我国地区水文地质勘查论文

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1场区水文地质条件概况

据以往地质勘查结果，场区潜水含水层、第一承压含水层、第二承压含水层、第三承压含水层、第四承压含水层和第五承压含水层发育。根据本次南汇县幅中最大勘查深度设计要求，250m以浅各含水层水文地质条件概述如下。

1.1潜水含水层

为全新世（Q4）河口—滨海相沉积物，场区及邻近地区普遍分布。潜水含水层一般由全新世（Q34）的灰色砂质粉土夹粉砂（A砂层），厚3~10m不等。潜水含水层富水性弱，单井涌水量小于10m3/d（口径500mm，降深2m），局部大于10m3/d。渗透系数小于1m/d。水质多为矿化度1~3g/L的微咸水。

1.2第一承压含水层

为晚更新世晚期中段（Q2-23）海滨—泻湖相沉积物，场区广泛分布。含水层顶面埋深一般28m，厚度在30m左右。部分地区与第二承压含水层沟通，顶面埋深一般30m左右，砂层厚70m左右。岩性为褐黄、灰黄色粉细砂、细砂夹砂质粉土，灰色细中砂为主。含水层富水性较好，单井涌水量在1000~3000m3/d。渗透系数一般在5~10m/d。水质以矿化度3~10g/L的半咸水为主。

1.3第二承压含水层

为晚更新世早期（Q13）河口—滨海相沉积物，场区广泛分布且发育良好。含水层顶面埋深一般73m左右，层厚10m左右。部分地区与第一承压含水层呈沟通现象，砂层厚40~50m。含水层岩性以灰色粉细砂含少量砂砾石为主。含水层富水性好，单井涌水量在1000~3000m3/d及3000~5000m3/d。渗透系数一般在10~30m/d。含水层水质较差，多为矿化度3~10g/L的半咸水。

1.4第三承压含水层

为中更新世早期（Q12）河口—滨海相沉积物，场区广泛分布。含水层顶面埋深一般100~110m，厚度20~40m，岩性为灰色细砂、粉细砂含砾，中粗砂。该含水层富水性较好，单井涌水量普遍在1000~3000m3/d。渗透系数一般在10~30m/d。含水层水质较差，普遍为矿化度大于10g/L咸水。

1.5第四承压含水层

为早更新世中晚期（Q21）河流相沉积物，场区分布广泛。含水层厚度大，顶面埋深在150~170m，厚50~70m。含水层岩性以灰色细砂、中细砂含砾石为主。含水层富水性较好，单井涌水量为1000~3000m3/d。渗透系数一般在10~30m/d。地下水水质为矿化度小于1g/L的淡水。

2施工设计

2.1成孔质量

2.1.1孔径、井径

地质鉴别孔孔径应不小于130mm。依据水文地质勘查孔勘查要求，孔径不小于500mm，井径不小于200mm。为此，本次水文地质勘查孔，孔径为500mm，井径为219mm。

2.1.2孔深

地质鉴别孔孔深原则上以揭穿目的含水层底面2m时终止。孔深一般在235~255m之间。

2.1.3孔深误差

孔深误差不大于1‰。每50m孔深及终孔时各校正孔深一次，正确记录，发现误差及时纠正。测量方法可采用一定长度的标准钢丝测绳，或利用具备测深功能的测斜仪，进行孔深测量。

2.1.4孔斜控制

要求钻孔圆直。每钻进25m及终孔时，采用测斜仪测斜一次，正确记录，发现误差及时纠正。孔斜每100m不得超过1°。对于大于100m的钻孔，每钻进100m时，顶角不大于1.0°，终孔顶角可递增计算，但最大顶角不得超过2.0°。

2.1.5取芯（样）和编录

（1）地质鉴别孔取芯。水文地质勘查孔首先进行地质鉴别。地质鉴别孔岩芯采取率，粘性土不低于90%，砂性土不低于80%，含砾粗砂不低于70%。连续落粘性土不超过2m，砂性土不超过3m，否则补取。取芯时每回次进尺不超过2m。岩芯从岩芯管中取出至岩芯箱内时，应避免重物锤击岩芯管，安放时应小心轻放，以避免岩芯受到扰动。

（2）目的含水层砂样采集。在含水层的上部、中部、下部进行取样，或在含水层岩性变化明显处进行加密取样。样品重量不少于1kg。样品放至塑料袋中，并附有取样时间、地点、深度等内容的标签。样品及时送至实验室进行粒度分析。

（3）岩芯保护。对取出的岩芯进行现场地质编录后，应及时装入PVC岩芯管，并加盖保护，以免遭受曝晒。岩芯在运输过程中防止剧烈摇晃、震荡，尽量保持水平搬运。岩芯包装时将PVC岩芯管顶部空余部分去掉，或尽量用清洁物品填充，并用胶带对PVC岩芯管进行密封，在柱体上及时做好样品标识，包括样品的钻孔编号、柱状样品的上下方向、取样深度、取样时间等都应标识清楚，并且标记格式统一、耐磨。并贴好样品编号标签，标签用胶带密封，防止标签污损。

3施工工艺

3.1施工设备配置

3.1.1机械设施配备

根据本次水文地质勘查孔地质鉴别、成井技术要求，施工单位需配置水文钻机等施工设备。

3.1.2施工材料购置

水文地质勘查孔成井时需用主要材料有：井管、滤水管、沉淀管、天然石英砂、粘土球、粘土及配制泥浆用的Na2CO3、膨润土等。预计5处勘查孔（井）累计井管长度1180m，滤水管长度60m，天然石英砂砾料105t，止水优质粘土球35t，封孔粘土220t。

3.1.3施工前准备工作

（1）进场前进行施工现场踏勘，落实水电供应。若供水供电不足，进场前落实好取水水源，自备发电机等准备工作；

（2）平整施工场地，钻塔塔脚处地基夯实，必要时浇注混凝土墩。塌架牢固稳定；

（3）挖好泥浆池，泥浆池容积不小于8m3，泥浆循环槽的总长不小于15m；

（4）按规范要求由专职电工接好电源，装好电源箱；

（5）开钻前，所有材料都应及时运至场区，其中井管、滤水管和天然石英砂应附有生产厂家提供的质量保证书。3.2鉴别孔施工工艺

3.2.1鉴别孔施工前准备工作

（1）平整、压实施工场地，钻塔塔脚处浇注混凝土墩加固；

（2）安装钻机设备，使天车、立轴与孔口三点成一垂线；

（3）挖好泥浆池，其容积应为钻孔体积的1.0~1.2倍，设置好泥浆循环系统；

（4）挖好废浆池，其容积应大于泥浆池的2倍,用于暂时存放废弃泥浆；

（5）配备好泥浆出砂装置；

（6）接通电源，安装电源箱。3.2.2成孔工艺

（1）钻进方法：用110mm/130mm外肋骨合金取芯短钻具开孔，取芯钻进至灰色粘土，孔深预计15m，再采用170mm单套钻具带后导向进行扩孔，下入168mm孔口保护管，孔口管居中、保证其垂直度为0°，周围用粘土封实并固牢。以下覆盖层110mm/130mm外肋骨钻具带长后导向管（长度10~15m）继续进行减压钻进取芯。每回次下钻到底，慢速轻压钻进，再逐渐调整至正常转速、钻压钻进至终孔深度。（2）提高岩芯采取率措施。对于粉细砂、细砂夹砂质粉土、灰色细中砂层取芯我们采取的钻具是伸拉型接头。

（2）钻孔护壁：采用优质粘土加碱配制泥浆护壁。粘土粉选用造浆率高、杂质少的优质膨润土，配比为：粘土粉4%~6%（泥浆体积），其原浆的主要性能指标为：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。经常检测泥浆性能，性能指标达不到以上要求时及时更换补充新鲜泥浆。以保证孔壁稳定。防止因泥浆过稀而导致孔内坍塌。

（3）钻进记录。做好每一回次的钻进记录、钻进事故及处理记录（包括具体情况及部位，说明事故原因，事故处理及对成井的可能影响），注明钻进所使用的钻具类型、规格，泥浆性能以及钻进过程中的各种情况，各类丈量尺寸应真实详细。报表按班填报，相关人员签名确认。

（4）地质编录。本次按第四纪地质编录要求认真做好地质编录，编录内容要求齐全、真实，准确，以备校核、验收。

3.3成井施工工艺

3.3.1施工顺序

钻进至设计深度（成孔）—成井（一次调浆、下入滤水管、井管、二次调浆、投天然石英砂砾料，止水、止水效果检验、封孔、洗井等）—抽水试验—现场验收和取水样—孔口保护。

3.3.2钻进成孔方法

采用SPJ-300钻机和BW-850泥浆泵钻进，二级扩孔钻进，以300mm、500mm三翼刮刀合金钻头扩孔钻进，孔口视上部填土层厚度下600mm定向保护管，不少于1.5m。

3.3.3钻孔护壁

采用优质粘土加碱和膨润土配制泥浆护壁钻进。经常检测泥浆性能，性能指标达不到要求时及时更换补充新鲜泥浆。以保证孔壁稳定。

3.3.4成井工艺

（1）清孔换浆：下管前用直径500mm的带保径圈刮刀合金钻头自上而下扫孔至孔底，更换孔内泥浆，逐渐调稀，在含水层位置上下反复扫孔，当孔口上返泥浆粘度为18~19s，手摸无明显砂感，停止换浆，提拔钻具。

（2）下管：下管前全面检查井管质量，按照下管深度，配备足量的井管，逐根丈量、编号、记录；清除井管内、外壁锈蚀层及杂物；井管和沉淀管均为同一材质的219mm无缝钢管，沉淀管底部钢板封堵，为保证滤水管在孔内居中，滤水管上下端各放置外导向架。如下管受阻，可小幅提拉井管，如仍不能正常下管，应提起井管重新扫孔后再下入，严禁猛提和墩拉井管，防止损坏井管、滤水管缠丝及破坏孔壁。

（3）二次调浆及填砾、止水：井管下到位后，井管内下入带活塞的钻杆进行二次清孔换浆，孔内上返泥浆接近清水后，采用动水填砾法进行填砾，边投砾边测量投砾高度，待砾料落实后，投入优质粘土球止水，填砾与止水高度均按设计要求进行。

3.3.5洗井与抽水试验

粘土球投至设计高度后，即利用拉动水活塞，检验止水效果，确定止水效果后，用水活塞在含水层段进行洗井，同时用清水将孔内和管内泥浆调稀换出，直至水路畅通后，换拉干活塞洗井，达到水清、砂净后方更换空压机扬水，做抽水试验。并取全分析水样送检。

3.3.6监测井封孔

在活塞洗井和空压机扬水的同时，回填优质粘土封井，直至孔口。抽水试验结束后测定沉淀管内沉渣厚度，当满足要求时结束，否则进行捞砂。

4结语

（1）由于本区粉细砂、细砂夹砂质粉土、灰色细中砂层厚度大，取芯是一大难题，保证岩芯采取率，落土、落芯不超过规定间隔。钻进过程中必须限制岩芯管长度和限制回次进尺，一般岩芯管长度2~3m，为了不超过落芯间隔规定，回次进尺不超过2m，钻进过程中要根据地层情况，适当控制水量和干钻长度，落土、落芯后应立即用取土器或无泵钻具、双管钻具续取。

（2）钻孔护壁，因所钻地层均为第四系覆盖层，钻进过程中可能会出现缩径、泥包、坍孔、漏失等情况。为了确保钻孔孔壁稳定，选用优质粘土加碱泥浆护壁，泥浆性能：比重1.06~l.08g/cm3，粘度20~25s，定期测定泥浆性能，不合格的及时更换，遇漏失层及时补充优质泥浆，以保证钻孔稳定。

（3）成井过程中还要严格确保成井工艺；孔深、滤水管严格执行设计要求，在含水层扩孔换浆时要再次核实孔深；加大洗井力度，提高成井质量；成井止水后，在止水层以上孔段，要及时回填优质粘土块进行封孔，以防止塌孔。

（4）当出现恢复后静水位水位与抽水前静水位不一致（排除潮汐影响等因素后高出现象），动水位持续下降，难以稳定，水的口感在抽水前后发生变化，水温与区域同层次明显不符等情况时，应要求施工部门查找原因；当确定因成井质量（事故）问题而导致水位、水质等产生异常时，应立即采取针对性治理措施，治理过程中原则上保留原有井位，确保事故处理后的可验证性条件。

作者：洪玉明单位：安徽省地矿局321地质队