阅读说明：本技术 一种地下水分层采样监测井的建井方法 ([db:专利名称-en]) 是由 苗竹 刘泽权 黄硕 吕正勇 朱湖地 任贝 刘登山 于 2019-09-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种地下水分层采样监测井的建井方法,包括：确定场地水文地质条件,第一含水层钻进施工,第一含水层下管,止水,第一含水层采样段成井,第一含水层采样段洗井,第二含水层钻进施工,第二含水层采样段下管成井,第二次洗井,井台等建设。本发明可一次性施工完成监测井建设,通过对监测井进行特殊的结构设计,实现在一个监测井中同时对地面以下2个含水层地下水的分层采样。设置套管对地面以下2个含水层地下水进行分离,并采用浇筑混凝土、投入黄泥土等多重止水措施,完成2个含水层彻底隔离止水,保证了分层采样的精准性；同时,本发明的施工工序简单、实用性强、可操作性强,满足地下水分层采样长期监测要求。([db:摘要-en])

一种地下水分层采样监测井的建井方法

技术领域

本发明涉及污染场地地下水环境调查技术领域，具体涉及一种地下水分层采样监测井的建井方法。

背景技术

地下水分层采样在污染场地地下水环境调查中至关重要，通过对场地内不同含水层的地下水进行分层采样监测，以查明地下水中污染物在垂向的空间分布，由此明确地下水的污染层位和污染深度。为后期地下水修复提供依据，避免忽略地下水污染深度和污染层位盲目修复造成修复成本增加、修复效果欠佳的现象。

污染物在地下水中的迁移主要为水平方向，完整的相对隔水层限制污染物沿垂向跨含水层迁移，自然状态下地下水中污染物垂向跨含水层迁移主要通过相对隔水层天窗。污染物垂向跨含水层迁移主要为人为因素，一般深度较浅。所以一般污染场地地下水污染的含水层一般不大于2个。

污染场地调查项目中针对地下水环境污染调查分层采样的传统做法主要为套管止水，2个含水层分两步采样，即上层含水层地下水采样通过控制采样井深度完成，下层含水层地下水采样主要采用套管跟管钻进完成对上层含水层止水，而后对下层含水层钻进成井，完成下层含水层采样。传统采样方法，针对一个地下水监测点位要施工两个采样井完成分层采样，并且套管跟管钻进止水存在止水不彻底的问题。

除上述传统的套管止水法完成地下水分层采样，在地下水环境监测领域也存在多种新型的地下水含分层止水采样方法，例如监测井井管在含水层段焊接法兰盘并辅助止水措施完成地下水分层采样。这些方法在污染场地地下水环境调查领域相对不适用，实用性不强，可操作性相对复杂。

发明内容

针对上述问题中存在的不足之处，本发明提供一种地下水分层采样监测井的建井方法。

本发明公开了一种地下水分层采样监测井的建井方法，包括：

步骤1、确定场地水文地质条件：查明监测点位地层结构，所述地层结构自上至下一次为：包气带、第一含水层、第一相对隔水层、第二含水层和第二相对隔水层；

步骤2、第一含水层钻进施工：用钻具钻孔至第一含水层下方的第一相对隔水层中，形成第一钻孔；

步骤3、第一含水层下管：在所述第一钻孔中自外至内依次下入大径硬质管和套管，所述大径硬质管相对应所述第一含水层的位置处开筛设置滤水管，使所述第一含水层的水进入所述大径硬质管与套管的空隙内，作为第一含水层采样段；

步骤4、第一止水：在位于第一相对隔水层中的所述大径硬质管与套管的空隙内填充止水段；

步骤5、第二含水层钻进施工：在所述套管内的第一钻孔底部，继续用钻具钻孔至第二含水层下方的第二相对隔水层中，形成第二钻孔；

步骤6、第二含水层下管：在所述套管内和第二钻孔中下入小径硬质管，所述小径硬质管相对应所述第二含水层的位置处开筛设置滤水管，使所述第二含水层的水进入所述小径硬质管内，作为第二含水层采样段。

作为本发明的进一步改进，在所述步骤4中，所述止水段包括自下而上设置的混凝土段和黄泥段。

作为本发明的进一步改进，在所述步骤4与步骤5之间还包括：

步骤7、第一含水层采样段成井：在所述大径硬质管与第一钻孔孔壁之间的空隙内，在所述第一相对隔水层的位置处自下而上设置混凝土段和黄泥段，在所述第一含水层的位置处设置石英砂滤料段，在所述包气带的位置处自下而上设置黄泥段和混凝土段。

作为本发明的进一步改进，在所述步骤7与步骤5之间还包括：

步骤8、第一含水层采样段洗井。

作为本发明的进一步改进，在所述步骤6之后，还包括：

步骤9、第二含水层采样段成井：在所述小径硬质管与第二钻孔孔壁之间的空隙内，在所述第二相对隔水层的位置处设置黄泥段，在所述第二含水层的位置处设置石英砂滤料段，在所述第一相对隔水层的位置处设置黄泥段；在所述小径硬质管与套管之间的空隙内自下而上设置黄泥段和混凝土段。

作为本发明的进一步改进，在所述步骤9之后，还包括：

步骤10、第二含水层采样段洗井。

作为本发明的进一步改进，所述大径硬质管、套管和小径硬质管的上端均伸出地面以上，且上表面的高度一致。

作为本发明的进一步改进，在所述大径硬质管、套管和小径硬质管上设置井帽，在所述井帽外侧的地面上设置井台。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明可一次性施工完成监测井建设，通过对监测井进行特殊的结构设计，实现在一个监测井中同时对地面以下2个含水层地下水的分层采样。设置套管对地面以下2个含水层地下水进行分离，并采用浇筑混凝土、投入黄泥土等多重止水措施，完成2个含水层彻底隔离止水，保证了分层采样的精准性；同时，本发明的施工工序简单、实用性强、可操作性强，满足地下水分层采样长期监测要求。

附图说明

图1为本发明一种实施例公开的实现建井方法的地下水分层采样监测井的结构示意图；

图2为图1中采样监测井a-a’水平剖面图；

图3为图1中采样监测井b-b’水平剖面图；

图4为图1中采样监测井c-c’水平剖面图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明公开了一种地下水分层采样监测井的建井方法，包括：确定场地水文地质条件，第一含水层钻进施工，第一含水层下管，止水，第一含水层采样段成井，第一含水层采样段洗井，第二含水层钻进施工，第二含水层采样段下管成井，第二次洗井，井台等建设。本发明可一次性施工完成监测井建设，通过对监测井进行特殊的结构设计，实现在一个监测井中同时对地面以下2个含水层地下水的分层采样。设置套管对地面以下2个含水层地下水进行分离，并采用浇筑混凝土、投入黄泥土等多重止水措施，完成2个含水层彻底隔离止水，保证了分层采样的精准性；同时，本发明的施工工序简单、实用性强、可操作性强，满足地下水分层采样长期监测要求。

下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：

如图1-4所示，本发明提供一种地下水分层采样监测井的建井方法，上述建井方法构成的采样监测井包括包气带①、第一含水层②、第一相对隔水层③、第二含水层②、第二相对隔水层③、混凝土④、黄泥土⑤、石英砂滤料⑥、第一含水层采样段⑦、第二含水层采样段⑧，小径硬质管(DN80硬质PVC管1)、套管(

不锈钢套管2)、大径硬质管(DN450硬质PVC管3)、第一钻孔孔壁4、第二钻孔孔壁4。

按照监测井设计和监测井施工内容，需准备以下材料：

1)井管：根据附图1监测井结构设计准备井管材料，DN450硬质PVC管和DN80硬质PVC管需要按设计要求在相应段开筛设置滤水管，滤水管位置应包网并用铁丝固定，不锈钢套管全部实管。所有井管应由坚固、耐腐蚀、对地下水水质无污染的材料。

2)石英砂：应选用纯净石英砂，粒径要求40目或60目。

3)黄泥土：选选用纯净黄泥土，渗透系数≤10-7cm/s。

4)混凝土原材料及添加剂：混凝土原材料要纯净，粗骨料级配应控制在5-10mm。添加剂主要包括早强剂、引气型外加剂(抗渗)等。最终拌合的混凝土应达到水下混凝土浇筑要求。

5)其它材料。

本发明的建井方法，包括：

步骤1、确定场地水文地质条件：查明监测点位地层结构，查明监测点位地层结构及各个含水层和相对隔水层顶底板埋深。其中：

地层结构自上至下一次为：包气带、第一含水层、第一相对隔水层、第二含水层和第二相对隔水层。

步骤2、第一含水层(通常为潜水含水层，有时也为上层滞水层)钻进施工：用钻具钻孔至第一含水层下方的第一相对隔水层中，形成第一钻孔；其中：

用Φ550钻具钻孔钻至第一相对隔水层的1.0m处。

步骤3、第一含水层下管：在第一钻孔中自外至内依次下入大径硬质管和套管，大径硬质管相对应第一含水层的位置处开筛设置滤水管，使第一含水层的水进入大径硬质管与套管的空隙内，作为第一含水层采样段；其中：

大径硬质管为DN450硬质PVC管，套管为Φ300不锈钢套管，DN450硬质PVC管和Φ300不锈钢套管的地表留至地面以上0.5-1.0m，并保持二者同高。DN450硬质PVC管在第一含水层深度段进行开筛设置滤水管，其余段为实管。Φ300不锈钢套管全为实管。

步骤4、第一止水：在位于第一相对隔水层中的大径硬质管与套管的空隙内填充止水段，止水段包括自下而上设置的混凝土段和黄泥段；其中：

混凝土注入深度高度为0.5m，黄泥土投入高度亦为0.5m。

步骤5、第一含水层采样段成井：在大径硬质管与第一钻孔孔壁之间的空隙内，在第一相对隔水层的位置处自下而上设置混凝土段和黄泥段，在第一含水层的位置处设置石英砂滤料段，在包气带的位置处自下而上设置黄泥段和混凝土段。

步骤6、第一含水层采样段洗井：对第一含水层采样段进行反复抽水洗井至水清砂净为止。对Φ300不锈钢套管内的泥浆进行抽出并反复冲洗，冲洗干净后，用清洁自来水对Φ300不锈钢套管内壁至少润洗三次。洗井完成后，对第一含水层采样段(DN450硬质PVC管和Φ300不锈钢套管之间的空隙)进行保护，防止后续施工过程对第一含水层采样段产生污染。

步骤7、第二含水层钻进施工：在套管内的第一钻孔底部，继续用钻具钻孔至第二含水层下方的第二相对隔水层中，形成第二钻孔；其中：

在钻第二钻孔时，下入Φ300不锈钢套管内并以其作为套管的护筒；

用Φ168钻具钻孔钻至第一相对隔水层的1.0m处。

步骤8、第二含水层下管：在套管内和第二钻孔中下入小径硬质管，小径硬质管相对应第二含水层的位置处开筛设置滤水管，使第二含水层的水进入小径硬质管内，作为第二含水层采样段；其中：

小径硬质管为DN80硬质PVC管，地表留置高度与DN450硬质PVC管和Φ300不锈钢套管相同。

步骤9、第二含水层采样段成井：在小径硬质管与第二钻孔孔壁之间的空隙内，在第二相对隔水层的位置处设置黄泥段，在第二含水层的位置处设置石英砂滤料段，在第一相对隔水层的位置处设置黄泥段；在小径硬质管与套管之间的空隙内自下而上设置黄泥段和混凝土段。

步骤10、第二含水层采样段洗井：对第二含水层采样段进行反复抽水洗井至水清砂净为止，同时为防止第二含水层采样段建井施工过程中对第一含水层采样段产生污染，应对第一含水层采样段进行二次洗井。

步骤11、井台等建设：根据井口形状设计井帽并设置井台，井台可为混凝土或砖砌结构，设置可以开关的井台盖，放置井牌，监测井建设完成。

进一步，地下水分层采样是针对地面以下2个含水层的分层采样，利用设置套管对含水层地下水进行分离，采用浇筑混凝土、投入黄泥土等多重止水措施，完成2个含水层彻底隔离止水，保证了分层采样的精准性，并满足一个监测井可同时完成2个含水层地下水分层采样，并且可作为地下水分层采样长期监测井使用。

进一步，本发明建井方法是针对一般污染场地地下水环境调查，地面以下2个含水层的分层采样监测。针对个别特殊场地，监测含水层数量大于2个，按照本发明设计原理对其进行适当改进和改造，亦可满足监测任务要求。

本发明的优点为：

本发明可一次性施工完成监测井建设，通过对监测井进行特殊的结构设计，实现在一个监测井中同时对地面以下2个含水层地下水的分层采样。设置套管对地面以下2个含水层地下水进行分离，并采用浇筑混凝土、投入黄泥土等多重止水措施，完成2个含水层彻底隔离止水，保证了分层采样的精准性；同时，本发明的施工工序简单、实用性强、可操作性强，满足地下水分层采样长期监测要求。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。