CN216082180U

CN216082180U - 一种厚砂质含水层中的定深采样监测井

Info

Publication number: CN216082180U
Application number: CN202122254610.2U
Authority: CN
Inventors: 李梅; 邓绍坡; 孔令雅; 张胜田; 俞昌文; 万金忠; 杨璐; 李群; 周艳; 郑东煌
Original assignee: Nanjing Institute of Environmental Sciences MEE
Current assignee: Nanjing Institute of Environmental Sciences MEE
Priority date: 2021-09-17
Filing date: 2021-09-17
Publication date: 2022-03-18
Anticipated expiration: 2031-09-17

Abstract

本实用新型公开了一种厚砂质含水层中的定深采样监测井，包括第一钻孔、安装在所述第一钻孔内的护管、在所述护管内开设的第二钻孔以及安装在所述第二钻孔内的井管，所述第一钻孔的底部填充有第一黏土层，所述护管的下端部嵌设于所述第一黏土层中，所述护管外壁与所述第一钻孔之间的间隙中填充有第一皂土水泥混合层；所述井管外壁与所述第二钻孔之间的间隙中自下而上依次填充有石英砂层、第二黏土层和第二皂土水泥混合层。本实用新型的优点是：利用不锈钢护管及竖向双层止水材料、水平向人造第一黏土层达到分层止水效果，确保采集的地下水为目标深度的样品，保证了样品的代表性。

Description

一种厚砂质含水层中的定深采样监测井

技术领域

本实用新型涉及地下水监测的技术领域，尤其是一种厚砂质含水层中的定深采样监测井。

背景技术

目前建设用地土壤污染状况调查中越来越重视地下水环境调查的工作。在地下水修复工程项目中，水样的采集是水环境监测至关重要的环节，水样采集的代表性和规范性直接影响后续检测的准确性，从而影响地下水污染深度和修复方量的确定。

目前地下水污染调查、水质监测的主要手段是在地下水监测井中采集水样进行化验分析，但厚砂质含水层中，不同深度的地下水相互联通，深层污染地下水样品的采集难度大，取样的代表性不易控制，如何做到有效封隔止水、确保采集的是深层污染地下水，是这类土层条件下监测井建设的难题之一。

实用新型内容

本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种厚砂质含水层中的定深采样监测井，根据含水层中地下水的不同分布深度设置对应监测井，能够在厚砂质土层条件下不同深度地下水相互联通情况下做到有效封隔止水，避免各层位间的交叉混合，实现深层地下水样品的定深采集。

本实用新型目的实现由以下技术方案完成：

一种厚砂质含水层中的定深采样监测井，其特征在于：所述监测井包括第一钻孔、安装在所述第一钻孔内的护管、在所述护管内开设的第二钻孔以及安装在所述第二钻孔内的井管，所述第一钻孔的底部填充有第一黏土层，所述护管的下端部嵌设于所述第一黏土层中，所述护管外壁与所述第一钻孔之间的间隙中填充有第一皂土水泥混合层；所述井管外壁与所述第二钻孔之间的间隙中自下而上依次填充有石英砂层、第二黏土层和第二皂土水泥混合层。

所述第二钻孔的深度大于所述第一钻孔的深度，所述石英砂层填充于所述第二钻孔位于所述第一钻孔底面的所述第一黏土层下方的深度范围内，所述井管的底部插设于所述石英砂层中。

所述井管在所述第一黏土层和所述第二黏土层的底部安装有筛管，所述筛管底部连接有沉淀管，所述沉淀管底部设有封底层。

所述沉淀管高度为0.5-1m，所述第一黏土层的厚度为1-5m，所述第二黏土层的厚度为3-5m，所述护管嵌入在所述第一黏土层内的高度为0.5-1m。

所述沉淀管高度为0.7-0.8m，所述第一黏土层的厚度为2-4m，所述第二黏土层的厚度为3.5-4.5m，所述护管嵌入在所述第一黏土层内的高度为0.7-0.8m。

所述第二钻孔的直径小于所述护管的内径。

所述井管为UPVC井管或不锈钢井管，所述护管为不锈钢护管。

本实用新型的优点是：利用不锈钢护管及竖向双层止水材料（皂土以及皂土水泥混合浆）、水平向人造第一黏土层达到分层止水效果，确保采集的地下水为目标深度的样品，保证了样品的代表性。

附图说明

图1为本实用新型监测井的结构示意图；

图2为本实用新型不同深度监测井的布置示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本实用新型特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-2所示，图中标记分别表示为: 第一钻孔1、护管2、第二钻孔3、井管4、第一黏土层5、第一皂土水泥混合层6、石英砂层7、第二黏土层8、第二皂土水泥混合层9、筛管10、沉淀管11、填土层12、粉砂砂土13、隔水层14、监测井a-d。

实施例1：如图1所示，本实施例涉及一种厚砂质含水层中的定深采样监测井，监测井安装在粉砂砂土13（厚砂质含水层）中，并且监测井顶部周围填充有填土层12，监测井主要包括第一钻孔1、安装在第一钻孔1内的护管2、在护管2内开设的第二钻孔3以及安装在第二钻孔3内的井管4，其中，第一钻孔1由钻机钻取获得，第二钻孔3由中空螺旋钻机钻取获得，井管4为UPVC（Unplasticized Polyvinyl Chloride，硬聚氯乙烯）井管或不锈钢井管，护管2为不锈钢护管。

如图1所示，第一钻孔1底部填充有厚度为1-5m的第一黏土层5，第一黏土层5由小颗粒的皂土球捣实形成，第一黏土层5一方面可以起到止水作用，另一方面，护管2可嵌入在第一黏土层5上（嵌入深度为0.5-1m），可用于固定护管2，此外，第二钻孔3的直径小于护管2的内径，使得第一黏土层5可以固定住护管2。护管2外壁与第一钻孔1间填充有第一皂土水泥混合层6，并且第一皂土水泥混合层6填充至地面，第一皂土水泥混合层6由皂土和水泥混合浆填充形成，可以起到止水作用。井管4底部安装有筛管10，筛管10的深度设计为目标采样深度，筛管10底部连接有高度为0.5-1m的沉淀管11；井管外壁4与第二钻孔3间填充有石英砂层7，石英砂层7由石英砂形成，石英砂层7顶面高于筛管10顶面0.5m，地下水经石英砂层7过滤而流入筛管10内，沉淀管11可以聚集经石英砂层7流入筛管10内的细小砂粒和岩屑，防止筛管10被沉淀物堵塞，另外，沉淀管11底部还设有封底层，起密封作用。石英砂层7的上方依次填充有第二黏土层8和第二皂土水泥混合层9，第二黏土层8是由皂土填充形成，第二皂土水泥混合层9是由皂土和水泥混合浆填充形成，第二黏土层8的厚度为3-5m，第二皂土水泥混合层9填充至地面，第二黏土层8和第二皂土水泥混合层9均起止水作用。

实施例2：如图1所示，本实施例的监测井还具有以下施工方法：

1、采用清洁自来水的泥浆护壁方式，利用钻机钻取Φ200-750mm的第一钻孔1到目标深度顶部；

2、用导管将止水材料（黏土）导入第一钻孔1的孔底，并振捣压实，形成厚约1-5m的第一黏土层5；

3、在第一钻孔1中央下入Φ150-650mm的护管2，使其底部压入第一黏土层5中约50-100cm，并抽提清除护管2中泥浆；

4、采用中空螺旋钻机在护管2中央钻进至目标深度底部，清除管中泥浆，并将Φ50-300mm管径的井管4置入到目标深度底部，井管4的筛管10深度设计为目标采样深度，底部保留0.5-1m的沉淀管11，并进行封底；

5、向中空螺旋钻钻取的钻孔（第二钻孔3）孔壁和井管4的外壁之间填充滤料（石英砂）至目标深度顶部以上50-100cm，其上填充约3-5m厚膨润皂土，之后填充皂土和水泥混合浆至距离地面约50-100cm处；

6、向护管2外管壁和第一钻孔1孔壁间也填充止水材料（皂土和水泥混合浆），并捣实；

7、用气提方法洗井，鼓气将建井过程中产生的泥浆搅动起来，将其抽提至地面废水收集桶中，反复操作，直至水清砂净；

8、井管4浅部用水泥密封，建设井台、保护盖和树立标识牌；

9、成井洗井后至少一周再采集地下水样品，使地下水环境充分稳定下来；

10、采用微洗井方式进行采样前洗井，尽量减少对地下水环境的扰动，将井管4中滞水抽提出即可，即约一倍井管体积水量，之后用低流量采样器采集地下水样品（出水量控制在100ml/min以内）。

实施例3：一农药污染场地，其110m以浅土层主要为砂质土层，110m以下初见隔水层。土壤污染严重，主要集中在浅部土层。地下水污染深度不清楚。本地块以砂质土层为主，浅层和深层地下水联通，如何采集到目标深度的深层地下水样品，是监测井建设的难点。为查明地下水污染深度，本实施例建设厚砂质土层条件下不同深度的监测井，监测井按照含水层中地下水的深度从浅至深梯次进行设置，包括若干口28m深（筛管10深度23~27m）的监测井a、46m深（筛管10深度41~45m）的监测井b、68m深（筛管10深度63~67m）的监测井c和112m深（筛管10深度107~111m）的监测井d，如图2所示，以监测井d为例，其具体施工方法步骤为：

1）根据DNAPALs分布位置和深度判断结果，在DNAPALs分布位置建设112m深的超深监测井，筛管10深度范围为107-111m，底部钻入隔水层14内2m，沉淀管11长1m，底部密封，用于采样检测及抽提NAPAL相污染物；

2）钻取Φ400mm第一钻孔1至目标深度顶部，用导砂管将小颗粒皂土球填至底部，捣实形成2-3m厚度的人造的第一黏土层5；

3）下入Φ250mm护管2，使其嵌入第一黏土层5约50cm，在Φ250mm护管2体内部用Φ220mm的钻机钻穿人造的第一黏土层5，至目标深度底部；

4）下入Φ110mm井管4，填充滤料（石英砂）至目标深度顶部以上50cm，之后填充皂土至目标深度顶部以上5m，然后填充皂土和水泥混合浆至地面；

5）钻进、下管过程中需实时测斜，确保其垂直度控制在1%以内；

6）监测井建好后，需进行2次洗井；成井洗井采用气提方式，增大扰动，将建设过程中产生的泥浆抽出，直至水清砂净；成井洗井至少一周后再进行采样前洗井，使地下水环境恢复稳定；采样前洗井尽量采用低流量泵以降低扰动；采样洗井后2小时内采集水样；

7）在NAPALs分布区域内外按照上述方法建设其他深度的分层监测井，根据检测浓度是否大于该污染物溶解度的1%判定是否存在NAPALs污染物，若判断存在DNAPALs污染物，且深度可达隔水层顶板，则在DNAPAL分布区增建至隔水层顶板的超深定深监测井，将DNAPALs抽提出来。

综上所述，本监测井利用不锈钢护管及竖向双层止水材料（皂土以及皂土水泥混合浆）、水平向人造第一黏土层达到分层止水效果，确保采集的地下水为目标深度的样品，保证了样品的代表性。采用气提等方式进行成井洗井，确保监测井不会因泥沙堵塞；采用微洗井方式进行采样前洗井，尽量减少对地下水环境的扰动，确保地下水样品的代表性和准确性。建井环节采用泥浆护壁施工方法虽对地下水环境扰动较大，但因采用的是清洁自来水，且泥浆液仅在目标深度以上循环使用，对下部地下水扰动较小，水平向人造第一黏土层的封堵作用也避免了对目标深度地下水环境的影响。

虽然以上实施例已经参照附图对本实用新型目的的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本实用新型作出各种改进和变换，故在此不一一赘述。

Claims

1.一种厚砂质含水层中的定深采样监测井，其特征在于：所述监测井包括第一钻孔、安装在所述第一钻孔内的护管、在所述护管内开设的第二钻孔以及安装在所述第二钻孔内的井管，所述第一钻孔的底部填充有第一黏土层，所述护管的下端部嵌设于所述第一黏土层中，所述护管外壁与所述第一钻孔之间的间隙中填充有第一皂土水泥混合层；所述井管外壁与所述第二钻孔之间的间隙中自下而上依次填充有石英砂层、第二黏土层和第二皂土水泥混合层。

2.如权利要求1所述的一种厚砂质含水层中的定深采样监测井，其特征在于：所述第二钻孔的深度大于所述第一钻孔的深度，所述石英砂层填充于所述第二钻孔位于所述第一钻孔底面的所述第一黏土层下方的深度范围内，所述井管的底部插设于所述石英砂层中。

3.如权利要求2所述的一种厚砂质含水层中的定深采样监测井，其特征在于：所述井管在所述第一黏土层和所述第二黏土层的底部安装有筛管，所述筛管底部连接有沉淀管，所述沉淀管底部设有封底层。

4.如权利要求3所述的一种厚砂质含水层中的定深采样监测井，其特征在于：所述沉淀管高度为0.5-1m，所述第一黏土层的厚度为1-5m，所述第二黏土层的厚度为3-5m，所述护管嵌入在所述第一黏土层内的高度为0.5-1m。

5.如权利要求4所述的一种厚砂质含水层中的定深采样监测井，其特征在于：所述沉淀管高度为0.7-0.8m，所述第一黏土层的厚度为2-4m，所述第二黏土层的厚度为3.5-4.5m，所述护管嵌入在所述第一黏土层内的高度为0.7-0.8m。

6.如权利要求1所述的一种厚砂质含水层中的定深采样监测井，其特征在于：所述第二钻孔的直径小于所述护管的内径。

7.如权利要求1所述的一种厚砂质含水层中的定深采样监测井，其特征在于：所述井管为UPVC井管或不锈钢井管，所述护管为不锈钢护管。