PVC-U管材在濱海地區(qū)取水井中的應(yīng)用

高印輝 孫立宏

（河北省昌黎縣水務(wù)局 河北 昌黎 066600）

1 濱海地區(qū)水質(zhì)特點

濱海地區(qū)地下水多為咸水，水中主要成分(大量、常量元素，水中濃度大于1×10-6mg/kg的成分)與海水相似。昌黎縣濱海地區(qū)地下水中的陽離子主要有Na+，K+，Ca2+，Mg2+和 Sr2+五種，陰離子有 Cl－，五種，還有以分子形式存在的H3BO3，其總和占水鹽分的99.9%。

咸水中的各種鹽類對鐵管、鋼筋砼井管具有強烈的聯(lián)合腐蝕作用。當取水井管材質(zhì)不均勻時形成電極電位差，造成電偶腐蝕，腐蝕速度快；若井管有表面泥沙、水垢等屏蔽時，會發(fā)生縫隙腐蝕，雖然腐蝕速度較慢，但危害較大；當水中的等離子偏高時，溶解氧的存在加大了對管道的腐蝕作用，易發(fā)生孔蝕，腐蝕速度快，危害很大。

2 PVC-U管材的性能特點

PVC-U管材是高強度聚氯乙烯管，由PVC樹脂、穩(wěn)定劑及各類添加劑等，經(jīng)捏合擠出成型而制成。與目前常用的金屬管、砼管等井管管材相比較，其具有以下特點。

（1） 重量輕。由于其相對密度僅約1400kg/m3，可直接降低管材運輸費用及施工勞動強度。一般鉆孔內(nèi)泥漿密度約1070kg/m3，依次下管時靠塑料井管自重即可使其順利下降，不需很大的提吊力，使鉆機設(shè)備及施工人員勞動強度小、易為輕型鉆機和有少數(shù)鉆工組成的機組所操控和把握，安全可靠。

（2）抗腐蝕能力強，耐久性好。塑料是一種十分穩(wěn)定的高分子聚合物，幾乎不與酸堿鹽等化學(xué)物質(zhì)反應(yīng)，在太陽紫外線照射不到的水中，使用壽命至少50年以上，適用于各種水質(zhì)的水井，尤其近年來潛水電泵的廣泛應(yīng)用，在水中產(chǎn)生的感應(yīng)電流加速了傳統(tǒng)井管的腐蝕，而PVC-U管材卻不受此影響。

（3）水質(zhì)好。PVC-U管材衛(wèi)生、無毒、不受土壤和地下水的化學(xué)影響、不滋生細菌，不污染水質(zhì)。另外，管長一般6m/根，單根長度大，井管接頭少，減少了因接頭不佳出現(xiàn)的錯口、漏沙而廢井的機會，也避免了井管內(nèi)水的二次污染。

（4）內(nèi)壁光滑，摩阻系數(shù)小。相同條件下，塑料井管內(nèi)流體流動動量較砼管高30%以上，可顯著提高潛水泵效能。

（5）熱漲系數(shù)大。其線膨脹系數(shù)約5.9×10-5/℃，在低溫時耐沖擊強度明顯降低，因此須避免受強外力作用。

（6）力學(xué)性能較差。對鉆孔質(zhì)量要求高，必須保證鉆孔鉛直，金屬管、砼管等在下管過程中如遇鉆孔偏斜或輕微受阻，可自重加壓通過，而PVC-U管不可受阻加壓，否則造成質(zhì)量事故。回填濾料、粘土?xí)r對管壁造成的側(cè)壓力必須保持均勻，不得突變。由于其力學(xué)性能較差，在填料及抽水過程中易發(fā)生井管爆裂擠毀事故，所以在選擇管材時可適當選擇公稱壓力值較大的管材。

3 工程實例

3.1 工程基本情況

秦皇島黃金海岸假日公寓位于昌黎縣黃金海岸旅游區(qū)，為了節(jié)能減排，該公寓采用地溫中央空調(diào)設(shè)備進行采暖、制冷，機組熱源采用海水，水溫14℃～18℃，地下取水構(gòu)筑物為管井。經(jīng)計算機組負荷，需鑿六眼井，單井出水量50m3/h。

經(jīng)地質(zhì)勘察，地層以細砂、粉質(zhì)粘土為主，屬第四系松散地層：0～13m為黃色細砂，13m～16m為粉質(zhì)粘土，16m～22m為灰色中砂，22m～25.5m為灰色粉質(zhì)粘土，25.5m～34.5m為灰色中砂，34.5m～40.5m為灰黑色粉質(zhì)粘土，40.5m～44.5m為黃色細砂，含貝殼,卵石，44.5m～47.5m為黃色粉質(zhì)粘土，47.5m～50.5m為黃色細砂，50.5m～51m為淺灰色粉質(zhì)粘土，未揭穿。確定井深50m/眼，靜水位5.2m，動水位8m。

由于取水井均位于海灘，抽取的井水為海水，含有豐富的鹽分，對金屬類井管具有腐蝕作用，所以決定采用PVC-U管材作為井管材料。

3.2 取水井結(jié)構(gòu)

成孔深度51m，孔徑Ф800mm，埋設(shè)井管深度51m，材質(zhì)PVC-U，規(guī)格Ф355×8.7mm，公稱壓力0.63MPa，長度6m/根。

井管分為三部分：井壁管21m，濾水管29m，沉淀管1m。

沉淀管底部安裝2.5mm厚鋼板預(yù)制的底堵。

濾水管管身開孔Ф12mm，孔洞間距6cm，呈梅花形布置。管之間采用無膠圈承插連接，承插口自帶螺絲固定，外裹塑料膠帶封閉。

沉淀管、濾水管外側(cè)濾水材料由內(nèi)向外依次為：樹棕、尼龍網(wǎng)、竹片、粗砂混合濾料。樹棕纏裹PVC管二層，尼龍網(wǎng)規(guī)格90目，纏裹樹棕二層，竹片纏裹一層。樹棕、尼龍網(wǎng)用22#鍍鋅鐵絲與井管捆綁固定，竹片用8#鐵絲捆綁固定?；旌蠟V料由粗砂、中砂攪拌而成，粒徑變化范圍0.2cm～0.4cm，體積比 0.7：0.3。

井壁管段填料由內(nèi)向外依次為竹片、粘性土。竹片纏裹一層。竹片、井壁管用22#鍍鋅鐵絲與井管捆綁固定。粘性土的作用主要為封閉淡水層，施工時填至地面為止。

3.3 施工工藝及過程

（1）進場準備及泥漿制備：接通臨時用電、用水，就近布置濾料、黏土、管材加工場地，挖坑埋設(shè)護筒，修簡易泥漿池。

SPJ-300回轉(zhuǎn)式汽車鉆機開赴就位，井架中心與護筒中心對正，用水平尺檢查鉆機平臺是否水平，人工打入地下錨栓完成井架穩(wěn)定加固工作。

（2）鉆機成孔：鉆至井深后進行沖孔換漿，換漿要使孔內(nèi)泥漿逐漸由稠變稀，不得突變。鉆進泥漿密度1200 kg/m3～1400kg/m3，粘度 20s～25s，失水量 15ml/30min～20ml/30min；下管前泥漿密度1050kg/m3，粘度18s。

在鉆孔結(jié)束后，為防止下入井管時遇阻，須用探孔器下入孔底，證實井壁圓滑、規(guī)整，垂直度也較好。探孔器直徑較井孔直徑小20mm，試孔時如中途遇阻則必須用擴孔器修孔直至探孔器上下通暢。

采用電測井儀進行探測，測量每米井深位置其電阻值，含水量豐富的砂層其電阻值較大。據(jù)測井曲線圖可以判斷含水量豐富的砂層埋深位置，從而決定濾水管埋深及濾料封填深度。

（3）井管加工：用直尺、鉛筆在管身劃出縱線后用手電鉆鉆孔，孔徑Ф12mm，孔洞間距6cm，呈梅花形布置。完成鉆孔后，管身纏裹樹棕2層，22#鐵絲捆綁固定；再纏裹90目尼龍網(wǎng)2層，22#鐵絲捆綁固定。

最底部沉淀管端口安裝2.5mm厚鋼板預(yù)制的封底塞，底堵呈圓桶狀，內(nèi)徑Ф355，管端插入底堵后用螺絲固定，接口外裹塑料膠帶封閉。

（4）安裝井管：首先用鐵管搭設(shè)井字架（60cm×60cm），8#鐵絲綁扎牢固，井字架水平放置于護筒上，中心對齊。首先吊起安裝有封底塞的沉淀管，大致對正井字架后懸空停止，兩側(cè)人工將8#鐵絲一端分別與底堵下預(yù)先焊接的鐵件固定，8#鐵絲繞過井字架鐵管后，兩側(cè)的工人拉緊鐵絲配合起重機將沉淀管徐徐放入井孔。同時，其他工人迅速用8#鐵絲將竹片縱向捆綁在管壁上，竹片共四片，均勻布置在濾水管外圍。

第一根管下放至適宜深度，解開管端繩套，繼續(xù)吊起濾水管，指揮人員指揮管口對齊，工人迅速在母口內(nèi)壁及子口外壁刷給水管材專用膠后，指揮起重機進行管道承插連接，接口段用手電鉆沿管周長均布鉆孔5個，自攻螺絲擰緊，螺絲長度17mm（管壁厚8.7mm,如果螺絲過長，隨之伸入井內(nèi)過長，以后將影響水泵安放），最后在接口處纏裹塑料膠帶3層，以防止從承插口向井內(nèi)進細砂。隨之工人繼續(xù)綁扎竹片。

以后井管安裝工序同上述。埋設(shè)井管過程中，2名指揮人員從兩個垂直的角度觀察指揮，使井管垂直放入鉆孔內(nèi)。在放入井壁管時，繼續(xù)連續(xù)綁扎竹片，目的是增強管體整體性、剛性。最后，用無齒鋸切割掉井口外露部分井壁管，留外露管高度40cm。

（5）封井填料：埋設(shè)井管完成后立即實施，填料由四個方位均勻填入井壁外圍。過程中，2名指揮人員從兩個垂直的角度觀察指揮，避免井管受到擠壓偏斜，并隨時測量填料深度，核對數(shù)量。

（6）抽水洗井：最初用小流量噴灌機抽水洗井，由于泥漿作用地層未完全打開，井內(nèi)水位會急劇下降，管內(nèi)產(chǎn)生負壓，將引起塑料管道爆裂，因此需及時觀察水位變化。當水位降落過大時，立即向井內(nèi)回灌清水，以避免負壓過大。約5h后水質(zhì)漸清，水位降落無大的變化，改用潛水泵（8NQ50—25）進行抽水。

（7）水質(zhì)檢測：采取清水樣500ml，送昌黎縣衛(wèi)生防疫站對渾濁度、含鹽量等指標進行檢測。

3.4 工程效果

按以上所述施工方法工藝在秦皇島黃金海岸假日公寓連續(xù)實施了六眼取水井，均取得了成功，化驗指標均一次性合格。工程自2007年春季運行以來，狀況良好，取得了很好的運行效果。

4 結(jié)論與建議

（1）PVC-U管材成井關(guān)鍵在于井管安裝、封井填料、抽水洗井三個環(huán)節(jié)，施工時需要重點控制。

（2）PVC-U管材在黃金海岸50m深的取水井中應(yīng)用成功，對于在深井中的應(yīng)用需進一步探討、嘗試。

（3）從已獲得的經(jīng)驗分析，PVC-U管材代替?zhèn)鹘y(tǒng)金屬、鋼筋砼管材應(yīng)用于淺井等工程中是可行的，并且在嚴格的操作和要求下，具有安全性、可靠性。

（4）PVC-U管材與傳統(tǒng)管井材質(zhì)相比較，具有多種優(yōu)點，值得推廣應(yīng)用。陜西水利

[1]《供水管井技術(shù)規(guī)范》（GB50296—99）

[2]《機井技術(shù)規(guī)范》（sl256—2000）

[3]《供水水文地質(zhì)鉆探與鑿井操作規(guī)程》（CJJ13-87）