫到位且均勻。

（5）嚴(yán)格控制循環(huán)液（泥漿）。

第四系砂施工、循環(huán)液主要為濃泥漿，不能打懶鉆，當(dāng)濃泥漿中含砂礫多時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行清理或更換泥漿，保證泥漿起護(hù)壁作用、同時(shí)防止泥漿泵損壞，提高施工效率。

（6）孔口宜設(shè)置護(hù)也裝置。

對(duì)于表層土性為雜填土、粉土、砂性土等松散地層，則應(yīng)根據(jù)其厚度設(shè)設(shè)置護(hù)孔管，確保井孔穩(wěn)定，同時(shí)鉆機(jī)至井口應(yīng)設(shè)置井口板，避免施工時(shí)小工具掉入孔內(nèi)，防止事故發(fā)生。

（7）篩管（過濾器）的纏絲與包網(wǎng)。

篩管選用一般為：包濾網(wǎng)、纏絲，篩管（孔隙率大于20%）材料多為無(wú)縫鋼管，濾孔為（10～18）mm圓孔。纏絲間隙及包網(wǎng)層數(shù)應(yīng)根據(jù)含水層顆粒粒度大小選擇，如細(xì)砂、粉砂水層，纏絲間隙（0.75～1.00）mm，包網(wǎng)采用 60目尼龍網(wǎng)，中砂、細(xì)砂包2層，粉砂包3層礫卵石層包1層，包濾網(wǎng)后用細(xì)絲以300 mm的間距扎牢，再進(jìn)行纏絲。篩管（過濾器）長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)含水層厚度而定，一般在含水層厚度的1/3以內(nèi)。

（8）井管的安裝。

井管安裝一般采用一次提吊法，下管前孔內(nèi)泥漿含砂過多，孔底易沉渣，應(yīng)進(jìn)行泥漿的替換工作。井管多選用優(yōu)質(zhì)鋼管（無(wú)縫鋼管），鋼管之間連接多為絲扣和焊接，對(duì)于口徑大于172 mm的鋼管多采用焊接，焊接時(shí)接頭處應(yīng)進(jìn)行清平、到割處理，鋼管要豎直，接頭之間應(yīng)加筋焊接，焊接不少于2根，使接頭處牢固可靠。井管下放應(yīng)一次到位，防止篩管（過濾器）損壞。

（9）設(shè)計(jì)井深與成井孔深。

設(shè)計(jì)井深與成井孔深不符時(shí)，以成井施工孔深為準(zhǔn)。在設(shè)計(jì)孔深以內(nèi)，第四系含水層揭露完后，井管下入深度進(jìn)入下覆完整基巖不少于（3～5）mm，下部沉渣施工時(shí)必須井管下到基巖位后，再進(jìn)行施工，嚴(yán)禁未下井管施工小孔，防止下管后井管底部掉礫。

（10）管井井徑與管井施工口徑。

供水管井井徑必須大于設(shè)計(jì)要求取水量最小深井泵的外徑，一般大于泵的外徑4 cm以上。取用砂卵石含水量水層時(shí)，施工口徑為滿足填礫的需求，一般要大于管井井徑20 cm以上。

（11）填礫有效防止涌砂。

井管安裝后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行底替漿，主要目的是將孔內(nèi)的較稠泥漿替換成稀泥漿，投礫時(shí)要求泥漿黏度（16～17）S，比重（1.03～1.05）g/cm3，含砂量小 4%，替漿應(yīng)循逐步替換的原則，禁止過快多加入清水，應(yīng)注意觀測(cè)漿性能，若基本無(wú)變化，半小時(shí)后可以開始進(jìn)行填礫工作，礫石礫徑一般（Φ10～Φ20）mm，若泥漿有變稠現(xiàn)象，則待泥漿達(dá)到填礫要求后進(jìn)行填礫，填礫速度應(yīng)控制在8 m3/h左右，填礫方法采用返水填礫法，使礫料下降均勻，防止礫料中途“架橋”。填礫厚度在粉細(xì)砂含水層宜為（150～200）mm，在進(jìn)行洗井工作時(shí)應(yīng)注意濾料下座，隨時(shí)觀測(cè)補(bǔ)填至不座為止。圓礫填高度宜高出含水層頂面約6 m以上，使濾料形成良好的反濾層，防止管井涌砂。

（12）洗井。

井管安裝、填礫后，應(yīng)及時(shí)洗井，洗井方法一般采用潛水泵抽洗、活塞洗井、空壓機(jī)抽洗等方法聯(lián)合洗井，根據(jù)具體實(shí)際情況，選用選井方法。洗井時(shí)出水量由小逐漸提高，最終達(dá)到管井設(shè)計(jì)出水量，洗井時(shí)間應(yīng)不少于一晝夜，保證洗井徹底。

（13）井口封閉止水。

下管、洗井、填礫到位后，選擇第四系上部至井口大于5 m處粘土、粉質(zhì)粘土、粉土等層作為封閉止水位置，止水填筑材料選用半干粘土，做成（Φ25～Φ30）mm的土球，待填礫料到位并初步密實(shí)后，由井管四周緩慢填寫入粘土球，粘土層填至井口約50 cm后，壓密孔內(nèi)的粘土球，然后灌混凝土固井，確保井口四周封閉止水。

（14）成井材料的質(zhì)量和物質(zhì)供應(yīng)。

供水管井是系統(tǒng)隱蔽的地下工程，對(duì)管料、礫料、粘土等成井材料的質(zhì)量應(yīng)嚴(yán)格要求，防止劣質(zhì)材料下入井中；鉆探設(shè)備材料、配件和成井材料的供應(yīng)必須及時(shí)，縮短施工建井的待料時(shí)間，從而相應(yīng)減少孔內(nèi)事故發(fā)生的概率，提高施工效率，保證建井質(zhì)量。

（15）建議正確使用和保護(hù)管井措施。

供水管井建成后，可以建議用水單位不可超過管井設(shè)計(jì)取水量、強(qiáng)力開采，防止外力及人為破壞管井，閑置不用時(shí)可定期適當(dāng)抽水，運(yùn)行數(shù)年后應(yīng)請(qǐng)專業(yè)隊(duì)伍洗井撈渣，防止水井通道堵塞等。

4 結(jié)語(yǔ)

在第四系砂卵石含水層中施工供水管井是一項(xiàng)系統(tǒng)的、隱蔽的綜合性很強(qiáng)的工程，供水管井成井質(zhì)量受諸多因素的影響和制約，管井涌砂和出水量偏小是易出現(xiàn)的質(zhì)量問題，供水管井在施工前根據(jù)區(qū)域地質(zhì)、水文地質(zhì)條件進(jìn)行施工設(shè)計(jì)編制，確定合理的施工前應(yīng)根據(jù)區(qū)域地質(zhì)、水文地質(zhì)條件進(jìn)行施工設(shè)計(jì)編制，確定合理的施工工藝和成井工藝。在施工中應(yīng)細(xì)心地對(duì)待每一個(gè)施工環(huán)節(jié)，從而減少各類事故發(fā)生，提高施工效率，縮短施工周期，在成井時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按施工方案的成井工藝（如：徹底替漿、填礫、封閉洗井、下管等）有關(guān)規(guī)定執(zhí)行，扎實(shí)地開展每一步技術(shù)工作，確保成井材料質(zhì)量，避免供水管井施工各類事故發(fā)生，努力增大管井出水量，整體提高管井成井質(zhì)量，延長(zhǎng)管井使用壽命，盡最大努力增加經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。