供水管井设计施工及验收规范标准.docx
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供水管井设计施工及验收规范标准
供水管井设计、施工与验收规
1986-5-12
主编单位:
中国市政工程西南
批准部门:
中华人民国城乡建设环境保护部
实行日期:
1986年12月1日
关于批准颁发《供水管井设计、施工与验收规》的通知
〔86〕城城字第236号
根据原国家城市建设总局〔80〕城科字第51号文安排,由中国市政工程西南负责组织编制的《供水管井设计、施工与验收规》,现经我部审查,批准为部标准,编号为CJJ10—86,自一九八六年十二月一日起实行。
在实行过程中,如有问题或意见,请函告市外北家巷中国市政工程西南《供水管井设计、施工与验收规》管理组。
城乡建设环境保护部
一九八六年五月十二日
第一章总那么
第1.0.1条本规适用于生活饮用和工业生产供水管井的设计、施工与验收。
第1.0.2条供水管井的设计、施工,应在具有必要的水文地质资料后进展。
当水文地质资料不能满足供水管井的设计、施工时,应按勘探 开采井设计、施工。
第1.0.3条供水管井所使用的材料,应符合本规与现行标准的有关规定。
第二章管井设计
第一节现场踏勘
第2.1.1条设计前,应根据任务要求,搜集和研究建井地区的有关资料。
第2.1.2条现场踏勘时,应了解建井地区的地下水开发利用情况与施工条件,并核实已有资料。
第二节井群布置与井位确定
第2.2.1条井群位置〔井位〕确实定,应考虑以下因素:
一、需水量和水质要求;
二、地下水资源可靠;
三、城镇规划和现有给水设施;
四、施工、运行和维护方便;
五、有足够的卫生防护围;
六、需水量增加时,有扩建可能。
第2.2.2条井群的布置,应进展水文地质计算,经技术经济比拟后确定。
遇地下水补给来源充足的大厚度含水层或多层含水层时,可设计 分段或分层取水井组;与河流联通性良好的含水层,可设计傍河井群;岩溶地区地下水特别富集时,可设计同深度井组。
第2.2.3条井群设计时,应设置长期观测孔。
观测孔的设计,应符合《供水水文地质勘察规》〔TJ27—78〕的有关规定。
第2.2.4条井群设计时,应设置备用井。
备用井的数量,可按生产井数10~20%停止工作时仍能满足设计水量确定,但不得少于一口。
第2.2.5条井位与高大建筑物或重要构筑物,应保持足够的安全距离。
第三节管井结构设计
第2.3.1条管井结构设计,一般包括以下容:
一、井身结构;
二、过滤器类型与井管配置;
三、填砾的规格与位置;
四、封闭的位置与所用材料;
五、管井的附属设施如测水管、填砾管等。
第2.3.2条井身结构应尽量简化。
井身设计应首先根据成井要求,确定井的最终直径,然后考虑成井工艺、岩石可钻性等因素,确定每段 井径大小与深度,最后,确定井的开口直径。
第2.3.2条松散层中管井的深度,应根据拟采含水层〔组〕的顶板埋藏深度、过滤器的合理长度、过滤器的安装位置、沉淀管的长度来确 定。
基岩地区的管井,应尽量穿透拟采含水构造带〔岩溶发育带、断裂破碎带、裂隙发育带〕。
注:
如有确切资料,局部揭露含水构造带,就能满足需水要求时,管井亦可不穿透含水构造带。
第2.3.4条设计井径时,应考虑管井的设计取水量和成井工艺等因素。
并满足以下要求:
一、井径应比设计过滤器的外径大50mm,基岩地区在不下过滤器的裸眼井段,上部安泵段的井径应比抽水设备铭牌标定的井管公称径大 50mm。
二、松散层中的管井井径,应用允许入井渗透流速〔Vj〕复核,并满足下式要求:
式中D——井径〔m〕;
Q——设计取水量〔/s〕;
L——过滤器工作局部长度〔m〕;
υj——允许入井渗透流速
k为渗透系数〔m/s〕。
三、井的最终直径,应比沉淀管的外径大50mm。
基岩地区下部不下井管的管井,井的最终直径,一般不小于150mm。
第2.3.5条井管一般包括井壁管、过滤管、沉淀管。
井管直径,应满足以下要求:
一、安泵段井管径应比抽水设备铭牌标定的井管公称径大50mm。
二、过滤管的外径,应用允许入管流速复核,并满足下式要求:
式中Dg——过滤管外径〔m〕
注:
缠丝过滤管算至缠丝外外表。
Q——设计取水量〔/s〕;
L——过滤管的工作局部长度〔m〕;
n——过滤管表层进水面有效孔隙率〔一般按过滤管表层进水面孔隙率的50%考虑〕;
Vg——允许入管流速〔数值按表2.3.5确定〕;允许入管流速 表2.3.25
含水层渗透系数κ〔m/s〕
允许入管流速υg〔m/s〕
>122
82~122
41~82
20~41
<20
0.030
0.025
0.020
0.015
0.010
注:
①填砾与非填砾过滤器,均按上表数值确定。
②地下水对过滤管有结垢和腐蚀可能时,允许入管流速,应减少1/3~1/2。
三、在基岩地区成井时,兼有护壁与止水作用的井管,其直径除满足上述要求外,尚应考虑成井工艺要求。
第2.3.6条管井过滤器类型,可根据含水层的性质,按表2.3.6确定。
不同含水层适〔可〕用过滤器类型 表2.3.6
含水层岩性
适用过滤器类型
可用过滤器类型
细、粉砂含水层
双层填砾过滤器
单层填砾过滤器
中砂、粗砂、砾砂与d20<2mm的碎石土类含水层
单层填砾过滤器
缠丝过滤器
d20≥2mm的碎石土类含水层
胄架过滤器或单层填砾过滤器
基岩裂隙溶洞〔充砂〕含水层
单层填砾过滤器
基岩裂隙溶洞〔不充砂〕含水层
骨架过滤器
填砾过滤器的骨架,可采用穿孔管、穿孔缠丝管或钢筋骨架缠丝管。
第2.3.7条松散层中的管井,应全部设置井管,设计动水位以上设井壁管,设计动水位以下的取水含水层〔段〕设足够长度的过滤管,其 余井段设井壁管,底部设沉淀管。
沉淀管的长度,应根据含水层的岩性和井深确定,一般为2~10m。
基岩地区的管井,上部安泵井段应设井管,下部井段是否设置井管,应根据岩层稳定性确定。
第2.3.8条过滤器的长度和位置,应根据设计出水量、含水层岩性与技术经济等因素确定:
一、含水层厚度小于30m时,可在设计动水位以下的含水层部位,全部设过滤器;
二、含水层厚度大于30m时,宜根据试验资料确定过滤器的合理长度。
第2.3.9条单层填砾过滤器的砾石规格,可按以下规定确定:
一、η<10时的砂土类含水层:
D50=〔6~8〕d50〔2.3.9-1〕
注:
当砂土类含水层的η>10时,应除去筛分样中的局部粗颗粒后,重新筛分,直至η<10为止,然后根据这时颗粒分布累积曲线确定 d50,并按式2.3.9-1确定填砾规格。
二、d20<2mm的碎石土类含水层:
D50=〔6~8〕d20〔2.3.9-2〕
三、d20≥2mm的碎石土类含水层,管井可填入10~20mm的充填砾石或不填砾。
式中,D50、d50、d20分别为填砾和含水层颗粒分布累积曲线上,过筛重量累计百分比为50%与20%时的颗粒粒径。
η为含水层的不均匀系数。
四、填砾应尽量用均匀砾石〔填砾的不均匀系数小于2〕。
第2.3.10条填砾过滤器骨架管的缠丝间距或不缠丝穿孔管的圆孔直径〔条孔宽度〕t,一般按下式确定:
t=D10〔2.3.10〕
式中D10为填砾的有效粒径〔mm〕。
第2.3.11条双层填砾过滤器的外层填砾规格,按2.3.9条的规定确定,层填砾的粒径,一般为外层填砾粒径的4~6倍。
第2.3.12条单层填砾过滤器的填砾厚度:
粗砂以上地层为75mm;中、细、粉砂地层为100mm。
双层填砾过滤器的填砾厚度:
层为30~50mm,外层为100mm。
第2.3.13条双层填砾过滤器的层砾石网笼上下端,均应设弹簧钢板四块或其他保护网笼装置。
第2.3.14条填砾过滤器的填砾高度,一般按以下规定确定:
一、填砾高度应根据过滤管的位置确定,底部宜低于过滤管下端2m以上,上部宜高出过滤管上端8m以上。
但供生活饮用水的管井,第一含 水层距地表过近时,不受此限。
二、非均质含水层或多层含水层中两层相近,且颗粒组成有差异,无法满足本条第一款规定时,可根据具体情况,按以下规定处理:
1、含水层颗粒组成差异不大时,那么可按本条一的规定,全部填入根据细颗粒含水层确定的砾石。
2、含水层颗粒组成差异较大,需要分层填砾时,不论细颗粒含水层在上还是在下,均应尽量使细颗粒含水层的砾石位置,下部低于细颗粒 含水层2m以上,上部高出细颗粒含水层8m以上。
第2.3.15条骨架过滤器的孔眼尺寸,一般根据孔的形状与含水层颗粒组成,按以下规定确定:
圆孔直径t=〔3~4〕d20〔2.3.15-1〕
条孔宽度t=〔1.5~2〕d20〔2.3.15-2〕
条孔长度L=〔8~10〕t〔2.3.15-3〕
注:
如根据上式计算,所得t值较大时,可适当减小,一般圆孔直径不大于21mm,条孔宽度不大于10mm。
第2.3.16条管井的封闭,按以下规定设计:
一、井管外上部的封闭,一般用优质粘土球或水泥浆封闭,厚度不得小于5m;
二、水质不良的含水层,松散层用粘土球封闭,基岩用水泥浆封闭,封闭位置,一般超过拟封闭层上、下各5m;
三、管井揭露多层含水层,需要分层开采时,对非开采含水层,可视其岩性与水头,选用粘土球或水泥浆封闭。
第2.3.17条松散层中管井的测水管,可按以下规定设计:
一、测水管的径一般为38~50mm;
二、下部的进水局部长度为2~3m;
三、测水管宜紧靠井壁。
第四节井管设计
第2.4.1条供水管井的管材,应根据井水用途、地下水水质、管材强度与技术经济等因素选定。
第2.4.2条在地下水具有强侵蚀性的地区建井,设计井管时,应采取以下措施:
一、选用耐腐蚀的管材,对抗腐蚀性差的管材应采取防腐措施;
二、条件可能时,采用不缠丝的过滤管;
三、缠丝采用不锈钢丝、铜丝或玻璃纤维增强聚乙烯滤水丝。
第2.4.3条常用井管的管材质量宜满足以下要求:
一、钢管:
1、无缝钢管:
弯曲度不得超过1.5mm/m,外径公差+1.25%-1.5%,壁厚公差+12.5%-15%。
钢管两端应切成直角,并去除毛刺。
钢管外表 面不得有裂缝、折叠、轧折、离层、发纹和结疤缺陷存在。
2、焊接钢管:
参照无缝钢管的质量要求。
3、钢管壁厚不得小于8mm。
二、铸铁管:
弯曲度不得大于表2.4.3的规定。
铸铁管的弯曲度 表2.4.3
公称口径〔mm〕
弯曲度〔mm〕
≤150
200~450
≥500
2L
1.5L
1.25L
表中L代表管的有效长度的米数。
管体壁厚负偏差为〔1+0.05T〕mm。
T为标准壁厚〔mm〕。
长度偏差为-20mm。
管外外表不允许有冷隔、裂缝、错位等妨碍使用的明显缺陷。
但凡使壁厚减薄的各种局部缺陷,其深度不得超过〔2+0.05T〕mm。
管端面应与轴线相垂直。
三、钢筋混凝土管:
弯曲度不得超过3mm/m,外径公差不超过±5mm,壁厚偏差不得超过±2mm。
壁应光滑,管身无裂纹、缺损与暗伤,钢 筋不得外露。
管两端应切成直角,并去除毛刺。
第2.4.4条缠丝过滤管的骨架为穿孔管时,其穿孔形状、尺寸和排列方式应根据管材强度和加工工艺等因素确定。
第2.4.5条缠丝过滤管的骨架为穿孔管时,其穿孔孔隙率,应根据管材强度、受力条件和设计出水量确定,一般为15~30%。
第2.4.6条缠丝过滤管必须有纵向垫筋。
垫筋高度一般为6~8mm,其间距以保证缠丝距管壁2~4mm为准。
垫筋两端应有挡箍。
第2.4.7条缠丝应采用无毒、耐腐蚀、抗拉强度大、膨胀系数小的线材,断面形状以梯形或三角形为宜。
第2.4.8条缠丝不得松动。
缠丝间距偏差应小于设计丝距±20%。
第2.4.9条钢筋骨架缠丝过滤管,应根据材料强度和受力条件设计。
第2.4.10条井管应采取丝扣连接或焊接。
焊接井管的上下端,应经机械找平,下端面应有45°坡口。
第三章管井施工
第一节钻进
第3.1.1条钻进方法的选择,应综合考虑地层岩性、井身结构、钻进工艺等因素。
一般参照下表确定:
钻进方法选择表 表3.1.1
钻时方法
主要工艺特点
适用条件
回转钻进
钻头回转切削、研磨破碎岩石,清水或泥浆正向循环。
有取芯钻进与全面钻进之分
砂土类与粘性土类松散层;软至硬的基岩
冲击钻进
钻具冲击破碎岩石,抽筒捞取岩屑。
有钻头钻进与抽筒钻进之分
碎石土类松散层,井深在200m以
潜孔锤钻时
冲击、回转破碎岩石,冲洗介质正向循环。
潜孔锤有风动与液动之分
坚硬基岩,且岩层不含水或富水性差
反循环钻进
回转钻进中,冲洗介质反向循环。
有泵吸、气举、射流反循环三种方式
附漂石、卵石〔碎石〕外的松散层;基岩
空气钻进
回转钻进中,用空气或雾化清水、雾化泥浆、泡沫、充气泥浆等作冲洗介质
岩层漏水严重或干旱缺水地区施工
第3.1.2条钻进中如遇漂石或坚硬岩层,造成钻进极为困难时,可进展井爆破。
第3.1.3条钻进中,应注意防斜,并按照《供水水文地质钻探与凿井操作规程》的规定进展测斜,发现井斜,应与时纠斜。
井深大于 200m时,应安装钻具指重表,采用钻铤,加设扶正器。
第3.1.4条井身质量,应符合以下要求:
一、井身应圆正;
二、井的顶角与方位角,不能突变;
三、井深100m以,井身顶角倾斜,不能超过1°;井深100m以下的井段,每100m,顶角倾斜不得超过1.5°。
注:
冲击钻进时,顶角倾斜,可根据井口钢绳位移折算。
第二节护壁与冲洗介质
第3.2.1条在松散层中冲击钻进,如钻进用水的水源充足,并能使井水位保持比静水位高3~5m时,应采用水压护壁。
第3.2.2条在松散、破碎或水敏性地层中钻进,一般采用泥浆护壁。
泥浆的性能应根据地层的稳定情况、含水层的富水程度与水头上下、 井的深浅以与施工周期等因素确定。
制作泥浆,应测定比重、含砂量、粘度、失水量四项泥浆指标。
第3.2.3条在松散层覆盖的基岩中钻进,上部松散层与下部易坍塌岩层,可采用管材护壁,护壁管需要起拔时,每套护壁管与地层的接触 长度宜小于40m。
注:
护壁管系指套管与留作成井用的井管。
第3.2.4条冲洗介质应根据地层特点和施工条件等因素合理选用。
一般按以下规定考虑:
一、粘土、稳定地层,采用清水;
二、松散、破碎或水敏性地层,采用泥浆;
三、渗漏地层,缺水地区,采用空气;
四、富水地层,严重漏失地层,采用泡沫。
第3.2.5条制作泥浆,宜采用供钻进用的粘土粉;无粘土粉时,造浆粘土应经鉴定后选用。
当制作的泥浆性能不能满足钻进要求时,应对泥浆进展处理。
第三节岩〔土〕样采取与地层编录
第3.3.1条钻进过程中所采取的岩〔土〕样,应能准确反映原有地层的特征。
并应遵守以下规定:
一、采取鉴别地层的岩土样,在非含水层中,宜每3~5m取一个;含水层中,每2~3m取一个;变层时,应加取一个。
当有测井、扫描照相、井下电视配合工作时,鉴别地层的岩〔土〕样数量,可适当减少。
二、采取颗粒分析样,在厚度大于4m的含水层中,宜每4~6m取一个,当含水层的厚度小于4米时,应取一个。
取样重量不宜少于以下数值:
砂1kg
圆砾〔角砾〕3kg
卵石〔碎石〕5kg
三、基岩岩芯的采取率,不宜小于以下数值:
完整岩层70%
构造破碎带、风化带、岩溶带30%
注:
在水文地质资料较多的地区建井,取样数可适当减少。
第3.3.2条土的分类和定名,应按本规附录一的规定执行。
第3.3.3条土样和岩样〔岩芯〕的描述,应按表3.3.3的容进展。
土样和岩样〔岩芯〕的描述容 表3.3.3
类别
描述容
碎石土类
名称、岩性成分、浑圆度、分选性、粒度、胶结情况和充填物〔砂、粘性土的含量〕
砂土类
名称、颜色、矿物成分、分选性、胶结情况和包含物〔粘性土、动植物残骸、卵砾石等的含量〕
粘性土类
名称、颜色、湿度、有机物含量、可塑性和包含物
岩石类
名称、颜色、矿物成分、结构、构造、胶结物、化石、岩脉、包裹物、风化程度、裂隙性质、裂隙和岩溶发育程度与其充填情况
第3.3.4条在钻探过程中,应对水位、水温、冲洗液消耗量、漏水位置、自流水的水头和自流量、井壁坍塌、涌砂和气体逸出的情况、岩 层变层深度、含水构造和溶洞的起止深度等进展观测和记录。
第3.3.5条对采取的土样、岩样〔岩芯〕,应与时描述和编录。
妥善保管并至少保存至管井验收时为止。
第四节井管安装
第3.4.1条井管安装前,应作好以下准备工作:
一、检查井身的圆度和深度,井身直径不得小于设计井径20mm,井深偏差不得超过设计井深的正负千分之二;
二、泥浆护壁的井身,除自流井外,应先清理井底沉淀物,并适当稀释泥浆;
三、按本规第二章第四节的有关规定,检查井管的质量,不符合要求的井管,不得下入井。
第3.4.2条下管方法,应根据下管深度、管材强度与钻探设备等因素选择:
一、井管自重〔浮重〕不超过井管允许抗拉力或钻探设备安全负荷时,宜用直接提吊下管法;
二、井管自重〔浮重〕超过井管允许抗拉力或钻机安全负荷时,宜用托盘下管法或〔和〕浮板下管法;
三、井身结构复杂或下管深度过大时,宜用多级下管法。
第3.4.3条井身全部下管时,井管应封底;井管仅下入井身一局部时,井管必须座落在稳定岩层的变径井台上;假设下部井段废弃不用,应 以卵石或碎石回填并捣实后,才能下入井管。
第3.4.4条井管应安装在井的中心,上口应保持水平。
井管与井深的尺寸偏差,不得超过全长的正负千分之二,过滤管安装位置偏差,上 下不得超过300mm。
第3.4.5条采用填砾过滤器的管井,安装井管时,应设找中器。
找中器的外径应比井径小30~50mm;找中器的数量应根据井深确定。
第五节填砾与封闭
第3.5.1条填砾前,应作好以下准备工作:
一、除自流井外,宜再次稀释泥浆;
二、按照设计,将计划填入井的不同规格砾石的数量和高度进展计算,并准备一定的余量。
第3.5.2条填砾的质量,应符合以下要求:
一、按设计规格筛选,不合规格的砾石不得超过15%;
二、磨圆度好,不得用碎石代替;
三、宜用硅质砾石。
第3.5.3条填入井的不同规格砾石,应进展筛分,并将筛分成果列入报告书。
第3.5.4条填砾方法,一般采用静水填砾法或循环水填砾法;必要时,可下填砾管将砾石送入井。
第3.5.5条填砾时,砾石应沿井管四周均匀连续地填入,填砾的速度应适当。
随填随测填砾深度,发现砾石中途堵塞,应与时排除。
第3.5.6条双层填砾过滤器,笼砾石应在地面装好并振实后下入井。
笼外与其以上8m,均应填入外层规格的砾石。
第3.5.7条采用缠丝过滤器的管井,井管外空隙较大时,应回填粒径为10~20mm的砾石。
第3.5.8条封闭用的粘土球或粘土块,应采用优质粘土。
粘土球〔块〕的大小,一般为20~30mm,半干时投入,投入速度应适当。
第3.5.9条封闭用的水泥浆,一般采用泥浆泵泵入或提筒注入。
第3.5.10条在钻探过程中,使用水泥浆封闭,应待水泥凝固后,进展封闭效果检查,不符要求时,应重新进展封闭。
第3.5.11条管外封闭位置偏差,上下不得超过300mm。
第六节洗井与抽水试验
第3.6.1条洗井方法应根据含水层特性、管井结构和钻探工艺等因素确定。
第3.6.2条洗井必须与时。
可采用活塞、空气压缩机、水泵、复磷酸盐、酸、二氧化碳等交替或联合的方法进展。
第3.6.3条洗井的质量应符合以下要求:
一、达到设计抽降时,前后两次试抽的单位出水量之差应小于10%;
二、井水含砂量应符合本规第4.0.1条第二款的规定。
第3.6.4条为了确定管井的实际出水量,洗井后必须进展抽水试验。
第3.6.5条抽水试验的下降次数,一般为一次,下降值不小于设计抽降。
需要时,下降次数可适当增加。
第3.6.6条抽水试验的水位和水量的稳定延续时间,基岩地区为8~24h;松散层地区为4~8h。
第3.6.7条抽水试验的观测要求应按《供水水文地质勘察规》〔TJ27—78〕的有关规定执行。
第七节水样采取
第3.7.1条抽水试验完毕前,应根据分析项目,在出水管口采取足够数量的水样,与时送交有关单位化验。
第3.7.2条水样采取应符合以下要求:
一、取样用的容器应充分洗涤,取细菌检验的水样瓶应作灭菌处理;
二、检验不稳定成分的水样,采样时应同时加放稳定剂;
三、水样采取后,应严密封口,并贴上水样标签。
第四章管井验收
第4.0.1条管井竣工后,应由设计、施工与使用单位的代表,在现场按以下质量标准验收:
一、管井的单位出水量与设计单位出水量根本相符。
管井揭露的含水层与设计依据不符时,可按实际抽水量验收;
二、管井抽水稳定后,井水含砂量不得超过二百万分之一〔体积比〕;
三、超污染指标的含水层应严密封闭;
四、井沉淀物的高度不得大于井深的千分之五;
五、井管的安装误差,应在本规第3.4.4条规定的允许值;
六、井身的弯曲度应在本规第3.1.4条第三款规定的允许值。
第4.0.2条管井验收时,施工单位应提供以下资料:
一、井的结构、地质柱状图;
二、岩〔土〕样与填砾的颗粒分析成果表;
三、抽水试验资料;
四、水质分析资料;
五、管井施工与使用说明书。
附录一土的分类和定名标准
土的分类和定名标准
类别
名称
定名标准
碎
石
土
类
漂石
块石
卵石
碎石
圆砾
角砾
圆形与亚圆形为主,粒径大于200mm的颗粒超过全量的50%