供水井施工组织设计岩土工程课程设计(编辑修改稿)

供水井施工组织设计岩土工程课程设计(编辑修改稿)内容摘要：

确定 我国水文地质规定填砾厚度为 75~100mm。 由于洗井、抽水过程中砾料要下沉，所以要求填砾高度要超过滤水管上端一定高度。 当两相邻含水层中、上层含水层颗粒较细，下层含水层颗粒较粗时，为防止上层小径砾料涌入下部滤水孔中，其大径砾料要超过含水层顶板 2~3m。 砾料数量要与 需填砾井段的环状间隙体积相当。 考虑到钻孔扩孔及运输过程等因素的影响，砾石的数量要求适当超出理论计算数量。 本工程填砾厚度确定为 100mm，高度为 15m。 综合上诉各种因素的影响，本工程终孔段采用直径为395mm 的三牙轮钻头。 确定终孔直径为 395mm。 由于本工程地层中 3~16 米为松散的非开采砂卵砾石含水层。 所以需要在该段下入套管以防孔塌。 最后设计井身结构如下图所示： 11 123451 井管2 止水物3 过滤管4 填砾5 沉砂管 钻机及其他辅助设备选择 根据现场条件以及工程的性质，选用 SPC300H 型钻机。 它是一种车装复合式钻机，所有的部件均装在黄河牌载重汽车上。 SPC300H 型钻机，设有回转和冲击机构，可用于粘土、砂层、卵砾石及基岩层的钻进施工，适应性强，是目前水文地质勘探钻井施工的主要设备之一。 SPC300H 型钻机的结构包括：传动箱、变速箱、升降机、冲击机构、转盘、导向加压机构及桅杆等。 钻机采用机械传动，操作机构中部分为液压传动部分为机械传动。 泥浆泵选择 钻机配有一台 BW600/30 型双缸双作用往复式泥浆泵。 泥浆类型选用 12 由于地层中 0~3m 为易冲蚀的第四季覆盖层； 3~16m 为松散的砂卵含水层， 80~90m 为 岩溶裂隙含水层 （ 压强 ）。 钻进含水层时，如果泥浆密度过小，所形成的孔内液柱压力小于含水层地层压力，会导致含水层的水侵入泥浆中使泥浆稀释，粘度、切力、密度下降，失水量增加。 这样泥浆就不能充分发挥它的作用，从而达不到维护孔壁稳定、平衡地层压力等要求。 为了解决上述泥浆水侵问题，需配置密度适当的泥浆，使液柱压力大于含水层的地层压力，除加大泥浆的密度外还可以对泥浆进行钙处理或者盐处理。 配置高密度泥浆前必须先配置基浆，首先根据地层情况选择泥浆的相对密度，然后再根据需要的泥浆相对密度来确定粘土和水的用量。 泥浆所需的土量和水量通过下式进行计算： 式中， 与配置泥浆所需的土量（ t） V 欲配泥浆的体积（ ） 泥浆相对密度（ t/ ） 粘土的相对密度（ t/ ） 清水的相对密度（ t/ ） 13 注：粘土的相对密度一般为。 所需水量（ G）： G= 上述两式计算中泥浆体积以 为单位，粘土质量以 t为单位。 在涌水的地层钻进，为平衡地压或水压，应适当加大泥浆的相对密度。 若单纯采用增加粘土量来提高相对密度的话，泥浆相对密度如果超过了 ，就会因细颗粒的固相含量太多，粘度太大，而影响正常钻进。 因此决定先配置相对密度为 的泥浆及 t/。 V=； t/ ； t/ 所以： 所需水量： G= 为了有效的保护孔壁的稳定性，可以再基浆中加入 CMC，一般配方是 1 基浆中先加 ，然后加入 2kgCMC。 在钻进过程中如果泥浆的密度不能满足平衡地层压力的需要，则需在泥浆中加入适量的加重剂，如重晶石，石灰等。 本工程采用正循环的泥浆循环系统。 泥浆由泥浆泵输出经钻杆住内空腔到达孔底，再经环状间隙返回泥浆池。 钻机的安装 S 系列的水文水井钻机大多为车装或移动式钻机，此类钻机的安装工作较为方便。 在预定的孔位旁边平整一块较坚实的场地，将钻机开进或拖进平整好的现场，使转盘通孔中心对准孔位，在支承千斤顶 14 下面垫好机木台，并用支承千斤顶将钻机调整水平，调好水平的钻机应使汽车悬挂钢板弹簧不受较大负荷。 另外转盘的两个小千斤顶下面也应垫上机台木，要特别注意不应使这两个千斤顶受过大负荷，使其能起到将钻具放到孔口板上时，转盘无大的变形即可。 在钻进过程中还应随时注意地基由于泥浆及水的浸泡变软，而使钻机水平发生变化的情况，此时应重新调整好钻机水平。 钻 机安装注意事项如下： （ 1）钻机安装必须保证主轴中心与钻孔中心（井口管）及天车中心（前缘切点）同在一条中心线上。 （ 2）钻机安装好后要仔细的检查，必须达到周正、水平、稳固。 开孔钻进 从地表开始钻进到下入进口管的这段钻进过程称为开孔钻进。 ： （ 1） 开孔前应再次校正立轴角度。 （ 2） 配备开孔钻具，其长度一般为。 （ 3） 配置好开孔用冲洗液及其他钻进所需材料。 （ 4） 将开孔钻具直接连接在主动钻杆上，丈量尺寸后填于班报表上。 开孔钻进 开孔时可根据地层情况，进行人工挖孔或直接用开孔短管钻进。 开孔钻进时应轻压慢转，每一回次进尺不宜太长，经过几个回次钻进 15 达到一定深度后可视地层情况决定是否下入空口管。 （ 1）钻进中应及时更换加长粗径钻具，以防止钻孔偏斜。 （ 2）应选小钻进规程参数，泵量不宜过大，以防孔壁坍塌。 （ 3）开孔钻进中，特别应注意不能采用大钻压钻进。 不同的地层情况应应用不同的开孔方法，在冲积层、堆积层或松散的砂土层开孔，可使用肋骨钻头、刮刀钻头，也可用合金钻头开钻。 如使用泥浆冲洗液坍塌严重时 ，可从空口灌注稠泥浆或投入粘土球，捣实后再钻进，直到钻入预定深度及时下入井口管为止。 换径 换径即改变钻孔直径。 在钻进施工中，出一般浅孔外、中深孔和深孔的钻进施工，都需要采用多径成孔的井身结构，由孔径大，中部孔径小逐级缩小到终孔直径最小。 当钻进某一深度（或下入套管）时，由大直径钻具变为小直径钻具的施工就称为换径。 （ 1）换径前应捞尽孔底岩心、岩屑等。 （ 2）配备好换径钻具，换径钻具由大径导正管、异径接头及小径钻具组成。 导正管长不得小于 4m，小径钻具长度不得大于 1m；换径钻具配备好后，其同心度应保持上下一致。 （ 3）换径钻进注意事项：换径钻进开始时，应采用轻压慢转法钻进，以防换径中造成孔斜或孔偏；随小径孔加深，及时加长小径岩 16 心管，待钻进 5m以上时，方可取掉大径导正管。 本工程采用两段成孔，终孔直径为 395mm，上部孔径为 410mm。 上部先采用 395mm 的牙轮钻头钻孔，在扩孔至 410mm，下入套管稳定孔壁。 完成钻孔 套管下入完成后，继续以 395mm 的钻头进行钻孔，直到钻至 90m孔深，完成钻孔。 成井 工艺的目的 （ 1）疏通含水层通道，使含水层中的水自由流入水井。 （ 2）封闭或隔离非含水层，以防地下各含水层互相串通或污染。 换浆、破壁与探孔 为使下井管、填砾和洗井工作顺利进行，确保水井的出水量，必须做好换浆、破壁和探孔工作。 当使用泥浆钻进时，在井壁上形成较厚的泥皮，影响水井出水量。 所以在更换孔内泥浆的同时，必须刮削井壁上的泥皮，以扩大含水层部位的钻孔直径，增大填砾厚度，利于洗井及增加含水层出水量。 破壁的方法：采用扩孔钻头刮洗井壁。 换浆是指钻进至预计孔深后，用优质轻泥浆更换出孔内的浓泥浆。 当从孔内返回的泥浆性能接近送入孔内的泥浆性能时，换浆即可 17 结束。 换浆分为： （ 1）安装井管前冲洗钻孔换浆 当井壁较稳定时，可在钻至预计井深后，向孔内送入粘度低、胶体率高的优质轻泥浆，进行冲孔换浆。 此工作应在破壁后期进行。 及当扩孔破壁至预计井深前 10m 到30m 时，逐渐更换新泥浆进行扩孔，直至终孔再进行冲孔换浆。 （ 2）安放井管后冲洗钻孔换浆 当井管下到预计井深。