【水利课件】第12章 地下水取水构筑物

回转钻进过程：钻机的动力通过传 动装置使转盘旋转，带动主钻杆旋转， 主钻杆接钻杆，钻杆接钻头，从而使钻 头旋转切削地层。当钻进—个主钻杆深 度后，由钻机的卷扬机提起钻具，将钻 杆用卡盘卡在井口，取下主钻杆，接一 根钻杆，再接上主钻杆，继续钻进，如 此反复进行，直至设计井深。
钻头过程中，高压泥浆泵把用粘土 调制成的含砂量极低的泥浆经胶管、提 引龙头、钻杆腹腔向下喷射至工作面， 起到冷却钻头、润滑钻具的作用，同时 将被切削下来的岩土碎屑混合在一起， 沿着井孔与钻杆之间的环形空间上升至 地面，流入泥浆池。
冲孔换浆 井孔打成后，在井孔中仍充满着泥 浆，泥浆调度较大，含有大量泥质，无 法安装井管、填砾和粘土封闭，也会给 洗井带来困难。在下管前必须将井孔中 的泥浆换成清水。 将不带钻头的钻杆放入井底，用泥 浆泵吸取清水打入井中，将泥浆换出， 至井孔中全为清水力止。 清水护壁作用不如泥浆好，有可能 造成井壁局部坍塌，要尽量缩短冲孔时 间，换浆完毕立即下管。
D50 6 ~ 8 d50
填砾层厚度可采用75～150mm；高 度应超过过滤器顶部8～10m。
过滤器进水孔眼数量多，进水性 能良好，但强度减小。
过滤器的孔隙率取决于管材的强 度，各种管材允许孔隙率为：
钢管30％～35％； 铸铁管18％～25％； 钢筋混凝土管10％～15％； 塑料管10％。
管井施工步骤
物探测井 井孔打成后，还需了解掌握地层结 构，含水层与隔水层的深度、厚度，地 下水的矿化度(总合盐量)和咸、淡水分 界面，为井管安装、填砾和粘土封闭提 供可靠资料。 取水工程通常采用电法勘探测井， 其基本原理是：不同地层的导电性能差 异很大，利用电测仪器测得反映各地层 导电性能的物理参数，就可以反推各地 层的性质。
【水利课件】第12章 地下水 取水构筑物
地下水分类： 埋藏在地面下第一个隔水层上的地下
水叫潜水； 两个不透水层间的地下水叫层间水；
具有自由水面的层间水称无压地下水；承 受有压力的层间水称承压地下水；
在自身压力作用下从某一出口涌出的 地下水叫泉水。
地下水取水构筑物分类： 管井——井管从地面打到含水层，
地层被钻成井孔后，破坏了原始应 力平衡状态，在侧压力作用下可导致井 壁坍塌，因钻进中泥浆始终灌满井孔， 比重较大，可平衡地层侧压力、防止井 壁坍塌。
反循环回转钻进方式的泥浆循环运 动方向与正循环钻进相反，携带岩土碎 屑的泥浆沿钻杆腹腔或吸泥胶管的上升 流速不变，能较好地保证岩土碎屑的清 除。在井径变动较大，这种钻进方式清 除岩土碎屑的能力比正循环钻进要高， 进尺速度要快。缺点是由于泥浆的回流 仅靠泥浆泵的真空吸力作用，因此钻进 深度有限，只适用于打浅井。同时，因 泥浆中央带有大量的者土碎屑，易产生 堵塞现象。
抽取地下水的井； 大口井——由人工开挖或沉井法施
工，设置井筒，以截取浅层地下水的构 筑物；
渗渠——壁上开孔，以集取浅层地 下水的水平管渠；
泉室——集取泉水的构筑物。
地下水取水构筑物的适用条件： ①.管井适用于含水层厚度大于5米，
其底板埋藏深度大于15米； ②.大口井适用于含水层厚度在5米左
右，其底板埋藏深度小于15米； ③.渗渠仅适用于含水层厚度小于5米，
钻凿井孔
物探测井
冲孔换浆
粘土封闭
围填砾料
井管安装
洗井
抽水试验
管井验收
钻凿井孔 冲击钻进法：利用钻头对地层的冲 击力钻凿井孔；仅适用于松散岩层；机 械设备简单；效率低、速度慢。 回转钻进法：包括一般回转钻进、 反循环回转钻进和岩心回转钻进。利用 钻头旋转对地层的切削、挤压、研磨破 碎作用钻凿井孔；既适用于松散岩层， 也适用于基岩；机械设备较复杂；效率 高、速度快。
一般回转钻进 胶管
泥浆泵
挂钩 钻盘
反循环回转钻进 胶管
泥浆泵
挂钩 钻盘
泥浆池
钻杆
泥浆池
钻头
钻杆 钻头
在基岩地层中钻井，不能使用钻进 松散地层的钻头，必须使用岩心钻头。 岩心钻头依靠镶焊在钻头上的硬合金切 削岩层，将沿井壁的岩石切削粉碎，但 不削碎中间部分，因此仍有较高的钻进 速度。随着钻头的钻进，中间部分就成 为圆柱状的岩心。岩心可供观察分析岩 石的矿物成分、结构构造以及地层的地 质构造等用。岩心钻进不能连续进行， 效率较低。
缠丝过滤器：在钢筋骨架过滤器、 圆孔或条孔过滤器外缠绕2～3mm的镀锌 铁丝构成；适用于粗砂、砾石和卵石含 水层。
包网过滤器：在钢筋骨架过滤器、 圆孔或条孔过滤器外缠绕0.2～1.0mm 的滤网构成；适用于粗砂、砾石和卵石 含水层。
填砾过滤器：在各类过滤器的外 围填符合一定级配的砾石构成。
填砾粒径与含水层粒径比：
分段钻进法与不分段钻进法的井壁 管构造有所不同。
过滤器应有足够的强度和良好的透 水性。
钢筋骨架过滤器：由短管、竖向钢 筋、支撑环构成；适用于裂隙岩、砂岩 或砾石含水层，或用作缠丝过滤器、包 网过滤器的骨架。
圆孔或条孔过滤器：在管壁上钻圆 孔或条孔加工而成；适用于砾石、卵石、 砂岩或裂隙含水层，亦可用作缠丝过滤 器、包网过滤器的骨架。
过滤器：集水，保持填砾与含水层的 稳定，防止漏砂及堵塞；
沉淀管：沉淀进入管井的砂粒
井室结构： 深井泵房——泵体和扬水管安装在管
井内，泵座和电动机安装在井室内； 深井潜水泵房——水泵和电动机安装
在管井内，控制设备安装在井室内； 卧式泵房——水泵和电动机安装在井
室内； 地面式——便于维护管理，防水、防
渠底埋藏深度小于6米； ④.泉室适用于有泉水露头，且覆盖
层厚度小于5米。
12.2 管井构造、施工和管理
管井直径一般在50～1000mm，深度一 般在200米以内，通常由井室、井壁管、 过滤器、沉淀管组成。
井室：用以安装各种设备，采光、采 暖、通风，防水；
井壁管：加固井壁，隔离水质不良或 水头较低的含水层；
潮、通风、采光条件好； 地下式——便于总体规划，噪声小，
防冻条件好。
井壁管应有足够的强度，内壁平整 光滑，轴线不弯曲，便于设备安装和管 井清洗；可采用钢管、铸铁管、钢筋混 凝土管。
钢可用于任意井深的管井；铸铁 管适用于井深小于250m的管井；钢筋混 凝土管适用于井深小于150m的管井。
井壁管内径应比水泵设备的外径大 100mm。