水文地质分层勘探井成井注浆止水操作、自然伽马测井测量填砾位置、施工补充设计与变更、封隔器的装配与操作.docx

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1、附录A（规范性附录）注浆止水操作A.1注浆装置与设备器具A.1.1装置注浆止水装置见图A.1。图A.1注浆止水装置示意图A.1.2设备器具设备器具应包括：a）上、下封隔器1套。b）搅拌机（可用泥浆搅拌机代替）。c）注浆泵（可用泥浆泵代替）。d）注浆管（可用钻杆代替）。e）出浆管：安装在两个封隔器之间，注浆时水泥浆涌出的有孔管。管材可选择泵管、钻杆、108mm无缝钢管等加工而成，长度0.5mlm,中间打孔段长0.3m-0.5m,打孔直径10mm,孔数250个，两端法兰与封隔器连接，强度应满足下封隔器的拉力。f）盛浆容器：体积约150Log）量水容器：25L和50L塑料桶各2个。h）电子称：精度1

2、0goi）水位测量计：长度100m200nuj）钢圈尺：长度220m。A.2注浆工艺技术指标与计算A.2.1技术指标A.2.1.1止水段厚度当隔水层厚度24m,止水段厚度取4m；隔水层较薄时，可取2.5m3m,A.2.1.2注浆窗口注浆窗口是井管的一部分，是浆液进入止水段的通道。可选择桥式滤水管、打孔缠丝滤水管或专门打孔管，长度1mL5mo打孔直径2mm,孔间距40mm。窗口段中心设置在止水段上部的三分之一处，上部井壁管不少于0.5uA.2.1.3水泥标号及品牌425号普通硅酸盐水泥，宜选择当地质量高的名牌水泥。A.2.1.4膨润土钠基膨润土。A.2.1.5水泥浆的配方与水泥浆参数水泥浆配方：

3、水灰比为0.55,钠基膨润土配比为3%；浆液主要指标参数见表A.1。表A.1水泥浆参数表水灰比水比重水泥比重膨润土比重注浆液比重水泥kg/L水量L/L膨润土kg/L0.5501.03.1502.5001.8211.1530.6340.035A.2.1.6砾料孔隙率表A.2给出了注浆模拟试验砾料实测孔隙率值与建议孔隙率值。表A.2砾料孔隙率参考值砾料类型料径mm含量/%实测孔隙率建议孔隙率天然混合粗砾料29.300.300.272525.705-1053.6010-2011.40筛分天然细砾料251%0350.30人工石英细砾料23100%0.390.33施工现场实测砾料孔隙率：砾料量220L,

4、加水后对装砾料容器进行充分打击振动，砾料下沉后加入砾料，反复3次，据此计算的孔隙率作为砾料的实测孔隙率。A.2.2注浆量计算注浆量指注入设计止水段的水泥浆量，见计算式A.1。V浆=3.14(R2-产加L(A.1)式中：V浆止水段注浆量，单位：L0R一钻孔半径，单位面。r一一井管半径(外径)，单位dm。n一一现场实测砾料孔隙率，无量纲。一一孔隙率系数，一般取0.9。L一一设计止水段厚度，单位dm。其中所需水泥量、水量和膨润土量参照表Al。A.2.3压浆水量计算压浆水量是指用水将注浆管及上、下封隔器之间腔体内的余留水泥浆压入止水段内的水量,计算见式A.2。V水=3.14(H1R2+H2r2+Nr2

5、)(A.2)式中：V水一一压浆水量，单位为升(L)；H1一一上封隔器底面与下封隔器顶面之间距离，单位为分米(dm)；R一井管半径(内径)，单位为分米(dm)；H2一一上封隔器底面至水位埋深的距离，单位为分米(dm)；r钻杆内半径(89钻杆内半径取35mm),单位为分米(dm)；N一一浆液附加压力，以水柱高度计，取15dm。A.3注浆止水工艺流程与操作A.3.1注浆止水工艺流程注浆止水工作流程分为准备工作、注浆、加注压浆水量与等待水泥浆稠化时间、注浆装置提出或进行上一段注浆四个主要流程，每个流程又由1个3个工作内容组成，见图A.2。图A.2注浆止水工艺流程图A.3.2注浆止水操作A.3.2.1准

6、备工作A.3.2.1.1主要设备器具的准备、检查、测量、加工。A.3.2.1.2清洗泥浆搅拌机、盛浆容器、泥浆泵及管道。A.3.2.1.3测量静水位埋深，确认与压浆注水量计算所用静水位埋深值相等，如不相等，现场修正计算。A.3.2.1.4水泥、膨润土、水（搅拌浆液水量、压浆水量、测试注浆窗口水量）计算与到位；现场储存水量不能满足总水量需求时，需有大罐水（22m3）或流动水源待用。A.3.2.1.5测试注浆窗口位置a）严格丈量和计算注浆装置的长度，使出浆管中心位于注浆窗口中心。b）组装注浆封隔器装置，下入井中到预定位置，进行封隔注水测试。注水10min通畅，则注浆装置到达预定位置；如不通畅，封隔

7、器泄压，往上或往下小幅（1m）移动、封隔、注水测试，直至通畅。c）如果测试注浆窗口不通，可能是注浆装置测量错误，则提出，重新测量；如果是井管排列错误，用声幅测井方法测量注浆窗口，并判断是否错过止水段。A.3.2.2注浆A.3.2.2.1注浆窗口测试通畅，封隔器继续处于封隔状态，可进入注浆阶段。A.3.2.2.2搅拌水泥浆时，泥浆搅拌机转速为600r/min-700rmin,搅拌时间20min,搅拌时间从水、灰、土全部倒入搅拌罐（边搅拌边倒入）后开始计算。转速快，搅拌时间可略缩短，反之应延长5min10min。A.3.2.2.3搅拌结束后，将水泥浆流入盛浆容器，能够持续流入，保持注浆时不间断。启

8、动泥浆泵，数分钟内将水泥浆注入。A.3.2.2.4泥浆泵吸完水泥浆的瞬间，将准备好的压浆水量倒入盛浆容器中，连续将水注入，注水完成后，保持泥浆泵加压状态约10min,将注浆管上的高压胶管拆除。A.3.2.3加注压浆水量与等待水泥浆稠化时间A.3.2.3.1水位观测与加注压浆水量拆除高压胶管后，观测注浆管内水位，使其保持比注浆前井内混合静水位高L5mo如果低，则需要从注浆管内加水，加水量以89钻杆为例，每米加水量3.85L,注浆管内水位观测时间（分钟）：5、5、5、10、10、10、15、30。A.3.2.3.2等待水泥浆稠化时间保持封隔器处于封隔状态，使注入的水泥浆在密封状态中稠化，保持时间为

9、3.5h4h,起始时间从注入压浆水结束时算起。A.3.2.4封隔器泄压提出注浆装置或进行上一段注浆等待水泥浆稠化时间结束后，封隔器泄压，缓慢上提5min10min,用泥浆泵往注浆管内冲水至通畅，提出或进行上一个止水段的注浆止水。附录B（资料性附录）自然伽马测井测量填砾位置B-1原理水文地质勘探井井管排列有井壁管、滤水管、沉淀管，井管和裸眼孔壁之间留有一定的环空用于填充砾料。砾料存在不同强度的自然伽马射线,致使分层勘探井在填砾前后形成自然伽马射线强度差异，是利用自然伽马测井测量填砾位置的基本原理。在裸孔井液环境中测得的自然伽马曲线，虽然受到井液的影响，但主要还是反应了来自地层的伽马射线。下管后，

10、钢质（或PVC管）井壁对伽马射线有吸收能力，即在钢管或PVC管、井液环境中测得的伽马值，低于井液裸孔环境，大约是井液裸孔环境的50%70%（与井管壁厚、材质等有关），曲线形态与裸孔、井液环境基本一样。综上所述，就得出了以不同环境自然伽马曲线为参照的两种测量砾料面的方法：a）方法一：以裸孔井液环境伽马曲线为参照，与井管、井液、砾料环境伽马曲线（横向比例尺为裸孔、井液环境的L5倍2倍）对比，测量砾料面。b）方法二：以井管、井液环境伽马曲线为参照，与井管、砾料环境自然伽马曲线（横向比例尺一样）对比，测量砾料面。B.2应用实例8.2.1 对比裸孔和填砾料后的伽马曲线确定填砾高度（方法一）图B.1是HQ

11、26孔的一段填砾料面测量，测量段外围岩性为卵砾石，184m以下为桥式钢质滤水管，以上为钢质实管，管壁厚度5.5mm。井管、砾料和井液环境伽马曲线与裸孔伽马曲线对比，显示砾料面位置高度在183.20mo图B.1HQ26孔裸与填砾自然伽马曲线对比测量砾料面8.2.2 对比填砾前后井管内测量的伽马曲线确定填砾高度（方法二）图B.2是HQ26部分填砾后测量伽马曲线与新填砾后测量的伽马曲线对比，能够清晰确认新填砾料面高度在152.45限152.-15169.，15180.00岩性解释垠砾前井内测笫自然仞马(CPS)70.00.填砾后井内测量自然伽马(CPS)70.00II无填充B新填充砾料匚二I已填充砾

12、料图B.2HQ26钻孔自然伽马测井成果图B.3应用建议在实践中两种方法都能够测量砾料面位置，但从工程量和确定性方面还是有差异的。方法一，与参照曲线间有两个变量：井管与砾料，井管的屏蔽作用与壁厚、材质有关，需要调整横向比例尺进行对比，比较复杂；优点是参照曲线是正常勘探孔的自然伽马曲线，无须增加工程量。方法二，与参照曲线只有砾料一个变量，没有井管与材质的不确定因素，比较时的比例尺是一样的，但需要在下管完成后专门测量一条井液、井管环境自然伽马曲线作为参照，增加了工程量。综上所述，建议在较浅(如150m)分层勘探孔用方法一测量砾料面，较深、且孔壁结构较稳定的孔用方法二测量砾料面。此外，测量砾料面，前后

13、测量的测井仪器不能更换，避免仪器系统误差；采集数据参数(射线计数时间长度等)不变。附录C（资料性附录）分层勘探井施工补充设计与变更C.1补充设计内容C.1.1主要仪器设备专门用于分层勘探井施工关键工艺要求的基本仪器和设备配置要求见表C.1。表C.1分层勘探井施工关键工艺仪器设备配置表工艺封隔器套膨胀橡胶封隔器个水位监测仪个高强度潜水泵Zx注浆止水1OOO分段洗井1O11分层抽水试验2层1O2313层1ON4124层2NlN51C.1.2分层数依据项目总体设计，以及收集前人资料确定。C.1.3滤水管长度依据6.4设计。C.1.4注浆止水窗口依据7.2和附录D设计。C.1.5下管后的自然伽马测井依

14、据附录C设计。C.1.6分段洗井依据7.1设计。C.1.7注浆止水依据附录D设计C.1.8分层抽水试验依据7.4设计。C.1.9分层勘探井改造成多层监测井依据7.5设计。C. 2设计变更根据岩心和水文测井资料，对偏离设计的内容，应在实施前，结合排管、分段洗井、注浆止水和抽水试验，进行单项设计变更，使其适应实际含水层岩性与结构的分层。附录D（规范性附录）封隔器的装配与操作D. 1器具组成器具主要由分层隔离单元、抽水单元和封隔器充气单元组成（图D.1）。分层隔离单元包括过电缆充气封隔器（上封隔器）和常规充气封隔器（下封隔器）。抽水单元包括潜水泵、出水管、潜水泵供电电缆、水位监测仪等。封隔器充气单元包括瓶装高压氮气、减压器、高压三通阀和高压气管线等。图D.1封隔器在井中工作环境示意图D.2封隔器配套器具性能要求与系列产品封隔器配套器具性能，见表D.1。表DJ配套器具性能要求器具名称性能要求高强水泵连接系统抗拉强度N50kN电机抗水柱压力24MPa,叶轮、轴承耐磨程度数十倍于常规水泵，轴承密封性能好。高压气管线气管线壁厚22mm,外径8mm10mm,抗压强度225MPa,爆破压力250MPa,材质为特氟龙。水泵电缆抗压能强度218MPa,单芯铜电缆，外表面光滑