文档内容
6.1.3 立井井筒钻井施工法
考点一、基本原理
钻井法是以钻头刀具破碎岩石，用泥浆或其他介质进行洗井、护壁和排渣。将井筒分次扩孔钻成或全断面一次
钻成至设计直径和深度后，再进行永久支护的一种机械化凿井方法。
井筒支护：采用泥浆中悬浮下沉带有井壁底的钢筋混凝土预制井壁，每节井壁的上下端预埋供连接用的金属法
兰盘，在井口用螺栓和焊接的方法把井壁逐节连接、悬浮下沉至井底，最后在井壁与井帮的间隙中下放充填管
道，分段充填水泥浆等最终固结成井。
考点二、施工工艺
钻井法的主要工艺过程包括钻机钻进、泥浆洗井与护壁、井壁预制与悬浮下沉和壁后充填固井等。
1）钻机钻进：目前采用的钻井机多为转盘式钻井机
表土及软岩地层宜采用楔齿滚刀破岩，硬岩地层宜采用球齿滚刀破岩。钻机钻进参数包括钻压、转速、（钻）
进速度等
为了保证井筒的垂直度，一般采用减压钻进，一般总钻压不宜超过钻头在泥浆中重量的70%，在表土向岩层过渡
段不宜大于50%。
井筒钻进方式多采用分次扩孔钻进，即首先用超前钻头一次钻到基岩，而后分次扩孔至基岩或井底
2）泥浆洗井护壁：泥浆应采用水基化学泥浆
洗井即是钻进时利用连续流动的泥浆将破碎岩屑从钻井工作面清除的过程。洗井方式可采用正循环和反循环，
钻井直径超过3m宜采用反循环洗井。
反循环时最大钻渣粒径应小于排浆管过流断面的 3/4。
3）井壁预制与下沉
钻井井壁的结构形式包括钢筋混凝土井壁和钢板-混凝土复合井壁，地面预制井壁吊运时的混凝土强度不应低于
设计强度的70%，且不得小于25MPa。
钻井井壁悬浮下沉必须向井壁内灌注配重水，控制加入配重水的速度和数量就可控制井壁下沉的速度和深度。
井壁下沉时，井壁上沿应高出泥浆浆面1.5m以上
井筒扶正后宜采用超声波测井仪测量有水段井筒偏斜率。
4）壁后充填固井
向井壁外侧与钻井井帮之间的环形空间注入相对密度大于泥浆的充填材料，自下而上地将泥浆置换出来，充填
材料凝固后，起固结井壁和封水的作用。
壁后充填固井方法包括井壁加压外管充填、井壁漂浮外管充填和井壁漂浮内管充填方法。
充填固井应采用水泥浆等胶结材料和碎石等非胶结材料交替进行，碎石的最大粒径不宜超过60mm
采用水泥浆等胶结材料充填时，充填段高不得小于30m；采用碎石等非胶结材料充填时，每一次充填段高不得超
过100m；井筒顶部 5m 宜采用混凝土充填。
考点三 适用条件钻井法适用于各种不同的地质及工程条件。不仅可用于深厚含水不稳定冲积层的井筒施工，也可用于稳定、中
等硬度岩层中的井筒施工，但受钻机规格和能力的限制，往往只能钻凿一定直径和深度的井筒。
习题演练
下列关于钻井法施工的说法中，错误的是（ ）。
A.立井井筒可全面一次钻成，也可分次扩孔钻成
B.钻井法的主要工艺过程包括钻机钻进、泥浆洗井与护壁、井壁预制与悬浮下沉和壁后充填固井等
C.为了保证井筒的垂直度，钻井时一般都采用增压钻进
D 洗井方式可采用正循环和反循环，钻井直径超过 3m 宜采用反循环洗井
答案：C
解析：减压钻进
6.1.4 立井井筒注浆施工法
考点一、基本原理
注浆法通常将浆液注入岩土地层中，以充填或扩散等形式驱走岩土孔隙或裂隙中的水，达到封堵裂隙、隔绝地
下水的目的，或将松散岩土层胶结成整体，达到加固和堵水的目的。
（1）按先后顺序分为预注浆法和后注浆法。
（2）按注浆材料分为水泥注浆、黏土注浆、化学注浆等。
（3）按压力分为静压注浆和高压喷射注浆两大类。
（4）按浆液对土体的作用机理分为充填注浆、渗透注浆、挤密注浆、劈裂注浆等。
考点二、施工工艺
井筒注浆主要包括地面预注浆、工作面预注浆和壁后注浆三类施工作业。
工作面预注浆是指在井巷掘进至离含水层一定距离，在预留止浆岩帽或浇筑混凝土止浆垫的条件下，从掘进工
作面钻孔注浆。这种方法施工需占用施工工期，作业条件不如地面好。
立井井筒穿过预测涌水量大于10m3/h的含水岩层或破碎带时，应采用地面预注浆或工作面注浆进行堵水或者加
固。
1）地面预注浆：
距地表小于1000m（?，应为100米）的裂隙含水岩层，当层数多且层间距不大时，宜采用地面预注浆施工。
地面预注浆注浆深度是指注浆孔的终孔深度
注浆深度确定后，应根据岩层的裂隙性及含水情况划分注浆段，裂隙等级相差较大的含水层，不宜划分在同一
段高内；
涌水量和裂隙较大时段高较小，反之较大；段高还应与注浆泵的泵量相适应，泵量小，段高应适当缩小。2）工作面预注浆
当井筒含水岩层厚度不大、埋藏较深或者含水层间距较大、中间有良好隔水层时，宜采用工作面预注浆法施
工。
工作面预注浆的注浆孔布置圈径小于井筒净直径，钻孔应沿井筒周边布置，并应与岩层节理、裂隙相交。
工作面预注浆应在含水层上方预先浇筑混凝土止浆垫，含水层上方岩石致密时，可预留岩帽做止浆垫。
工作面预注浆的段高宜为30～50m。
3）壁后注浆
一般漏水量超过6m3/h（井筒深度<600m）或超过10m3/h（井筒深度>600m）或井壁有集中漏水，漏水量超过
0.5m3/h的出水点的情况，均应进行壁后注浆处理。
注浆的施工顺序应根据含水层的厚度分段进行，对漏水段较长的井筒，宜从上往下逐段进行注浆，每个段内宜
先由下往上注浆，再由上往下复注一次。
注浆孔宜进入岩层1.0m以上；井壁漏水量较大的基岩段井筒，宜布设导水孔和泄水孔。
4）注浆设计的主要内容
目前注浆参数的精确计算尚有一定困难，设计的主要内容：
（1）确定注浆加固范围，进行注浆结构计算。
（2）确定注浆量。
（3）确定注浆压力。工作面预注浆的注浆终压值宜大于等于静水压力值的2～4倍。壁后注浆宜大于静水压力
0.5～1.5MPa，注浆的压力不得大于井壁的承载能力。
（4）确定注浆孔的间距。
（5）确定注浆孔深度。超过所注含水层底板以下10m
在井壁上钻注浆孔时，钻孔深度应小于井壁厚度，剩余的井壁起止浆垫作用。井筒在流砂层部位时，注浆孔深
度必须小于井壁厚度200mm。井筒采用双层井壁支护时，注浆孔应穿过内壁进入外壁，进入外壁深度不应大于
100mm。
（6）确定注浆材料。选择注浆材料应综合考虑浆液的可注性、凝胶时间的可控性、结石体的强度和抗渗透性以
及浆液的稳定性
水玻璃类浆液凝胶时间短，在地下水流速较大的地层中使用可达到快速堵漏的目的。
考点三 适用条件
既可减少井筒涌水，又可对裂隙含水岩层和松散砂土层进行堵水、加固。
在大裂隙、破碎带和大溶洞等复杂层中可采用。
注浆施工法的应用主要取决于浆液的黏度（对于各种浆液）和粒度（对于无机浆液），直径为d的颗粒（团）一
般只能进入开度大于3d的孔隙或裂隙
对于开度小于5μm的孔隙岩体（例如粉、细砂岩）及裂隙岩体则不适合进行注浆。
下列关于工作面预注浆的说法，错误的是（ ）。A.当井筒含水岩层厚度不大、埋藏较深或者含水层间距较大、中间有良好隔水层时，宜采用工作面预注浆法施
工
B.注浆孔布置圈径应小于井筒净直径
C.钻孔应沿井筒周边布置，并应与岩层节理、裂隙相交
D.应在含水层上方预先浇筑混凝土止浆垫，不可预留岩帽做止浆垫
答案：D
解析：工作面预注浆应在含水层上方预先浇筑混凝土止浆垫，含水层上方岩石致密时，可预留岩帽做止浆垫。
6.1 立井井筒表土施工小结
1.井圈背板施工法：掘一小段后即用井圈、背板进行临时支护，临时支护段高不应大于2m。井圈采用槽钢制
作，井圈间距一般为1.0m
2.吊挂井壁施工法：适用于稳定性较差的土层中的一种短段掘砌施工方法。段高一般取0.5～1.5m。
3.特殊施工法包括冻结法、钻井法、沉井法、注浆法和帷幕法等。目前以采用冻结法和钻井法为主。
4.冻结法凿井的主要工艺过程有冻结孔的钻进、地层冻结和井筒掘砌、冻结管拔除和冻结孔充填等主要工作。
5.钻井法的主要工艺过程包括井筒钻进、泥浆护壁洗井、下沉预制井壁和壁后注浆固井等。为了保证井筒的垂
直度，钻井时一般都采用减压钻进
6.冻结孔钻进
冻结孔一般等距离地布置在与井筒同心的圆周上。
冻结孔间距一般为1.2～1.5m，孔径为200～250mm，孔深不应小于冻结深度。冻结孔钻进，宜采取钻、测、纠相
结合的钻进工艺，一般每隔30m测斜一次：钻进小于100m可采用灯管测斜；钻进大于100m宜采用陀螺仪测斜，
7.冻结施工井筒开挖，必须具备以下条件：
（1）水文观测孔内的水位有规律地上升并溢出管口不应少于7d；当水文观测孔失效，井筒内的水位应有规律地
上升。
（2）测温孔的温度已符合设计规定。冻结壁厚度应符合设计规定，同时应满足连续掘砌施工要求。
（3）地面提升、搅拌、运输、供热、材料供应等辅助设施均已具备井筒连续施工的条件。
8.钻井施工井壁预制与下沉
钻井井壁的结构形式包括钢筋混凝土井壁和钢板-混凝土复合井壁，地面预制井壁吊运时的混凝土强度不应低于
设计强度的70%，且不得小于25MPa。
钻井井壁悬浮下沉必须向井壁内灌注配重水，控制加入配重水的速度和数量就可控制井壁下沉的速度和深度。
井壁下沉时，井壁上沿应高出泥浆浆面1.5m以上
井筒扶正后宜采用超声波测井仪测量有水段井筒偏斜率。
9.工作面预注浆要求
当井筒含水岩层厚度不大、埋藏较深或者含水层间距较大、中间有良好隔水层时，宜采用工作面预注浆法施工。
工作面预注浆的注浆孔布置圈径小于井筒净直径，钻孔应沿井筒周边布置，并应与岩层节理、裂隙相交。
工作面预注浆应在含水层上方预先浇筑混凝土止浆垫，含水层上方岩石致密时，可预留岩帽做止浆垫。
工作面预注浆的段高宜为30～50m。
