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机井施工方法

作者:转载   发布时间:2010-08-22 08:29:36   浏览次数:4665

机井工程施工包括钻孔施工准备、钻进工艺、井管外观质量检查及过滤器制作,井管安装、填砾及管外封闭,洗井和抽水试验等。

.1施工标准和规程规范

1)《机井技术规范》SL256-2000

2)《村镇供水工程技术规范》SL310-2004

3)《供水管井技术规范》GB50296-99

4)《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002

5)《预制混凝土构件质量检验评定标准》GB321-90

.2施工准备

1)确保机井施工安全与成井质量,严格执行技术操作规程,预防事故发生。

2)做到路通、水通、电通(备好机械动力设备),施工场地平整。

4)试钻前按质量要求,检查钻井设备各零部件,不合格的不使用。

5)泥浆循环系统的泥浆池和沉淀池的容积,满足施工储浆和沉砂的要求。泥浆槽的长度在15m以上。

6管井施工所需管材、滤料、粘土、粘土球及其他物料,按设计要求在开钻前准备好,并及时运到现场。

3钻机安装

1)本工程区地层为松散层构造,钻机类型采用回转式正循环钻机。

2)根据设计井孔位置,安装钻机时,井孔中心距电话线至少10m;距旱地电力线路及松散层旧井孔边线的距离至少5m;距地下通信电缆、构筑物、管道及其他地下设施边线的水平距离至少2m;距高压电线的距离,为塔高的两倍;与地面高层楼房及重要建筑物保持足够的安全距离,并遵守有关行业施工现场的规定。

3)钻机及附属配套设备的安装,保证基础坚实,安装平稳,布局合理,便于操作;回转钻机转盘水平,天车、转盘及井孔中心在一条铅直线上;冲击钻机保证连接牢固,钻具总重不超过钻机说明书规定的重量,活芯灵活,钢丝绳与活套的上线保持一致;在钻进过程中不得位移。

4)钻塔的安装

①安装钻塔前,对升降系统、钻塔各部件及有关辅助工具进行认真检查,符合要求后进行安装。

②安装钻塔前,任何人不得在钻塔起落范围内通过或停留。安装多层钻塔时,上下两层不同时作业,自下而上逐层进行。

③起钻塔时,卷扬或绞车低速运转,保持平稳。当起塔接近垂直时,操作缓慢、准确,防止钻塔倾倒、碰坏。

④塔腿接触地面处,用垫木垫牢,保持稳定。

⑤绷绳位置安设匀称,绷绳地锚埋设牢固,并用紧绳器绷紧,绷绳与地面所成夹角,不大于450

⑥钻机转盘中心与井孔中心保持在一条铅直线上。

4钻进工艺

钻井工艺包括钻进方法、冲洗介质、泥浆质量、井孔防斜及事故预防。

4.1钻进方法与护壁规定:

①松散层,采用正循环回转式钻进;

②冲洗介质,根据水文地质条件和施工情况等因素合理选用。在粘土或稳定地层,采用清水;在松散、破碎地层,采用泥浆。

③松散层钻进时,根据钻进机具和地层岩性采取泥浆护壁。用泥浆护壁,孔内泥浆面距地面小于0.5m

④顶部的松散层,采用套管护壁。

⑤成井过程中设置的护口管,保证在管井施工过程中不松动,井口不坍塌。

4.2钻孔泥浆质量要求

①根据地质报告地层泥浆密度为1.11.2,遇高压含水层或易塌地层,泥浆密度酌情加大。

②砾石、粗砂、中砂含水层泥浆粘度为1822s;细砂、粉砂含水层为1618s

③回转钻进时,孔内泥浆含沙量不大于12%

④回转钻进时,胶体率不低于80%。井孔较深时,胶体率适当提高。

4.3停钻期间,将钻具提至安全孔段位置并定时循环或搅动孔内泥浆;泥浆漏失随时补充;如孔内发生故障,视具体情况调整泥浆指标或提出钻具。

4.4井孔倾斜度符合《机井技术规范》3.3.2规定。钻进时合理选用钻进参数,必要时安装钻铤和导正器。发现孔斜征兆,及时纠正。钻具的弯曲、磨损定时检查,不合格不使用。

5采样及地层编录

5.1松散层钻进时,采取土样符合下列规定:

①采鉴别样,鉴别样准确反映原有地层的深、岩性、结构及颗粒组成。

②鉴别样的数量,每层一个。含水层23m采一个,非含水层与不宜利用的含水层35m采一个,变层处加采一个。当有较多钻孔资料或进行电测时,鉴别样的数量适当减少。

5.2土样按地层顺序存放,及时描述和编录。土样可保存至工程验收,必要时可延长存放时间。

4)土样的描述,可按下表的规定进行。

土样描述内容    

类别

描述内容

碎石土类

名称、岩性、磨圆度、分选性、粒度大小占有比例、胶结情况和

充填物(砂、粘性土的含量)

砂土类

名称、颜色、分选性、粒度大小占有比例、矿物成分、胶结情况

粘性土类

名称、颜色、湿度、有机物含量、可塑性和包含物

岩石类

名称、颜色、矿物成分、结构、构造、胶结物、化石、岩脉、包裹、

风化程度、裂隙性质、裂隙和岩深发良程度及其填充情况

 

5)土样的编录,内容包括采样时间、地点、名称、编号、深度、采样方法和岩性描述以及分析结果。

6)松散层中的深井、地下水质和地层复杂的井、全面钻进的基岩井,进行井孔电测,校正含水层位置、厚度和分析地下水矿化度。

6疏孔、换浆和试孔

1)松散层中的井孔,终孔后用疏孔器疏孔,疏孔器外径与设计井孔直径相适应,长度不少于8m,达到上下畅通。

2)泥浆护壁的井孔,除高压自流水层外,用比原钻头直径大1020mm的疏孔钻扫孔,破除附着在开采层孔壁上的泥皮。孔底沉淀物排净后,及时向孔内送入稀泥浆,使孔内泥浆逐渐由稠变稀,不得突变。泥浆密度小于1.1,出孔泥浆与入孔泥浆性能接近一致,孔口捞取泥浆样达到无粉砂沉淀要求。

3)下井管前校正孔径、孔深和测斜。井孔直径不小于设计孔径20mm;孔深偏差不超过设计孔深的正负1/1000;孔斜不得超过设计要求。小于或等于100m的井段,顶角倾斜不超过10;大于100m的井段,控制每100m顶角倾斜的递增速度不超过1.50

4)非填砾过滤器管井,井孔直径大于井管外径100mm

5)填砾过滤器管井,取水含水层为中、粗砂时,井孔直径大于井管外径200mm,取水含水层为粉、细砂时,井孔直径大于井管外径300mm

7井管外观质量的检查

1)井管无残缺、断裂和弯曲等缺陷。

2)砼管有足够的抗压强度。

3)无砂砼滤水管的渗透系数≥400m/d,孔隙率≥15%

4)过滤器开孔率偏差不超过设计开孔率的±10%,缠丝间距偏差不超过设计丝距的±20%,缠丝至穿孔管壁的最小距离大于3mm

5)井管每米弯曲度不得超过3mm

6)井管的上下口平面垂直于井管轴线。无砂混凝土井管与混凝土井管管口平面倾斜度偏差不超过井管外径的1.5%

7)井管直径偏差不得超过:钢筋混凝土管内径±5mm,无砂混凝土井管内径±6~±9mm

8)井管管壁厚度偏差不得超过:钢管和铸铁井管±1mm,钢筋混凝土井管±2mm;无砂混凝土井管±4~±6mm;混凝土井管±3~±4mm

9)管井过滤器的制作,保证具有良好的过滤性能,结构坚固、抗腐蚀性强不易堵塞。过滤器长度,根据可开采含水层的累计厚度、富水性、设计取水量等通过技术经济分析确定(可开采含水层累计厚度不超过30m时,过滤器长度按含水层累计厚度取值)。过滤器骨架管的穿孔形状、尺寸和排列方式 ,根据管材强度和加工工艺确定,孔隙率宜为15%30%。缠丝过壁24mm,垫筋两端设挡箍;缠丝材料应无毒、耐腐蚀、抗拉强度大和膨胀系数小;缠丝断面形状宜为梯形或三角形;缠丝孔隙尺寸应根据含水层的颗粒组成和均匀性确定。

8井管安装质量要求

1)井管安装前按照钻孔的实际地层资料校正,然后进行井管组合、排列、测量长度,并按井管排列顺序编号。

2)下管方法根据管材强度、下置深度和起重设备能力等因素选定,符合下列要求:

①悬吊下管法,用于井管自重(或浮重)小于井管允许抗拉力和起重的安全负荷。

②托盘(或浮板)下管法,用于井管自重超过井管允许抗拉力和起重的安全负荷。

③多级下管法,宜用于结构复杂和下置深度过大的井管。

各类井壁管及过滤器允许一次安装长度可按表2.2的规定选用。

各类井壁管及过滤器允许一次安装长度表    2.2

井壁管和

过滤器种类

钢制井壁管

及过滤器

铸铁井壁管

及过滤器

钢筋混凝土

井壁管及

过滤器

塑料井壁管

及过滤器

混凝土

井壁管

及过滤器

无砂混凝

土井管

允许一次

吊装长度(m

250500

200250

150200

150

 

 

托盘下管允许

一次安装长度(m

 

 

200250

 

100

50100

3)井管的连接做到对正接直、封闭严密,接头处的强度满足下管安全和成井质量的要求。

4)过滤器安装位置的上下偏差不超过300mm

5)采用填砾过滤器的管井,井管位于井孔中心。下井管时安装井管扶正器,其外径比井孔直径小3050mm。根据井深和井管类型确定扶正器的数量,间隔320m安装一组,每眼井至少安装2组。无砂混凝土管与混凝土管井,扶正器的数量应适当增加。

6)井管底部座落在坚实的基础上,若下部孔段废弃不用时,必须用卵石或碎石填实。

9滤料回填

9.1滤料级配

填砾过滤器的管井井管安装后,根据以下要求及时进行填砾。滤料高度超过过滤器的上端;滤料用磨圆度较好的硅质砾石;不应含土和杂物,严禁使用棱角碎石;滤料的不均匀系数应小于2,滤料规格可按下列要求确定:

砂土类含水层:D50=68d50

碎石土类含水层:当d202mm   D50=68d20

d202mm时,可不填砾或充填1020mm的填料;

(注:D50为滤料筛分样颗粒组成中),过筛重量累计为50%时的最大颗粒直径)。

填砾时,滤料沿井管四周均匀连续填入,随填随测。当发现填入数量及深度与计算有较大出入时,应及时报出原因并排除。

9.2检查滤料质量标准

1)回填滤料的规格,根据井孔中含水层颗粒大小而决定,符合《机井技术规范》的设计要求。

2)检查滤料的形状是否园滑,不用碎石做滤料。

3)检查滤料质地是否坚硬,与水是否起化学变化。

4)检查筛选的滤料粒径必须符合设计要求,粒径大小是否均匀,不合格的滤料颗粒不得超过15%

5)检查滤料数量是否与计划数量相符,滤料数量比计划数量多备足20%

9.3回填滤料方法和注意问题

1)回填滤料方法

①采用静水填滤料。

②沿井管周围连续的均匀缓慢的填入,速度不太快。滤料中途受阻,不许摇动或强力提动井管,可用小掏筒或活塞下入井管内慢慢上下提动,直至滤料下沉为止。

③回填滤料用计量容器,便于及时的与计划数量校对。当滤料填入到一定数量时,等滤料下沉,用测棒测量填滤料高度,边填边测,直到计划位置为止。测棒是用圆铁棍制成,长0.51m,两端呈圆尖形,其重量超过所用测绳总重量的一倍。

2)回填滤料注意问题

①严禁一侧集中填滤料,不可快速猛倒冲击井管或造成堵塞。

②按管井设计的位置回填滤料及高度不许马虎从事,以防滤料下沉而失去拦砂滤水作用,而影响成井质量。

③所填滤料留样备查。

10管外封闭

1)封闭材料

采用优质粘土。

2)封闭前的准备

封闭前,按照管井施工图所要封闭的深度,计算出需要填入的粘土的数量。粘土实际准备的数量,比计划数量多25%30%

11洗井和试验抽水

1)填砾完毕后及时进行洗井并补填滤料。

2)洗井方法和工具,按井的结构、管材、钻井工艺及含水层特征选择,尽量采用不同的洗井工具交错使用或联合使用。

3)洗井和试验抽水的质量应符合下列要求:

①洗井完毕后,井底沉淀物厚度小于井深的5/1000

②洗井完毕后,进行试验抽水,水泵出水后30分钟采取水样。用容积法测定的含砂量:中、细砂含水层不得超过1/20000;粗砂、砾石、卵石含水层不超过1/50000

③试验抽水时,做一次大降深抽水,水位稳定延续时间:松散层地区不少于8小时;贫水区和水文地质条件不清楚的地区,水位稳定延续时间适当延长。有特殊要求的管井,做三次降深抽水。

④试验抽水达到设计出水量,不低于设计出水量的75%

⑤试验抽水终止前,采取水样,进行水质分析。

12质量检查与验收

12.1钻井施工准备工作的检查

①钻井开始施工前检查钻机的型号、零部件质量、泥浆池、沉淀池大小、井管滤料、粘土球的准备情况。

②钻机钻塔的安装是否正确,钻机及附属配套设备的安装,基础坚实、平稳,便于操作。钻塔的升降系统必须灵活。

12.2钻井工艺的检查

①钻井开始后,检查钻的方法是否正确,有没有准备冲洗介质护壁材料,护壁是否正确。

②停钻期间钻具提至安全段位置以防井壁塌方埋住钻头。

③检查钻井过程中的地层编录工作,每层根据含水层和非含水层的不同进行采样,按顺序存放并及时编录,以备验收时查验

12.3井管的质量检查和验收

井管安装前对其外观质量,试验成果进行检查。井管无残缺、断裂和弯曲等缺陷。砼管抗压强度不应低于15Mpa,无砂砼滤水管的渗透系统≥400m/d,孔隙率≥15%

验收合格的井管可以用于井壁管,不合格的井管要运出现场。

12.4井管安装过程的质量检查

①检查下管方法是否正确。

②井管的连接是否正确。

③过滤器的安装位置上、下偏差下得超300mm

④检查井管是否位于井孔中心。

⑤井管底部是否座落在坚实的基础上,若下部孔段不用,用卵石或碎石填实。

12.5滤料的质量检查

①滤料的级配要满足《机井技术规范》的要求。

②滤料的形状要园滑,质地要坚硬。

③滤料的数量要超出计划量20%以上。

④不合格的滤料要运出现场。

12.6滤料回填方法检查

①严禁一侧集中填滤料,不可快速猛倒冲击井管或造成堵塞。

②必须按管井设计的位置、高度回填滤料不许马虎从事,以防滤料下沉而失去拦砂滤水作用,而影响成井质量。

③滤料要有留样备查。

12.7管外封闭材料及方法的检查

①采用优质粘土,含砂量不大于5%,含水量约18%20%左右。

②封闭方法应满足有关规范要求。

12.8洗井检查

①洗井方法和工具是否满足技术规范要求。

②洗井完毕要检查井底沉淀物厚度。

12.9竣工检查验收

竣工验收前承包人按监理人指示进行抽水试验,合格后方可验收

 






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