CN217520794U - 一种定层水质取样井 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种定层水质取样井，属于环境修复技术领域。包括井管和管外填充物两部分，所述管井自下而上依次设有底管、滤水管、顶管、井盖；管外填充物自下而上依次设有下端滤料填充段、上端膨润土密封段；所述下端滤料填充段为介于井管与钻孔孔壁之间的一段允许地下水流入井管的过滤段；所述上端膨润土密封段为介于井管与钻孔孔壁之间的一段隔水、隔气材料填充段。通过本实用新型，采用“上下两端封堵+目标端滤水”的结构进行发散设计，井身的滤水管设置区域即为需定层取水区域，地下水直接通过筛孔渗流进入井管，以此达到管内集水功能，另外，本实用新型采用套管下压成井，成井过程水土环境扰动小，不存在污染携带扩散问题。

Description

一种定层水质取样井

技术领域

本实用新型涉及一种定层水质取样井，属于环境修复技术领域。

背景技术

随着国家城市化和工业化进程加快，大量农药、化工企业不断面临关停或拆迁，遗留了众多土壤和地下水遭不同程度污染的场地。对于该部分污染场地，样品的采集分析对于后续场地环境调查、场地修复治理工作起着指导作用。

由于污染地下水在不同深度上具有明显的浓度差异，一般而言，针对地下水样品的采集，需构建专业的地下水取样井进行定层采样。然而现今污染场地地下水样品采集仍涉及以下问题：

(1)常见的定层水质取样井的管外滤料结构通常不会对井管外侧非目标区域进行封隔，故通过滤水段进入管内的水样实乃不同深度区域的混合水样，高浓度区域不断向低浓度区域迁移扩散。因此井内所采水样误差较大，不足以反应特定区域地下水质状况。

(2)传统地下水取样井主要以钻机钻进成孔的方式建井，该过程中钻机叶片持续对土体进行螺旋切割，从而可能将上层洁净水土或者污染水土携带至待测区域，进而造成待测区域所取水样为混合水样，引起结果偏差。

(3)此外钻进成孔的建井方式普遍存在土体挤压缩孔的现象，从而导致填料量不容易控制，无法保证待测区域外的地下水是否得到有效封堵。

因此如何有针对性的提出一种经济又简单的定层水质取样井及施工方法是当前场地环境调查、修复工作中亟待解决的技术问题。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种设计合理、结构简单、效果精准的定层水质取水井。

本实用新型所要解决的技术问题采取以下技术方案来实现：

一种定层水质取样井，包括井管和管外填充物两部分，所述井管沿钻孔居中布置，所述管井自下而上依次设有底管、滤水管、顶管、井盖；管外填充物自下而上依次设有下端滤料填充段、上端膨润土密封段；

所述底管为沉淀管；

所述滤水管为筛管；

所述顶管为实管；

所述井盖为敞口式密封盖，外嵌于顶管上部；

所述下端滤料填充段为介于井管与钻孔孔壁之间的一段允许地下水流入井管的过滤段；

所述上端膨润土密封段为介于井管与钻孔孔壁之间的一段隔水、隔气材料填充段。

作为优选实例，所述底管、滤水管、顶管可由一根整体管材直接构成，也可由同一管径的多根管材分段连接而成，其材质应为具有一定强度的环保型防腐材料，PVC-U塑料管、不锈钢管均可。

作为优选实例，所述滤水管设置区域为定层取水区域的中下部，底部不设筛孔段作为沉淀管使用，滤水管表面规律的设有筛孔，该筛孔可为刻槽或者圆孔，滤水管外侧均匀包裹一层与地层条件、滤料粒径相匹配的目数筛网。

作为优选实例，所述井盖内径与顶管外径一致。

作为优选实例，水质取样方式有负压提取、水泵抽水、装置取水等，可根据现场条件、建井深度等情况灵活选取。

作为优选实例，所述上端膨润土密封段填料为合适粒径的粘土球。

作为优选实例，所述下端滤料填充段填料为合适粒径的洗净石英砂，不含杂质。

作为优选实例，所述井管需采用套管振动成井的方式完成。

本实用新型还提供了一种定层水质取样井的施工方法，该施工方法可顺利完成上述定层水质取水井的施工，作业过程中具有水土环境稳定、无浆液上返、二次污染可控、施工功效等特点。

该定层水质取样井的施工方法包括以下步骤；

A)相关测量设备放线定位拟建水质取样井位置、高程，并作好醒目标识；

B)结合污染场地定层水质取样深度，完成取样井管的预制作工序，并于井管的上下两端合适位置安装导正器；

C)按照水质取样井深度和孔径要求，配制所需套管的长度、口径、壁厚等参数，以及成井桩尖类型，成井桩尖的选取应从实用性、经济性等方面来综合考量，它可以是与套管同径的钢桩尖、活瓣桩尖、以及钢筋混凝土预制桩尖；

D)综合考量套管口径、套管深度、地层情况、经济成本等因素，从而选定合适的套管沉入设备，推荐挖机振动锤或者其它套管振动沉入设备，选定设备后，机械起吊套管，套管底部再安装成井桩尖，控制垂直度，下压套管至预定深度；

E)机械起吊预制作完毕的定层水质取样井管，控制垂直度，同时借助导向器，居中下放井管至套管内；

F)根据滤水管长度，于套管与井管空隙中依次定量填充密实下端滤料、上端膨润土；

G)振动起拔套管，致使成井桩尖、填料、井管留置土层内，待2小时左右，即井身周边膨润土遇水膨胀，形成有效止水后，完成井身至地面空缺段的封堵工作；

H)水样采集前需进行洗井工作，当洗井出水水质浊度小于或等于10NTU时或者当浊度连续三次测定的变化在±10％以内、电导率连续三次测定的变化在±10％以内、pH连续三次测定的变化在±0.1以内；或洗井抽出水量在井内水体积的3～5倍时，完成洗井工作的同时结束定层水质取样井管的施工。

优选地，滤料、膨润土填充过程中需将填料容重与管段体积相结合来进行定量填料，严格控制填料界线。

优选地，成井桩尖与套管的接触层表面应具有密封措施，可设置橡胶垫片，提高桩尖与套管的密封性能，防止水土进入套管，影响有效成井深度。

优选地，取样井管下放套管需利用导正器作为辅助，该导正器应保证井管处于套管中心位置，同时不影响井身周边竖向滤料的填充。

优选地，套管起拔需采用高频振动法缓慢完成。

本实用新型的有益效果是：

(1)通过本实用新型，提供一种定层水质取样井，采用“上下两端封堵+目标端滤水”的结构进行发散设计，井身的滤水管设置区域即为需定层取水区域，地下水直接通过筛孔渗流进入井管，以此达到管内集水功能，另外，本实用新型采用套管下压成井，成井过程水土环境扰动小，不存在污染携带扩散问题。

(2)本实用新型管内集水水质即为需定层取水区域水质，取样过程中水域震荡不会对取样质量造成影响，故水质取样无需利用复杂的定层取样装置，常规取样方式即可完成。

(3)通过本实用新型，定层水质取水井由套管成井，因此无需考虑施工区域土质颗粒、护壁泥浆调配、塌孔/缩孔所引起的填料量、有效井深等情况。与传统螺旋钻进成井相比，套管成井速度快于传统螺旋钻进成井，且工艺操作简单，可相应减少单台机械人员配置，节约经济成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例中定层水质取样井的主视剖面示意图。

图2为本实用新型实施例中套管成井的主视结构示意图。

图3为本实用新型实施例中成井桩尖及橡胶垫片的俯视示意图。

图中：1、井管；2、底管；3、滤水管；4、顶管；5、井盖；6、筛孔；7、筛网；8、上端膨润土密封段；9、下端滤料填充段；10、成井桩尖；11、橡胶垫片；12、套管。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示及实施例，进一步阐述本实用新型。

实施例：

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种定层水质取水井，包括取样井管和管外填充物两部分，井管1自下而上依次设有底管2、滤水管3、顶管4、井盖5；管外填充物自下而上依次设有下端滤料填充段9、上端膨润土密封段8。

底管2、滤水管3、顶管4为组成井管1的三个同口径管段，三个管段可由一根整体管材直接构成，也可由同一管径的多根管材分段连接而成，其材质为具有一定强度的环保型防腐材料，PVC-U塑料管、不锈钢管均可，三个管段的长度设置根据定层水质取样深度综合考量；其中顶管4采用实管材质，以此提高井管1整体密封性，为便于标识、取样，顶管4于地表裸露长度一般0.5～1m为宜；其中滤水管3设置区域为定层取水区域的中下部，底部不设筛孔6作为沉淀管使用，滤水管3表面设有正三角形错位布点法设置的筛孔6，横向、水平向分布合理有距，以此保证井身强度，筛孔6可为刻槽或者圆孔，此外滤水管3外侧均匀包裹一层与地层条件、滤料粒径相匹配的目数筛网7，其作用为防止细小滤料或者泥砂颗粒直接进入井管1，影响取水井的有效深度；其中底管2为沉淀管，该空间用于井管1集水过程中的泥沙颗粒沉淀，防止沉淀过多堵塞井身下部筛孔6，影响集水功能，其设置长度根据地层情况和井管1用途来综合考虑，一般情况，针对单纯取样用途的井管1，其长度20-30cm为宜，针对取样、抽提兼顾的井管1，其长度50-100cm为宜。井盖5为圆柱形敞口式管材，外嵌于顶管4顶部，故其内径需与顶管4外径相匹配。下端滤料填充段9为井管1的透水结构，填料以合适粒径的不含杂质的洗净石英砂为主，为防止井身采集定层区域以外的地下水质，其填料应密实且厚度应与定层取水深度严格保持一致。上端膨润土密封段8为介于井管1与钻孔之间的一段隔水、隔气材为防止填充过程中架空引起的填料不密实问题，密封段填料应选用合适粒径的粘土球为主，推荐小粒径粘土球。

如图1-图3所示，本实用新型实施例提供了一种定层水质取水井的施工方法。该施工方法主要涉及以下步骤：

步骤A，相关测量设备放线定位拟建水质取样井位置、高程，并作好醒目标识；

完成步骤A进入步骤B，结合污染场地定层水质取样深度，完成取样井管的预制作工序，并于井管1的上下两端合适位置安装导正器；

完成步骤B进入步骤C，考虑成井质量及井内水质的混合成分含量等问题，本实施例建井采用套管12下压成井，按照水质取样井深度和孔径要求，配制所需套管12的长度、口径、壁厚等参数，以及成井桩尖10类型，为确保井管1的透水效率，实施例中井管1、套管12口径分别以50cm、245cm为宜，而成井桩尖10的选取则应从实用性、经济性等方面来综合考量，它可以是与套管12同径的钢桩尖、活瓣桩尖、或者钢筋混凝土预制桩尖；

完成步骤C进入步骤D，综合考量套管12口径、套管12深度、地层情况、经济成本等因素，从而选定合适的套管12沉入设备，推荐挖机振动锤或者其它套管振动沉入设备，选定设备后，机械起吊套管12，套管12底部再安装成井桩尖10，控制垂直度，下压套管12至预定深度，此过程中套管12与成井桩尖10的接触层表面应浇筑有橡胶垫片11，以此提高桩尖与套管12的密封性能，防止水土进入套管12，影响有效成井深度；

完成步骤D进入步骤E，机械起吊预制作完毕的定层水质取样井管，控制垂直度，同时借助导向器，居中下放井管1至套管12内；

完成步骤E进入步骤F，根据滤水管3长度，于套管12与井管1空隙中依次填充密实下端滤料填充段9、上端膨润土密封段8，滤料、膨润土填充过程中需将填料容重与管段体积相结合来进行定量填料，严格控制填料界线，同时避免出现填料架空引起的井内混合集水问题；

完成步骤F进入步骤G，机械起拔套管12，致使成井桩尖10、填料及井管1留置土层内，2小时后，待井身周边膨润土遇水膨胀，形成有效止水后，再完成井身至地面空缺段的封堵工作，此过程中，套管12与井管1间隙已填料完毕，套管12内壁与填料具有一定吸附力，此时唯有采用高频振动法缓慢起拔方能使得井管1留置于预定深度的土层内；

完成步骤G进入步骤H，水样采集前需进行洗井工作，当洗井出水水质浊度小于或等于10NTU时或者当浊度连续三次测定的变化在±10％以内、电导率连续三次测定的变化在±10％以内、pH连续三次测定的变化在±0.1以内，或洗井抽出水量在井内水体积的3～5倍时，完成洗井工作，同时结束定层水质取样井管的施工。

以上文字描述和显示了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本领域的技术人员应当了解，本实用新型不被上述实施例的限制，在不脱离本实用新型核心内容和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本实用新型要求保护的范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种定层水质取样井，包括井管和管外填充物两部分，所述井管沿钻孔居中布置，其特征在于，所述井管自下而上依次设有底管、滤水管、顶管、井盖；管外填充物自下而上依次设有下端滤料填充段、上端膨润土密封段；

所述底管为沉淀管；

所述滤水管为筛管；

所述顶管为实管；

所述井盖为敞口式密封盖，外嵌于顶管上部；

所述下端滤料填充段为介于井管与钻孔孔壁之间的一段允许地下水流入井管的过滤段；

所述上端膨润土密封段为介于井管与钻孔孔壁之间的一段隔水、隔气材料填充段。

2.根据权利要求1所述的一种定层水质取样井，其特征在于，所述底管、滤水管以及顶管由一根整体管材一体成型或由同一管径的多根管材分段连接而成。

3.根据权利要求2所述的一种定层水质取样井，其特征在于，所述底管、滤水管以及顶管采用PCV-U塑料或不锈钢材料。

4.根据权利要求1所述的一种定层水质取样井，其特征在于，所述滤水管底部不设筛孔，滤水管表面设有规则分布的筛孔，滤水管外侧均匀包裹一层筛网。

5.根据权利要求4所述的一种定层水质取样井，其特征在于，所述筛孔为刻槽或者圆孔。

6.根据权利要求1所述的一种定层水质取样井，其特征在于，所述井盖内径与顶管外径一致。

7.根据权利要求1所述的一种定层水质取样井，其特征在于，所述上端膨润土密封段填料为粘土球。

8.根据权利要求1所述的一种定层水质取样井，其特征在于，所述下端滤料填充段为石英砂。

Images