管井施工及运行管理对其寿命的影响

王　艳

摘要：文章针对铁路供水水源现状和特点，阐述了管井施工及运行维护对其寿命存在的影响，延长管井使用寿命的经济效益和必要性；总结了通过填砾、填砾粒径均匀性、填砾层施工、滤水管制作、管井运行维护管理五个方面均可以适当延长管井使用寿命。

主题词：管井施工；运行维护；寿命影响

1 延长管井使用寿命的意义

铁路供水的特点是点多线长，沿线生活给水站供水水源多为取地下水，哈尔滨房产建筑段所辖：哈长线、滨洲线、拉滨线、滨绥线、绥佳线、北黑线、齐北线，现运行管井达70眼，随着开采量的增加，浅层地下水逐渐减少，管井静水位逐年下降，新开凿管井的深度不断加大，井深大多超过70米，北安、克山地区须达到100米以上。新开凿管井投资高达10万元左右，因此延长管井使用寿命，节约新建投资，提高经济效益是我们应探讨的问题，要达到延长管井使用寿命的目标，管井的设计要科学合理、施工要质量优良、管理要使用正确。

2 管井的一般构造

管井是垂直安装在地下的取水构筑物，是地下水取水构筑物中采用最广泛的一种形式，管井是由井室、井壁管、滤水管、填砾、沉降管组成。

井室是用以保护井口免受污染、安放水泵机组以及进行维护管理的场所。

井壁管为井管的不透水部分，目的在于加固井壁，隔离水质不良或水头较低的含水层。

滤水管是安装在取水层中用以集水和保持填砾与含水层的稳定性，是管井的重要组成部分。

沉降管位于管井下部与滤水管相接，用以沉淀偶尔进入井内的细小颗粒和自水中析出的沉淀物。

3 填砾

管井的寿命主要取决于过滤器的寿命，过滤器是由滤水管和填砾组成的。填砾就是在滤水管的外侧人工制造一个渗透性能良好的滤层，同时有选择地允许含水层中一部分细颗粒物质进入井中，在填砾外侧形成良好的天然滤层，既增加了井的产水量，也阻止了大颗粒沙砾进入井中，所以对填砾的成分、砾径、厚度都有严格的要求。

在“供水管井设计、施工及验收规范”（以下简称管井规范）中规定填砾厚度（现一般采用单层填砾）粗砂以上地层为75mm；中、细、粉砂地层为100mm。规定厚度为最小厚度，在管井施工中必须确保。

由于井身倾斜，井管弯曲需要增加填砾计算厚度，以保证最小填砾厚度。管井规范对井身施工质量标准规定100m以内倾斜不超过1度，井深100m以下段每100m不超过1.5度。100m深的井，在井身倾斜1度时，当井管上、下端位于井孔中间时，井管在中部将向一侧弯曲67mm，因此，为避免因井身倾斜造成填砾厚度不均的问题，可在井管上每隔一段设置找中器，但找中器的外径需比井孔直径小30-50mm，由于在井管弯曲产生的侧压力作用下找中器的一部分被挤入地层，为确保最小填砾厚度，需加大钻井孔径以适当增加填砾厚度。

填砾粒径均匀可以提高产水量延长管井寿命

管井规范规定，填砾粒径不均匀系数小于2，在相同粒径情况下填砾具有较大的孔隙率，孔隙大小接近，这样在洗井过程中，天然含水层中的细颗粒可穿过砾石进入井中，随洗井抽水排出井外，天然含水层在接近填砾层的相当厚度范围内形成透水性非常良好的滤层，从而提高了管井的产水量。此外由于孔隙大小接近，天然含水层中运动过来的细颗粒绝大部分从填砾层通过，减少截流，填砾层堵塞缓慢，管井使用寿命就会延长。在以细颗粒为主的含水层中填砾粒径均匀，管井使用寿命延长的效果越明显。

填砾层施工

首先要保证井孔质量，井身圆正、倾斜值符合管井规范要求。选择优质砾石、浑圆度好、洁净的石英砂，砾石必须经过认真、严格筛选符合设计规定的粒径。填砾时应从管井四周均匀地、缓慢地填入，随时测量填入量，严禁在一侧大量倾倒将井管挤向另一侧，造成填砾厚度不均，影响管井使用寿命。

4 滤水管制作

松散地层中管井一般采用金属穿孔管缠丝的滤水管。管井规范要求，缠丝应是无毒、耐腐蚀、抗拉强度大的线材，断面形状以梯形或三角形为宜，缠丝不得松动，缠丝的间距偏差应小于设计丝距的±20%，以保证滤水管的孔隙率，现行的缠丝主要有镀锌铁丝、低碳钢塑料涂层缠丝、不锈钢丝等几种。

滤水管常受到水流侵蚀、微生物侵蚀、化学腐蚀、电化腐蚀等几种腐蚀。

化学腐蚀、电化腐蚀是金属滤水层最主要的腐蚀，而缠丝又是抗腐蚀能力最弱的部分。

镀锌铁丝作为缠丝在缠绕过程中在滤水管的垫筋处产生弯折呈多边形，在弯折处半径比较小，弯曲变形大，镀锌层可能出现张开裂隙，内径及两侧产生挤压可能出现镀锌层与铁芯脱离，使铁芯失去保护，在电化腐蚀中铁丝中的铁成为电极电位较大的阳极被腐蚀，缠丝铁被消耗掉。在化学腐蚀下由于生锈使铁丝变粗，减小缠丝间隙，阻碍进水，直至强度丧失，造成管井涌砂。采用镀锌铁丝的管井寿命多在10年左右。

低碳钢塑料涂层缠丝、不锈钢丝具有较强的抗腐蚀性能，是较适宜的缠丝种类。

5 管井运行维护管理

为了让管井最大限度的发挥作用，有效地延长管井使用寿命，在成井施工抽水实验后即已确定了该井的最大产水量，管井使用时根据动、静水位情况合理匹配扬水机组，严格控制开采水量，不要超过试验最大产水量值。不产生过量的进水流速，即在安全的进水流速下进行生产，所谓安全流速即在管井使用过程中保证不使含水层中的细颗粒流进井内，如果进水流速过高将带动含水层中的细颗粒使这些细颗粒停留在过滤器附近的含水层并堵塞填砾，过滤器被堵塞后将更增加摩阻损失与进水流速。进水流速增加后将带动较大颗粒使过滤器的堵塞更加严重，如此互为因果，造成管井损坏。当管井出水量不能满足用水需求时，可另建新井或开发其它水源。

管井不应长期停用，管井长期停用会使井内水质变坏，缠丝腐蚀严重或结垢堵塞滤水管使管井报废，尤其是硬度高、含铁多水质影响更为严重。铁路给水站设有备用管井水源的应定期轮换使用或每周运行一次。

对受微生物、有机铁等堵塞的管井，应定期进行清洗，恢复管井出水量，延长管井使用寿命。

建立管井运行台帐，详细记录扬水机组规格型号、运行电压、电流、压力、出水量、管井静水位及水质变化情况。

总之，管井作为铁路沿线生活站的供水水源，通过管井成井工艺的规范控制和正确的使用管理实现延长管井使用寿命，是保证铁路运输不间断供水，稳定职工情绪，提高经济效益的有效途径之一。