CN106192971A - 一种承压水水位观测井结构及多层水位观测的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种承压水水位观测井结构及多层水位观测方法。所述水位观测井结构是由观测孔和置于观测孔外的井管组成，观测孔取芯至承压含水层内，井管置于承压含水层上方的止水层内，便可观测承压含水层内的水位；需要观测下层承压含水层的水位时，只用在观测孔内继续钻孔至下层承压含水层，并在观测孔与井管之间***二层承压含水层水位观测井管。本发明可以在一个观测井观测两层或两层以上的承压水的水位标高和压力水头，其井管侧壁不需要回填滤料和粘土球，节约工程造价，也不需制作过滤管，降低了孔内泥浆对水位观测结果的影响。
Description
技术领域
本发明涉及工程地质勘察与水文地质勘察领域，具体地说是一种获取地下承压水水位的承压水水位观测井结构及多层水位观测的方法，主要用于查明场地水文地质条件，为基坑抗突涌验算提供参数。
背景技术
在各类工程项目中开展工程地质勘察和水文地质勘察时，涉及基坑开挖，需要查明场地内承压水水位标高及压力水头，为基坑抗突涌验算提供参数。场地承压水水位标高及压力水头的获取一般采取以下方法：
井位测量→钻机成孔→洗井→井管制作安装→井管侧壁滤料及粘土球回填→洗井及试验抽水→承压水水位观测→拔管封孔。
现有的方法存在以下两个缺陷：
1、该方法只能观测一个承压含水层的水位，场地内存在两个承压含水层需要观测承压水水位时，需要制作两组观测井，工程造价偏高。
2、此方法的关键之处为洗井，洗井的目的是减少泥浆中粘土颗粒附着在井管的过滤管上，堵塞井管。一旦泥浆中粘土颗粒大量附着在井管的过滤管上，井管堵塞，水位观测结果失真。
公开号为CN204941526U的实用新型专利“多层水位观测井结构”公开了一种能适用于场地狭小多层水层同时观测的水位观测井结构，该结构虽然可以实现至挖设一组观测井便可对多层水位进行测量，但是下层水位的观测是采用埋设传感器的方式，比较麻烦，水位测量的准确性也不高；而且上层水位测量还是采用过滤管的方式，仍然解决不了过滤管堵塞的问题。
基于上述原因，发明一种能够观测两层承压水水位且不需要过滤管的承压水水位观测井，具有广泛的实用价值。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种承压水水位观测井结构及多层水位观测的方法，利用该水位观测结构能够方便、准确的测得两层或两层以上的承压水的水位标高及压力水头。
本发明提供一种承压水水位观测井结构，其特征在于：该观测井结构包括井管和在井管内钻设而成的观测孔，所述观测孔取芯至承压含水层内，所述井管为无缝金属管，在观测孔施工完成后，直接从地表压入土层内，其底端伸入观测孔底面所在的承压含水层上方的止水层内，所述井管的顶端高于观测孔的上端口。
本发明进一步的技术方案：所述观测井结构还包括用于观测承压含水层下方二层承压含水层的二层水位观测井管和二层水位观测孔，所述二层水位观测井管置于观测孔与井管之间，为无缝金属管，且底端伸入二层承压含水层上方的第二止水层内，顶端高于井管的顶端；所述二层水位观测孔在观测孔的底面钻设，并取芯至二层承压含水层内。
本发明较优的技术方案：所述井管的底端置于承压含水层顶面以上2m-3m的位置；所述观测孔取芯至承压含水层顶面以下1m-2m的位置。所述二层水位观测井管的底端置于二层承压含水层顶面以上2m-3m的位置；所述二层水位观测孔取芯二层承压含水层顶面以下1m-2m的位置。
本发明较优的技术方案：所述井管和二层水位观测井管均采用多段壁厚为2mm的无缝钢管螺纹连接而成；所述井管高出观测孔孔口10-20cm，二层水位观测井管高出井管的管口10-20cm。
本发明提供的一种多层水位观测的方法，其特征在于具体步骤如下：
(1)按观测井施工方案布设的井位进行测量放线；
(2)根据场地地勘资料或在距离观测井1-3m范围内钻孔取芯，确认承压含水层与止水层的空间分布特征；
(3)在布设的井位处开设观测孔，观测孔取芯至第一层承压含水层内；
(4)根据第一层承压含水层的埋藏深度，配制第一层承压含水层水位观测井管，所述第一层承压含水层水位观测井管采用多段无缝钢管螺纹连接而成，其直径大于观测孔直径，将第一层承压含水层水位观测井管套在观测孔外，其管心对准观测孔的孔心，并采用锤击方式贯入至第一层承压含水层上方的不透水层止水层内，井管的上端高出观测孔的孔口；
(5)对观测孔进行洗井，置换观测孔内的泥浆，并试验抽水检验洗井效果，待抽取的地下水由浑浊变为清澈，达到了观测要求时，完成洗井工作；
(6)试验抽水停止后，复测观测孔的孔口高程，并测量观测井管顶面至观测孔孔口的距离，并采用测绳，以观测井管顶面为参照系，开始观测第一层承压含水层的水位。一般在停止抽水后第5、10、15、20、25、30min各测一次水位，以后每30min或60min测一次，观测时间不少于24h，并在观测过程中记录观测时间与水位的关系曲线，待该关系曲线仅在一定的范围内波动且没有持续上升或下降趋势时停止观测，并确定第一层承压含水层的水位；
(7)当第一层承压含水层的水位观测完之后，在观测孔的底面继续钻孔至第二层承压含水层内；
(8)根据第二层承压含水层的埋藏深度，配制第二层承压含水层水位观测井管，第二层承压含水层水位观测井管也采用多段无缝钢管螺纹连接而成，其直径大于观测孔直径，小于第一层承压含水层水位观测井管直径；将第二层承压含水层水位观测井管置于第一层承压含水层水位观测井管与观测孔之间，并将管心对准观测孔的孔心，采用锤击方式贯入至第二层承压含水层上方的不透水层内，井管的上端高出第一层承压含水层观测井管的管口；
(9)重复步骤(5)和步骤(6)，观测第二层承压含水层的水位；
(10)第二层承压含水层的水位观测完成后，将所有井管按直径由小到大的顺序依次拔出，并采用粘土球回填捣实的方法对观测孔进行封孔，或重复步骤(7)至(9)进行下一层承压含水层水位观测后，再将所有井管按直径由小到大的顺序依次拔出，采用粘土球回填捣实的方法对观测孔进行封孔。
本发明较优的技术方案：每层井管的底端置于所测承压含水层顶面上方2-3m的位置；每层观测孔的底面置于所测承压含水层顶面下方1-2m的位置。
本发明较优的技术方案：所述观测孔的开设是采用冲击钻进或回转钻进的方式完成。
本发明较优的技术方案：在步骤(5)中所述的洗井工作采用与观测井井管直径相匹配的深井潜水泵进行洗井，可以采用型号为89QJ-3型的深井潜水泵。
本发明较优的技术方案：所述第一层承压含水层水位观测井管高出观测孔孔口10-20cm，之后每层水位观测井管均高出相邻外层井管管口10-20cm。
本发明较优的技术方案：所述最外层观测井管直径大于观测孔直径19-60mm。
本发明的有益效果：
(1)本发明所述的观测井结构简单，不需要制作滤管，避免了因为滤管堵塞而造成的观测结果不准确等问题，降低了泥浆对水位观测结果的影响；
(2)本发明既可以观测一层承压水的水位标高和压力水头，也可以观测多层承压水的水位标高和压力水头，且井管侧壁不需要回填滤料和粘土球，节约工程造价。
本发明结构简单、施工方便、成本低廉，可以只用钻一个孔便可以同时观测多层承压含水层的水位标高和压力水头，且观测准确，可以广泛应用于工程地质勘察和水文地质勘察中。
附图说明：
图1是本发明中观测井结构的示意图；
图2是图1的A-A’截面图；
图3是图1的B-B’截面图；
图4是实施例中观测第一层承压水位的观测井结构示意图；
图5是实施例中观测第二层承压水位的观测井结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。如图1、图2和图3所示的一种承压水水位观测井结构，包括井管1和在井管1内钻设而成的观测孔2，所述观测孔2取芯至承压含水层3内1-2米的位置，所述井管1为无缝钢管，采用多段壁厚为2mm的无缝钢管螺纹连接而成，其直径大于观测孔2直径19-60mm，首先施工观测孔，待观测孔施工完成后，将井管1的中心与观测孔的中心对准，然后直接从地表压入土层内，其底端伸入观测孔2底面所在的承压含水层3上方的止水层4内，一般高于承压含水层3顶面2-3m的位置，可以通过止水层4止水，所述井管1的顶端高于观测孔2的上端口10-20cm，避免水位太高涌出观测孔2的孔口。该部分观测井结构施工完成后，便可有开始观测承压含水层3的水位。
如图1、图2和图3所示，如果需要继续观测下层承压含水层水位，便在该观测井结构上继续施工用于观测承压含水层3下方二层承压含水层7的二层水位观测井管5和二层水位观测孔6，所述二层水位观测井管5为无缝金属管，也采用多段壁厚为2mm的无缝钢管螺纹连接而成，其直径大于观测孔2的直径，小于井管1的直径，将二层水位观测井管5置于观测孔2与井管1之间，其井管5的管心与观测孔2的孔心对准，二层水位观测井管5的底端伸入二层承压含水层7上方的第二止水层8内，顶端高于井管1的顶端10-20cm；所述二层水位观测孔6在观测孔2的底面钻设，并取芯至二层承压含水层7内1-2米的位置。
实施例，以宝钢湛江钢铁基地水文地质专项勘察项目为观测项目，根据场地地勘资料确认该勘测项目包括两层地下承压含水层，每层承压含水层上方有止水层，并确定两层承压含水层的深度，在确定了承压含水层与止水层的空间分布特征后，开始施工，其施工的具体步骤如下：
(1)按观测井施工方案布设的井位进行测量放线；
(2)采用回转钻机在布设的井位处回转成孔，钻孔直径为108mm，钻孔取芯至第一层承压含水层9的顶面以下1m的位置，完成第一层承压含水层水位观测孔9-1的施工；
(3)根据第一层承压含水层的埋藏深度，准备第一层承压含水层水位观测井管9-2，该井管是由多段外径为146mm，壁厚2mm的无缝钢管通过螺纹套管连接而成，其长度确定能够伸入第一层承压含水层9顶面上方2m位置，顶端可以高出第一层承压含水层水位观测孔9-1孔口10-20cm；然后将第一层承压含水层水位观测井管9-2的管心对准第一层承压含水层水位观测孔9-1的孔心，并采用锤击方式贯入至第一层承压含水层顶板以上2m的位置，并利用第一止水层10止水(如图4所示)；
(4)将89QJ-3型深井潜水泵放入第一层承压含水层水位观测孔9-1内对其进行洗井，置换孔内泥浆，并试验抽水，待抽取的地下水由浑浊变为清澈，停止试验抽水；
(5)试验抽水停泵后，试验抽水停止后，复测观测孔的孔口高程，并测量观测井管顶面至观测孔孔口的距离，并采用测绳，以观测井管顶面为参照系，开始观测第一层承压含水层的水位；在停止抽水后第5、10、15、20、25、30min各测一次水位，以后每60min测一次，观测时间不少于24h，并在观测过程中记录观测时间与水位的关系曲线，待该关系曲线仅在一定的范围内波动且没有持续上升或下降趋势时停止观测，确定第一层承压含水层的水位；
(6)当第一层承压含水层的水位观测完之后，钻机原位机械回转成孔，在第一层承压含水层水位观测孔9-1的底面继续钻孔至第二层承压含水层11内，形成第二层承压含水层水位观测孔11-1，其孔径为90mm；
(7)根据第二层承压含水层的埋藏深度，准备第二层承压含水层水位观测井管11-2，该井管是由多段外径为130mm，壁厚2mm的无缝钢管通过螺纹套管连接而成，其长度确定能够伸入第二层承压含水层11顶面上方2m位置，顶端可以高出第一层承压含水层水位观测井管9-2的管口10-20cm；然后将第二层承压含水层水位观测井管11-2的管心对准第一层承压含水层水位观测孔9-1的孔心，并采用锤击方式贯入至第二层承压含水层顶板以上2m的位置，并利用第二止水层12止水(如图5所示)；
(8)重复步骤(4)和步骤(5)，观测第二层承压含水层11的水位；
(9)第二层承压含水层11的水位观测完成后，将所有井管按直径由小到大的顺序依次拔出，并采用粘土球回填捣实的方法对观测孔进行封孔。
通过对观测结果的分析和检测证明采用本发明所获得的观测成果真实可靠。
本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种承压水水位观测井结构，其特征在于：该观测井结构包括井管(1)和在井管(1)内钻设而成的观测孔(2)，所述观测孔(2)取芯至地下含水层(3)内，所述井管(1)为无缝金属管，在观测孔(2)施工完成后，直接从地表压入土层内，其底端伸入观测孔(2)底面所在的承压含水层(3)上方的止水层(4)内，所述井管(1)的顶端高于观测孔(2)的上端口。
2.根据权利要求1所述的一种承压水水位观测井结构，其特征在于：所述观测井结构还包括用于观测承压含水层(3)下方二层承压含水层(7)的二层水位观测井管(5)和二层水位观测孔(6)，所述二层水位观测井管(5)置于观测孔(2)与井管(1)之间，为无缝金属管，且底端伸入二层承压含水层(7)上方的第二止水层(8)内，顶端高于井管(1)的顶端；所述二层水位观测孔(6)在观测孔(2)的底面钻设，并取芯至二层承压含水层(7)内。
3.根据权利要求2所示的一种承压水水位观测井结构，其特征在于：所述井管(1)的底端置于承压含水层(3)顶面以上2m-3m的位置；所述观测孔(2)取芯至承压含水层(3)顶面以下1m-2m的位置；所述二层水位观测井管(5)的底端置于二层承压含水层(7)顶面以上2m-3m的位置；所述二层水位观测孔(6)取芯二层承压含水层(7)顶面以下1m-2m的位置。
4.根据权利要求2所示的一种承压水水位观测井结构，其特征在于：所述井管(1)和二层水位观测井管(5)均采用多段壁厚为2mm的无缝钢管螺纹连接而成；所述井管(1)高出观测孔(2)孔口10cm-20cm，二层水位观测井管(5)高出井管(1)的管口10cm-20cm。
5.一种多层水位观测的方法，其特征在于具体步骤如下：
(1)按观测井施工方案布设的井位进行测量放线；
(2)根据场地地勘资料或在距离观测井1m-3m范围内钻孔取芯，确认承压含水层与止水层的空间分布特征；
(3)在布设的井位处开设观测孔，观测孔取芯至第一层承压含水层内；
(4)根据第一层承压含水层的埋藏深度，配制第一层承压含水层水位观测井管，所述第一层承压含水层水位观测井管采用多段无缝钢管螺纹连接而成，其直径大于观测孔直径，并采用锤击方式贯入至第一层承压含水层上方的止水层内，井管的上端高出观测孔的孔口；
(5)对观测孔进行洗井，置换观测孔内的泥浆，并试验抽水检验洗井效果，待抽取的地下水由浑浊变为清澈，完成洗井工作；
(6)试验抽水停止后，复测观测孔的孔口高程，并测量观测井管顶面至观测孔孔口的距离，并采用测绳，以观测井管顶面为参照系，开始观测第一层承压含水层的水位；
(7)当第一层承压含水层的水位观测完之后，在观测孔的底面继续钻孔至第二层承压含水层内；
(8)根据第二层承压含水层的埋藏深度，配制第二层承压含水层水位观测井管，第二层承压含水层水位观测井管也采用多段无缝钢管螺纹连接而成，其直径大于观测孔直径，小于第一层承压含水层水位观测井管直径；并采用锤击方式贯入至第二层承压含水层上方的止水层内，井管的上端高出第一层承压含水层观测井管的管口；
(9)重复步骤(5)和步骤(6)，观测第二层承压含水层的水位；
(10)第二层承压含水层的水位观测完成后，将所有井管按直径由小到大的顺序依次拔出，并采用粘土球回填捣实的方法对观测孔进行封孔，或重复步骤(7)至(9)进行下一层承压含水层水位观测后，再将所有井管按直径由小到大的顺序依次拔出，采用粘土球回填捣实的方法对观测孔进行封孔。
6.根据权利要求5所述的一种多层水位观测的方法，其特征在于：每层井管的底端置于所测承压含水层顶面上方2m-3m的位置；每层观测孔的底面置于所测承压含水层顶面下方1m-2m的位置。
7.根据权利要求5所述的一种多层水位观测的方法，其特征在于：所述观测孔的开设是采用冲击钻进或回转钻进的方式完成。
8.根据权利要求5所述的一种多层水位观测的方法，其特征在于：在步骤(5)中所述的洗井工作采用与观测井井管直径相匹配的深井潜水泵进行洗井。
9.根据权利要求5所述的一种多层水位观测的方法，其特征在于：所述第一层承压含水层水位观测井管高出观测孔孔口10-20cm，之后每层水位观测井管均高出相邻外层井管管口10-20cm。
10.根据权利要求5所述的一种多层水位观测的方法，其特征在于：所述最外层观测井管直径大于观测孔直径19-60mm。
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