【文章內(nèi)容簡介】 確定 我國水文地質(zhì)規(guī)定填礫厚度為 75~100mm。由于洗井、抽水過程中礫料要下沉，所以要求填礫高度要超過濾水管上端一定高度。當(dāng)兩相鄰含水層中、上層含水層顆粒較細(xì)，下層含水層顆粒較粗時，為防止上層小徑礫料涌入下部濾水孔中，其大徑礫料要超過含水層頂板 2~3m。 礫料數(shù)量要與 需填礫井段的環(huán)狀間隙體積相當(dāng)。考慮到鉆孔擴(kuò)孔及運(yùn)輸過程等因素的影響，礫石的數(shù)量要求適當(dāng)超出理論計算數(shù)量。本工程填礫厚度確定為 100mm，高度為 15m。 綜合上訴各種因素的影響，本工程終孔段采用直徑為395mm 的三牙輪鉆頭。確定終孔直徑為 395mm。由于本工程地層中 3~16 米為松散的非開采砂卵礫石含水層。所以需要在該段下入套管以防孔塌。 最后設(shè)計井身結(jié)構(gòu)如下圖所示： 11 123451 井管2 止水物3 過濾管4 填礫5 沉砂管 鉆機(jī)及其他輔助設(shè)備選擇 根據(jù)現(xiàn)場條件以及工程的性質(zhì)，選用 SPC300H 型鉆機(jī) 。它是一種車裝復(fù)合式鉆機(jī)，所有的部件均裝在黃河牌載重汽車上。 SPC300H 型鉆機(jī)，設(shè)有回轉(zhuǎn)和沖擊機(jī)構(gòu)，可用于粘土、砂層、卵礫石及基巖層的鉆進(jìn)施工，適應(yīng)性強(qiáng)，是目前水文地質(zhì)勘探鉆井施工的主要設(shè)備之一。 SPC300H 型鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)包括：傳動箱、變速箱、升降機(jī)、沖擊機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)盤、導(dǎo)向加壓機(jī)構(gòu)及桅桿等。鉆機(jī)采用機(jī)械傳動，操作機(jī)構(gòu)中部分為液壓傳動部分為機(jī)械傳動。 泥漿泵選擇 鉆機(jī)配有一臺 BW600/30 型雙缸雙作用往復(fù)式泥漿泵。 泥漿類型選用 12 由于地層中 0~3m 為易沖蝕的第四季覆蓋層； 3~16m 為松散的砂卵含水層， 80~90m 為 巖溶裂隙含水層 （ 壓強(qiáng) ）。鉆進(jìn)含水層時，如果泥漿密度過小，所形成的孔內(nèi)液柱壓力小于含水層地層壓力，會導(dǎo)致含水層的水侵入泥漿中使泥漿稀釋，粘度、切力、密度下降，失水量增加。這樣泥漿就不能充分發(fā)揮它的作用，從而達(dá)不到維護(hù)孔壁穩(wěn)定、平衡地層壓力等要求。 為了解決上述泥漿水侵問題，需配置密度適當(dāng)?shù)哪酀{，使液柱壓力大于含水層的地層壓力，除加大泥漿的密度外還可以對泥漿進(jìn)行鈣處理或者鹽處理。 配置高密度泥漿前必須先配置基漿，首先根據(jù)地層情況選擇泥漿的相對密度，然后再根據(jù)需要的泥漿相對密度來確定粘土和水的用量。 泥漿所需的土量和水量通過下式進(jìn)行計算： 式中， 與配置泥漿所需的土量（ t） V 欲配泥漿的體積（ ） 泥漿相對密度（ t/ ） 粘土的相對密度（ t/ ） 清水的相對密度（ t/ ） 13 注：粘土的相對密度一般為 。 所需水量（ G）： G= 上述兩式計算中泥漿體積以 為單位，粘土質(zhì)量以 t為單位。 在涌水的地層鉆進(jìn)，為平衡地壓或水壓，應(yīng)適當(dāng)加大泥漿的相對密度。若單純采用增加粘土量來提高相對密度的話，泥漿相對密度如果超過了 ，就會因細(xì)顆粒的固相含量太多，粘度太大，而影響正常鉆進(jìn)。 因此決定先配置相對密度為 的泥漿及 t/ 。 V=； t/ ； t/ 所以： 所需水量： G= 為了有效的保護(hù)孔壁的穩(wěn)定性，可以再基漿中加入 CMC，一般配方是 1 基漿中先加 ，然后加入 2kgCMC。 在鉆進(jìn)過程中如果泥漿的密度不能滿足平衡地層壓力的需要，則需在泥漿中加入適量的加重劑，如重晶石，石灰等。 本工程采用正循環(huán)的泥漿循環(huán)系統(tǒng)。泥漿由泥漿泵輸出經(jīng)鉆桿住內(nèi)空腔到達(dá)孔底，再經(jīng)環(huán)狀間隙返回泥漿池。 鉆機(jī)的安裝 S 系列的水文水井鉆機(jī)大多為車裝或移動式鉆機(jī)，此類鉆機(jī)的安裝工作較為方便。在預(yù)定的孔位旁邊平整一塊較堅實(shí)的場地，將鉆機(jī)開進(jìn)或拖進(jìn)平整好的現(xiàn)場，使轉(zhuǎn)盤通孔中心對準(zhǔn)孔位，在支承千斤頂 14 下面墊好機(jī)木臺，并用支承千斤頂將鉆機(jī)調(diào)整水平，調(diào)好水平的鉆機(jī)應(yīng)使汽車懸掛鋼板彈簧不受較大負(fù)荷。另外轉(zhuǎn)盤的兩個小千斤頂下面也應(yīng)墊上機(jī)臺木，要特別注意不應(yīng)使這兩個千斤頂受過大負(fù)荷，使其能起到將鉆具放到孔口板上時，轉(zhuǎn)盤無大的變形即可。在鉆進(jìn)過程中還應(yīng)隨時注意地基由于泥漿及水的浸泡變軟，而使鉆機(jī)水平發(fā)生變化的情況，此時應(yīng)重新調(diào)整好鉆機(jī)水平。 鉆 機(jī)安裝注意事項如下： （ 1）鉆機(jī)安裝必須保證主軸中心與鉆孔中心（井口管）及天車中心（前緣切點(diǎn)）同在一條中心線上。 （ 2）鉆機(jī)安裝好后要仔細(xì)的檢查，必須達(dá)到周正、水平、穩(wěn)固。 開孔鉆進(jìn) 從地表開始鉆進(jìn)到下入進(jìn)口管的這段鉆進(jìn)過程稱為開孔鉆進(jìn)。 ： （ 1） 開孔前應(yīng)再次校正立軸角度。 （ 2） 配備開孔鉆具，其長度一般為 。 （ 3） 配置好開孔用沖洗液及其他鉆進(jìn)所需材料。 （ 4） 將開孔鉆具直接連接在主動鉆桿上，丈量尺寸后填于班報表上。 開孔鉆進(jìn) 開孔時可根據(jù)地層情況，進(jìn)行人工挖孔或直接用開孔短管鉆進(jìn)。開孔鉆進(jìn)時應(yīng)輕壓慢轉(zhuǎn)，每一回次進(jìn)尺不宜太長，經(jīng)過幾個回次鉆進(jìn) 15 達(dá)到一定深度后可視地層情況決定是否下入空口管。 （ 1）鉆進(jìn)中應(yīng)及時更換加長粗徑鉆具，以防止鉆孔偏斜。 （ 2）應(yīng)選小鉆進(jìn)規(guī)程參數(shù)，泵量不宜過大，以防孔壁坍塌。 （ 3）開孔鉆進(jìn)中，特別應(yīng)注意不能采用大鉆壓鉆進(jìn)。 不同的地層情況應(yīng)應(yīng)用不同的開孔方法，在沖積層、堆積層或松散的砂土層開孔，可使用肋骨鉆頭、刮刀鉆頭，也可用合金鉆頭開鉆。如使用泥漿沖洗液坍塌嚴(yán)重時 ，可從空口灌注稠泥漿或投入粘土球，搗實(shí)后再鉆進(jìn)，直到鉆入預(yù)定深度及時下入井口管為止。 換徑 換徑即改變鉆孔直徑。在鉆進(jìn)施工中，出一般淺孔外、中深孔和深孔的鉆進(jìn)施工，都需要采用多徑成孔的井身結(jié)構(gòu)，由孔徑大，中部孔徑小逐級縮小到終孔直徑最小。當(dāng)鉆進(jìn)某一深度（或下入套管）時，由大直徑鉆具變?yōu)樾≈睆姐@具的施工就稱為換徑。 （ 1）換徑前應(yīng)撈盡孔底巖心、巖屑等。 （ 2）配備好換徑鉆具，換徑鉆具由大徑導(dǎo)正管、異徑接頭及小徑鉆具組成。導(dǎo)正管長不得小于 4m，小徑鉆具長度不得大于 1m；換徑鉆具配備好后，其同心度應(yīng)保持上下一致。 （ 3）換徑鉆進(jìn)注意事項：換徑鉆進(jìn)開始時，應(yīng)采用輕壓慢轉(zhuǎn)法鉆進(jìn)，以防換徑中造成孔斜或孔偏；隨小徑孔加深，及時加長小徑巖 16 心管，待鉆進(jìn) 5m以上時，方可取掉大徑導(dǎo)正管。 本工程采用兩段成孔，終孔直徑為 395mm，上部孔徑為 410mm。上部先采用 395mm 的牙輪鉆頭鉆孔，在擴(kuò)孔至 410mm，下入套管穩(wěn)定孔壁。 完成鉆孔 套管下入完成后，繼續(xù)以 395mm 的鉆頭進(jìn)行鉆孔，直到鉆至 90m孔深，完成鉆孔。 成井 工藝的目的 （ 1）疏通含水層通道，使含水層中的水自由流入水井。 （ 2）封閉或隔離非含水層，以防地下各含水層互相串通或污染。 換漿、破壁與探孔 為使下井管、填礫和洗井工作順利進(jìn)行，確保水井的出水量，必須做好換漿、破壁和探孔工作。 當(dāng)使用泥漿鉆進(jìn)時，在井壁上形成較厚的泥皮，影響水井出水量。所以在更換孔內(nèi)泥漿的同時，必須刮削井壁上的泥皮，以擴(kuò)大含水層部位的鉆孔直徑，增大填礫厚度，利于洗井及增加含水層出水量。 破壁的方法：采用擴(kuò)孔鉆頭刮洗井壁。 換漿是指鉆進(jìn)至預(yù)計孔深后，用優(yōu)質(zhì)輕泥漿更換出孔內(nèi)的濃泥漿。當(dāng)從孔內(nèi)返回的泥漿性能接近送入孔內(nèi)的泥漿性能時，換漿即可 17 結(jié)束。 換漿分為： （ 1）安裝井管前沖洗鉆孔換漿 當(dāng)井壁較穩(wěn)定時，可在鉆至預(yù)計井深后，向孔內(nèi)送入粘度低、膠體率高的優(yōu)質(zhì)輕泥漿，進(jìn)行沖孔換漿。此工作應(yīng)在破壁后期進(jìn)行。及當(dāng)擴(kuò)孔破壁至預(yù)計井深前 10m 到30m 時，逐漸更換新泥漿進(jìn)行擴(kuò)孔，直至終孔再進(jìn)行沖孔換漿。 （ 2）安放井管后沖洗鉆孔換漿 當(dāng)井管下到預(yù)計井深