近海邊某水井鉆探施工工藝
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摘 要：通過工程實例，介紹了近海邊松散沙層采用水泥井管作為孔口管的下入方法，結合本人在這個地區多年工作經驗，并融合一些適宜鉆探工藝。
關鍵詞：水泥井管；孔口管；鉆探工藝；成井
1、工程概況
該水井離海邊約200m，據眾多資料表明，井位周圍一帶屬于海水入侵嚴重范圍，上部含水層變咸，不能開采，下部含水層適宜開采，但止水不好很容易成為報廢井。場地地質比較簡單，地表往下大致為：0-4m為中砂層；4-10m粗礫砂層，局部夾薄層粘土；再往下主要為粘土層或粗礫砂層交替出現，。水位約為0.8m，與海水齊平，受潮水影響，對施工不利。設計要求：井管為井徑300mm 鑄鐵管，井深72m，出水量大于50m3/h，水質符合當地飲用水標準。采用反循環鉆進。
2、主要施工設備
SPC-300H鉆機及配套反循環鉆桿、砂石泵。鉆機自帶桅桿，液壓起落，搬遷安裝方便。另有VY-12空壓機、8噸吊車一臺、3PN泵一臺、90KW發電機組、自制φ450三翼合金鉆頭。
3、成孔
3.1孔口管（護筒）
因為一開孔就是松散中砂層，顆粒小，沒有什么膠結性，在沖洗液的沖刷下很易坍塌。因此，開孔前必須下好護筒，以保護孔口。所采用護筒是市場上采購的水泥井管。規格為：井徑1.1m，高度0.5m，壁厚7cm，平底。下水泥井管是在鉆機未對孔位之前進行，防止鉆機壓塌孔口，影響工作。水泥護筒一次性使用，不起撥。下入方法是：在井位處挖一個比水泥井管大的圓坑，盡可能深，然后逐個安放水泥井管，每節井管之間的接合處，用水泥+粘土粉拌成的膏狀水泥漿勾出約2cm漿縫以隔絕水由井管接合處進出。每下一節井管后上下找正四周對中，放正放穩后，用人工在井筒內掏挖砂子。邊挖，井管邊下落，如井管不下落，用圓木稍用力夯一下，即可下落。在護筒里面挖砂，要經常變換位置，以保持筒壁下落均勻。若發現偏斜，可在偏離的相反方向一邊多挖，使其下落快一些，即可調正。水位以下采用潛水挖砂，不能用水泵抽干水再挖砂，水泵抽水易涌砂，且水位恢復快。為確保潛水作業安全，此時井內潛水作業人員必須系好安全繩，并在井口專人拉好，密切注意井筒內的異常。在整個下護筒的過程中，現場必須要有專人負責組織和指揮。四個潛水作業人，每半小時輪換一人。挖至6.5m時遇一薄層粘土，不易挖，且井管不再下落。這個深度完全滿足反循環鉆進所需2米水位差，結合當地實際施工，孔深約4.5米即加第一條鉆桿位置最易塌孔，深度6.5m應完全滿足施工要求，隨即終止護筒下入?？卓谧o筒周圍用砂回填完整，夯實。
3.2 設備安裝
孔口管下完畢即可移機對孔，進行設備安裝。鉆機為車載鉆機，為使鉆機轉盤中心盡量對準護筒中心，先量準轉盤中心至后車輪軸尺寸，后輪中心距離，并將這些尺寸放至實際現場，確定鉆機移動到位后的位置，并放枕木定位。隨后指揮鉆機車對孔。因場地松散，現場要準備足夠的長方木、木板，用于鋪路，安裝砂泵等各類設備。鉆機安裝在長方木上，要周正、平穩，轉盤用水平尺調平。
3.3供水方式、沉淀池和循環溝
本水井采用清水鉆進，為了保證孔內可靠穩定水位，采用自流供水，即循環水從水池經循環槽（水渠）直接流入孔內。
為了保證正常、順利地向孔內供水，終孔后，沉淀池內3/4容積被巖屑充填，減少回填工作量。按當地施工經驗，沉淀池兼供水池用，其容積為鉆孔體積的1.2~1.5倍即可。鉆孔按孔徑500mm，孔深73m計，沉淀池體積20m3 即可夠用。池的規格按施工場地條件挖好，并鋪入聚乙烯彩條布，彩條布大小要緊壓池底池壁后高出地面，并在池內和地面用沙包壓緊彩條布。這樣，水池灌滿水不會產生滲漏，池不坍。
因為循環溝上工作人員活動頻繁，且水流速快，必須用磚砌兩側立面，溝底用砂漿硬底化，完成后的循環溝橫截面尺寸為寬×高為40cm×60cm可滿足自流水要求。循環溝與孔口管、沉淀池交接處，必須用砂漿連接密實，防止滲漏。
3.4 鉆進參數
3.4.1轉速施工的主要地層為粘土層或砂層，轉速以不蹩車、巖屑排出正常為合適。按多年施工經驗，粘土層多選用轉盤二檔轉速，砂層則選用轉盤一檔轉速。必要時通過控制柴油機油門大小控制柴油機轉速，達到小范圍調大調小轉盤轉速。三檔轉速很少用，因為采用該檔轉速時，轉盤晃動大，響聲也大，鉆桿呈圓錐面運動，成孔愈深，超徑越大，很易造成坍孔，加大鉆具磨損。故很少用。轉盤正轉參數如下表1：
表 1
檔次 Ⅰ Ⅱ Ⅲ
轉速（rpm） 52 78 123
扭矩（牛米） 4130 2750 1750
3.4.2 鉆壓鉆壓靠鉆桿與鉆頭自身重量，淺孔鉆進時基本可以滿足鉆進要求。深孔時須減壓鉆進。壓力的大小根據實際施工予以調整：
對于砂層，鉆頭在砂層內孔底工作時，極少有碎巖過程。鉆頭的轉動，只是破壞砂層原有結構，使其各組成顆粒變得松散，并集中至鉆頭吸水喉管，借助沖洗液、砂泵吸至地面。只要砂泵排水正常，可全壓鉆進；對于粘土層，則不同，粘土有軟有硬，相同的壓力，鉆頭入土量不同。粘性不同，吸至地面的難易度也不同．總的來說，鉆壓大，鉆頭入土深，單位時間內切削巖屑多，水口容易被堵，砂泵吸水不暢，易糊鉆頭，甚至砂泵不上水。需要正循環灌水疏通，甚至起鉆疏通。鉆壓小，鉆頭入土量小，鉆頭懸吊空磨，泥漿易變稠，鉆進效率低。按當地多年施工經驗，鉆頭刮出的巖屑厚1~2cm長條狀可認為鉆壓較合理。
3.4.3泵量 砂泵與鉆具配套，正常鉆進時泵量不可改變。所以，鉆進過程中，鉆壓、轉速合理搭配，經常觀察排渣口的排渣情況及返水量大小。如果發現水量減小時，應及時提動鉆具，減小鉆壓，控制進尺或停止鉆進。待排水量正常再續鉆進。
4、成井
4.1 下管
鉆孔結束后，按成孔所取得地層資料，配三條圓孔濾水管共12米。濾管底部為實管并封閉底部作沉淀管。濾水管上部至地面全部為實管。濾水管包以尼龍絲網。井管采用機械提吊安裝方法，提吊井管工具有：夾板、提引器、異徑接頭等。每往井內安放一根井管，一邊慢慢放一邊慢慢對絲扣。上扣后，用貓頭拉麻繩辦法上絲扣，最后用鏈鉗緊固即可。下管時按配好順序的管順次而下，濾水管一定對準所開采的含水層以免影響水量、水質。下完管后，將井管置于孔正中央，以利填礫質量。
4.2填礫和止水
填礫所用礫料為已過篩的規格礫，當地俗稱“砂頭”，這種砂均勻，雜質少，滲透性好。填礫時，開始時速度不宜太快，并向井管四周進行填礫，待井管內出現返水后再加快填礫速度。當井管口無返水時，用測繩校核深度無誤后，即可下粘土止水。粘土采用當地干粘土（又稱高嶺土）敲碎成2-3cm大小碎塊，一鏟一鏟地往井管四周填，速度不宜太快。粘土太小下入孔內易成漿，下不到位。止水位置為濾管頂部至地面。
4.3 洗井
洗井設備工具為：VY-12空壓機、25mm風管，填完礫立即下風管洗井，以免停留時間過長，增加洗井難度。該井采用空壓機開開停停辦法，約半小時就達水清砂凈，水量穩定，用測繩檢測井底無沉渣。
5、結束語
孔口管是本工程順利鉆進關鍵。一開始，由于估計不足，所采用鋼護筒材料不夠，下入深度不足，正循環灌水時水流大，將護筒周圍粘土沖散，沖成漿。而反循環開鉆時，孔淺孔內水量偏少，砂泵一抽，水位下降較快，護筒周圍粘土隨孔壁抽空而落入孔內而被吸走，護筒懸空而歪倒一側。同時孔內的水向四周滲漏，地勢低處可看見水流出，無法加桿再鉆進。后來，考慮兩種方案下護筒：一種是用泥漿護壁成孔后再下護筒，這種方法，如果下鋼護筒，當地不易購到，不易加工。如下水泥護筒，不易保證內壁上下一致；另一種是人工潛水挖砂下護筒。在經濟成本、時間對比，二者差別不是很大，后者稍大但易于洗井。最后采用后者。下完護筒后，鉆進順利，確保了合同的順利實施。同時，潛水挖砂下入水泥護筒的方法為近海邊松散砂層鉆探施工提供了一種實用而有效的辦法。
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