PVC-U管材在濱海地區取水井中的應用

高印輝 孫立宏

（河北省昌黎縣水務局 河北 昌黎 066600）

1 濱海地區水質特點

濱海地區地下水多為咸水，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合腐蝕作用。當取水井管材質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、穩定劑及各類添加劑等，經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，使鉆機設備及施工人員勞動強度小、易為輕型鉆機和有少數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。塑料是一種十分穩定的高分子聚合物，幾乎不與酸堿鹽等化學物質反應，在太陽紫外線照射不到的水中，使用壽命至少50年以上，適用于各種水質的水井，尤其近年來潛水電泵的廣泛應用，在水中產生的感應電流加速了傳統井管的腐蝕，而PVC-U管材卻不受此影響。

（3）水質好。PVC-U管材衛生、無毒、不受土壤和地下水的化學影響、不滋生細菌，不污染水質。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的錯口、漏沙而廢井的機會，也避免了井管內水的二次污染。

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

（5）熱漲系數大。其線膨脹系數約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）力學性能較差。對鉆孔質量要求高，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，否則造成質量事故。回填濾料、粘土時對管壁造成的側壓力必須保持均勻，不得突變。由于其力學性能較差，在填料及抽水過程中易發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，為了節能減排，該公寓采用地溫中央空調設備進行采暖、制冷，機組熱源采用海水，水溫14℃～18℃，地下取水構筑物為管井。經計算機組負荷，需鑿六眼井，單井出水量50m3/h。

經地質勘察，地層以細砂、粉質粘土為主，屬第四系松散地層：0～13m為黃色細砂，13m～16m為粉質粘土，16m～22m為灰色中砂，22m～25.5m為灰色粉質粘土，25.5m～34.5m為灰色中砂，34.5m～40.5m為灰黑色粉質粘土，40.5m～44.5m為黃色細砂，含貝殼,卵石，44.5m～47.5m為黃色粉質粘土，47.5m～50.5m為黃色細砂，50.5m～51m為淺灰色粉質粘土，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 取水井結構

成孔深度51m，孔徑Ф800mm，埋設井管深度51m，材質PVC-U，規格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、濾水管外側濾水材料由內向外依次為：樹棕、尼龍網、竹片、粗砂混合濾料。樹棕纏裹PVC管二層，尼龍網規格90目，纏裹樹棕二層，竹片纏裹一層。樹棕、尼龍網用22#鍍鋅鐵絲與井管捆綁固定，竹片用8#鐵絲捆綁固定。混合濾料由粗砂、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，挖坑埋設護筒，修簡易泥漿池。

SPJ-300回轉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厚鋼板預制的封底塞，底堵呈圓桶狀，內徑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，兩側人工將8#鐵絲一端分別與底堵下預先焊接的鐵件固定，8#鐵絲繞過井字架鐵管后，兩側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，繼續吊起濾水管，指揮人員指揮管口對齊，工人迅速在母口內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進細砂。隨之工人繼續綁扎竹片。

以后井管安裝工序同上述。埋設井管過程中，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。在放入井壁管時，繼續連續綁扎竹片，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，井內水位會急劇下降，管內產生負壓，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，立即向井內回灌清水，以避免負壓過大。約5h后水質漸清，水位降落無大的變化，改用潛水泵（8NQ50—25）進行抽水。

（7）水質檢測：采取清水樣500ml，送昌黎縣衛生防疫站對渾濁度、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 結論與建議

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

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

（3）從已獲得的經驗分析，PVC-U管材代替傳統金屬、鋼筋砼管材應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管材與傳統管井材質相比較，具有多種優點，值得推廣應用。陜西水利

[1]《供水管井技術規范》（GB50296—99）

[2]《機井技術規范》（sl256—2000）

[3]《供水水文地質鉆探與鑿井操作規程》（CJJ13-87）