我國地區水文地質勘查論文

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1場區水文地質條件概況

據以往地質勘查結果，場區潛水含水層、第一承壓含水層、第二承壓含水層、第三承壓含水層、第四承壓含水層和第五承壓含水層發育。根據本次南匯縣幅中最大勘查深度設計要求，250m以淺各含水層水文地質條件概述如下。

1.1潛水含水層

為全新世（Q4）河口—濱海相沉積物，場區及鄰近地區普遍分布。潛水含水層一般由全新世（Q34）的灰色砂質粉土夾粉砂（A砂層），厚3~10m不等。潛水含水層富水性弱，單井涌水量小于10m3/d（口徑500mm，降深2m），局部大于10m3/d。滲透系數小于1m/d。水質多為礦化度1~3g/L的微咸水。

1.2第一承壓含水層

為晚更新世晚期中段（Q2-23）海濱—瀉湖相沉積物，場區廣泛分布。含水層頂面埋深一般28m，厚度在30m左右。部分地區與第二承壓含水層溝通，頂面埋深一般30m左右，砂層厚70m左右。巖性為褐黃、灰黃色粉細砂、細砂夾砂質粉土，灰色細中砂為主。含水層富水性較好，單井涌水量在1000~3000m3/d。滲透系數一般在5~10m/d。水質以礦化度3~10g/L的半咸水為主。

1.3第二承壓含水層

為晚更新世早期（Q13）河口—濱海相沉積物，場區廣泛分布且發育良好。含水層頂面埋深一般73m左右，層厚10m左右。部分地區與第一承壓含水層呈溝通現象，砂層厚40~50m。含水層巖性以灰色粉細砂含少量砂礫石為主。含水層富水性好，單井涌水量在1000~3000m3/d及3000~5000m3/d。滲透系數一般在10~30m/d。含水層水質較差，多為礦化度3~10g/L的半咸水。

1.4第三承壓含水層

為中更新世早期（Q12）河口—濱海相沉積物，場區廣泛分布。含水層頂面埋深一般100~110m，厚度20~40m，巖性為灰色細砂、粉細砂含礫，中粗砂。該含水層富水性較好，單井涌水量普遍在1000~3000m3/d。滲透系數一般在10~30m/d。含水層水質較差，普遍為礦化度大于10g/L咸水。

1.5第四承壓含水層

為早更新世中晚期（Q21）河流相沉積物，場區分布廣泛。含水層厚度大，頂面埋深在150~170m，厚50~70m。含水層巖性以灰色細砂、中細砂含礫石為主。含水層富水性較好，單井涌水量為1000~3000m3/d。滲透系數一般在10~30m/d。地下水水質為礦化度小于1g/L的淡水。

2施工設計

2.1成孔質量

2.1.1孔徑、井徑

地質鑒別孔孔徑應不小于130mm。依據水文地質勘查孔勘查要求，孔徑不小于500mm，井徑不小于200mm。為此，本次水文地質勘查孔，孔徑為500mm，井徑為219mm。

2.1.2孔深

地質鑒別孔孔深原則上以揭穿目的含水層底面2m時終止?？咨钜话阍?35~255m之間。

2.1.3孔深誤差

孔深誤差不大于1‰。每50m孔深及終孔時各校正孔深一次，正確記錄，發現誤差及時糾正。測量方法可采用一定長度的標準鋼絲測繩，或利用具備測深功能的測斜儀，進行孔深測量。

2.1.4孔斜控制

要求鉆孔圓直。每鉆進25m及終孔時，采用測斜儀測斜一次，正確記錄，發現誤差及時糾正。孔斜每100m不得超過1°。對于大于100m的鉆孔，每鉆進100m時，頂角不大于1.0°，終孔頂角可遞增計算，但最大頂角不得超過2.0°。

2.1.5取芯（樣）和編錄

（1）地質鑒別孔取芯。水文地質勘查孔首先進行地質鑒別。地質鑒別孔巖芯采取率，粘性土不低于90%，砂性土不低于80%，含礫粗砂不低于70%。連續落粘性土不超過2m，砂性土不超過3m，否則補取。取芯時每回次進尺不超過2m。巖芯從巖芯管中取出至巖芯箱內時，應避免重物錘擊巖芯管，安放時應小心輕放，以避免巖芯受到擾動。

（2）目的含水層砂樣采集。在含水層的上部、中部、下部進行取樣，或在含水層巖性變化明顯處進行加密取樣。樣品重量不少于1kg。樣品放至塑料袋中，并附有取樣時間、地點、深度等內容的標簽。樣品及時送至實驗室進行粒度分析。

（3）巖芯保護。對取出的巖芯進行現場地質編錄后，應及時裝入PVC巖芯管，并加蓋保護，以免遭受曝曬。巖芯在運輸過程中防止劇烈搖晃、震蕩，盡量保持水平搬運。巖芯包裝時將PVC巖芯管頂部空余部分去掉，或盡量用清潔物品填充，并用膠帶對PVC巖芯管進行密封，在柱體上及時做好樣品標識，包括樣品的鉆孔編號、柱狀樣品的上下方向、取樣深度、取樣時間等都應標識清楚，并且標記格式統一、耐磨。并貼好樣品編號標簽，標簽用膠帶密封，防止標簽污損。

3施工工藝

3.1施工設備配置

3.1.1機械設施配備

根據本次水文地質勘查孔地質鑒別、成井技術要求，施工單位需配置水文鉆機等施工設備。

3.1.2施工材料購置

水文地質勘查孔成井時需用主要材料有：井管、濾水管、沉淀管、天然石英砂、粘土球、粘土及配制泥漿用的Na2CO3、膨潤土等。預計5處勘查孔（井）累計井管長度1180m，濾水管長度60m，天然石英砂礫料105t，止水優質粘土球35t，封孔粘土220t。

3.1.3施工前準備工作

（1）進場前進行施工現場踏勘，落實水電供應。若供水供電不足，進場前落實好取水水源，自備發電機等準備工作；

（2）平整施工場地，鉆塔塔腳處地基夯實，必要時澆注混凝土墩。塌架牢固穩定；

（3）挖好泥漿池，泥漿池容積不小于8m3，泥漿循環槽的總長不小于15m；

（4）按規范要求由專職電工接好電源，裝好電源箱；

（5）開鉆前，所有材料都應及時運至場區，其中井管、濾水管和天然石英砂應附有生產廠家提供的質量保證書。3.2鑒別孔施工工藝

3.2.1鑒別孔施工前準備工作

（1）平整、壓實施工場地，鉆塔塔腳處澆注混凝土墩加固；

（2）安裝鉆機設備，使天車、立軸與孔口三點成一垂線；

（3）挖好泥漿池，其容積應為鉆孔體積的1.0~1.2倍，設置好泥漿循環系統；

（4）挖好廢漿池，其容積應大于泥漿池的2倍,用于暫時存放廢棄泥漿；

（5）配備好泥漿出砂裝置；

（6）接通電源，安裝電源箱。3.2.2成孔工藝

（1）鉆進方法：用110mm/130mm外肋骨合金取芯短鉆具開孔，取芯鉆進至灰色粘土，孔深預計15m，再采用170mm單套鉆具帶后導向進行擴孔，下入168mm孔口保護管，孔口管居中、保證其垂直度為0°，周圍用粘土封實并固牢。以下覆蓋層110mm/130mm外肋骨鉆具帶長后導向管（長度10~15m）繼續進行減壓鉆進取芯。每回次下鉆到底，慢速輕壓鉆進，再逐漸調整至正常轉速、鉆壓鉆進至終孔深度。（2）提高巖芯采取率措施。對于粉細砂、細砂夾砂質粉土、灰色細中砂層取芯我們采取的鉆具是伸拉型接頭。

（2）鉆孔護壁：采用優質粘土加堿配制泥漿護壁。粘土粉選用造漿率高、雜質少的優質膨潤土，配比為：粘土粉4%~6%（泥漿體積），其原漿的主要性能指標為：比重1.06~1.10g/cm3、粘度23s、pH值8.5~9.5、失水量6~8mL/30min、泥皮厚0.5~1.0mm。經常檢測泥漿性能，性能指標達不到以上要求時及時更換補充新鮮泥漿。以保證孔壁穩定。防止因泥漿過稀而導致孔內坍塌。

（3）鉆進記錄。做好每一回次的鉆進記錄、鉆進事故及處理記錄（包括具體情況及部位，說明事故原因，事故處理及對成井的可能影響），注明鉆進所使用的鉆具類型、規格，泥漿性能以及鉆進過程中的各種情況，各類丈量尺寸應真實詳細。報表按班填報，相關人員簽名確認。

（4）地質編錄。本次按第四紀地質編錄要求認真做好地質編錄，編錄內容要求齊全、真實，準確，以備校核、驗收。

3.3成井施工工藝

3.3.1施工順序

鉆進至設計深度（成孔）—成井（一次調漿、下入濾水管、井管、二次調漿、投天然石英砂礫料，止水、止水效果檢驗、封孔、洗井等）—抽水試驗—現場驗收和取水樣—孔口保護。

3.3.2鉆進成孔方法

采用SPJ-300鉆機和BW-850泥漿泵鉆進，二級擴孔鉆進，以300mm、500mm三翼刮刀合金鉆頭擴孔鉆進，孔口視上部填土層厚度下600mm定向保護管，不少于1.5m。

3.3.3鉆孔護壁

采用優質粘土加堿和膨潤土配制泥漿護壁鉆進。經常檢測泥漿性能，性能指標達不到要求時及時更換補充新鮮泥漿。以保證孔壁穩定。

3.3.4成井工藝

（1）清孔換漿：下管前用直徑500mm的帶保徑圈刮刀合金鉆頭自上而下掃孔至孔底，更換孔內泥漿，逐漸調稀，在含水層位置上下反復掃孔，當孔口上返泥漿粘度為18~19s，手摸無明顯砂感，停止換漿，提拔鉆具。

（2）下管：下管前全面檢查井管質量，按照下管深度，配備足量的井管，逐根丈量、編號、記錄；清除井管內、外壁銹蝕層及雜物；井管和沉淀管均為同一材質的219mm無縫鋼管，沉淀管底部鋼板封堵，為保證濾水管在孔內居中，濾水管上下端各放置外導向架。如下管受阻，可小幅提拉井管，如仍不能正常下管，應提起井管重新掃孔后再下入，嚴禁猛提和墩拉井管，防止損壞井管、濾水管纏絲及破壞孔壁。

（3）二次調漿及填礫、止水：井管下到位后，井管內下入帶活塞的鉆桿進行二次清孔換漿，孔內上返泥漿接近清水后，采用動水填礫法進行填礫，邊投礫邊測量投礫高度，待礫料落實后，投入優質粘土球止水，填礫與止水高度均按設計要求進行。

3.3.5洗井與抽水試驗

粘土球投至設計高度后，即利用拉動水活塞，檢驗止水效果，確定止水效果后，用水活塞在含水層段進行洗井，同時用清水將孔內和管內泥漿調稀換出，直至水路暢通后，換拉干活塞洗井，達到水清、砂凈后方更換空壓機揚水，做抽水試驗。并取全分析水樣送檢。

3.3.6監測井封孔

在活塞洗井和空壓機揚水的同時，回填優質粘土封井，直至孔口。抽水試驗結束后測定沉淀管內沉渣厚度，當滿足要求時結束，否則進行撈砂。

4結語

（1）由于本區粉細砂、細砂夾砂質粉土、灰色細中砂層厚度大，取芯是一大難題，保證巖芯采取率，落土、落芯不超過規定間隔。鉆進過程中必須限制巖芯管長度和限制回次進尺，一般巖芯管長度2~3m，為了不超過落芯間隔規定，回次進尺不超過2m，鉆進過程中要根據地層情況，適當控制水量和干鉆長度，落土、落芯后應立即用取土器或無泵鉆具、雙管鉆具續取。

（2）鉆孔護壁，因所鉆地層均為第四系覆蓋層，鉆進過程中可能會出現縮徑、泥包、坍孔、漏失等情況。為了確保鉆孔孔壁穩定，選用優質粘土加堿泥漿護壁，泥漿性能：比重1.06~l.08g/cm3，粘度20~25s，定期測定泥漿性能，不合格的及時更換，遇漏失層及時補充優質泥漿，以保證鉆孔穩定。

（3）成井過程中還要嚴格確保成井工藝；孔深、濾水管嚴格執行設計要求，在含水層擴孔換漿時要再次核實孔深；加大洗井力度，提高成井質量；成井止水后，在止水層以上孔段，要及時回填優質粘土塊進行封孔，以防止塌孔。

（4）當出現恢復后靜水位水位與抽水前靜水位不一致（排除潮汐影響等因素后高出現象），動水位持續下降，難以穩定，水的口感在抽水前后發生變化，水溫與區域同層次明顯不符等情況時，應要求施工部門查找原因；當確定因成井質量（事故）問題而導致水位、水質等產生異常時，應立即采取針對性治理措施，治理過程中原則上保留原有井位，確保事故處理后的可驗證性條件。

作者：洪玉明單位：安徽省地礦局321地質隊