PVC-U管材在滨海地区取水井中的应用

高印辉 孙立宏

（河北省昌黎县水务局 河北 昌黎 066600）

1 滨海地区水质特点

滨海地区地下水多为咸水，水中主要成分(大量、常量元素，水中浓度大于1×10-6mg/kg的成分)与海水相似。昌黎县滨海地区地下水中的阳离子主要有Na+，K+，Ca2+，Mg2+和 Sr2+五种，阴离子有 Cl－，五种，还有以分子形式存在的H3BO3，其总和占水盐分的99.9%。

咸水中的各种盐类对铁管、钢筋砼井管具有强烈的联合腐蚀作用。当取水井管材质不均匀时形成电极电位差，造成电偶腐蚀，腐蚀速度快；若井管有表面泥沙、水垢等屏蔽时，会发生缝隙腐蚀，虽然腐蚀速度较慢，但危害较大；当水中的等离子偏高时，溶解氧的存在加大了对管道的腐蚀作用，易发生孔蚀，腐蚀速度快，危害很大。

2 PVC-U管材的性能特点

PVC-U管材是高强度聚氯乙烯管，由PVC树脂、稳定剂及各类添加剂等，经捏合挤出成型而制成。与目前常用的金属管、砼管等井管管材相比较，其具有以下特点。

（1） 重量轻。由于其相对密度仅约1400kg/m3，可直接降低管材运输费用及施工劳动强度。一般钻孔内泥浆密度约1070kg/m3，依次下管时靠塑料井管自重即可使其顺利下降，不需很大的提吊力，使钻机设备及施工人员劳动强度小、易为轻型钻机和有少数钻工组成的机组所操控和把握，安全可靠。

（2）抗腐蚀能力强，耐久性好。塑料是一种十分稳定的高分子聚合物，几乎不与酸碱盐等化学物质反应，在太阳紫外线照射不到的水中，使用寿命至少50年以上，适用于各种水质的水井，尤其近年来潜水电泵的广泛应用，在水中产生的感应电流加速了传统井管的腐蚀，而PVC-U管材却不受此影响。

（3）水质好。PVC-U管材卫生、无毒、不受土壤和地下水的化学影响、不滋生细菌，不污染水质。另外，管长一般6m/根，单根长度大，井管接头少，减少了因接头不佳出现的错口、漏沙而废井的机会，也避免了井管内水的二次污染。

（4）内壁光滑，摩阻系数小。相同条件下，塑料井管内流体流动动量较砼管高30%以上，可显著提高潜水泵效能。

（5）热涨系数大。其线膨胀系数约5.9×10-5/℃，在低温时耐冲击强度明显降低，因此须避免受强外力作用。

（6）力学性能较差。对钻孔质量要求高，必须保证钻孔铅直，金属管、砼管等在下管过程中如遇钻孔偏斜或轻微受阻，可自重加压通过，而PVC-U管不可受阻加压，否则造成质量事故。回填滤料、粘土时对管壁造成的侧压力必须保持均匀，不得突变。由于其力学性能较差，在填料及抽水过程中易发生井管爆裂挤毁事故，所以在选择管材时可适当选择公称压力值较大的管材。

3 工程实例

3.1 工程基本情况

秦皇岛黄金海岸假日公寓位于昌黎县黄金海岸旅游区，为了节能减排，该公寓采用地温中央空调设备进行采暖、制冷，机组热源采用海水，水温14℃～18℃，地下取水构筑物为管井。经计算机组负荷，需凿六眼井，单井出水量50m3/h。

经地质勘察，地层以细砂、粉质粘土为主，属第四系松散地层：0～13m为黄色细砂，13m～16m为粉质粘土，16m～22m为灰色中砂，22m～25.5m为灰色粉质粘土，25.5m～34.5m为灰色中砂，34.5m～40.5m为灰黑色粉质粘土，40.5m～44.5m为黄色细砂，含贝壳,卵石，44.5m～47.5m为黄色粉质粘土，47.5m～50.5m为黄色细砂，50.5m～51m为浅灰色粉质粘土，未揭穿。确定井深50m/眼，静水位5.2m，动水位8m。

由于取水井均位于海滩，抽取的井水为海水，含有丰富的盐分，对金属类井管具有腐蚀作用，所以决定采用PVC-U管材作为井管材料。

3.2 取水井结构

成孔深度51m，孔径Ф800mm，埋设井管深度51m，材质PVC-U，规格Ф355×8.7mm，公称压力0.63MPa，长度6m/根。

井管分为三部分：井壁管21m，滤水管29m，沉淀管1m。

沉淀管底部安装2.5mm厚钢板预制的底堵。

滤水管管身开孔Ф12mm，孔洞间距6cm，呈梅花形布置。管之间采用无胶圈承插连接，承插口自带螺丝固定，外裹塑料胶带封闭。

沉淀管、滤水管外侧滤水材料由内向外依次为：树棕、尼龙网、竹片、粗砂混合滤料。树棕缠裹PVC管二层，尼龙网规格90目，缠裹树棕二层，竹片缠裹一层。树棕、尼龙网用22#镀锌铁丝与井管捆绑固定，竹片用8#铁丝捆绑固定。混合滤料由粗砂、中砂搅拌而成，粒径变化范围0.2cm～0.4cm，体积比 0.7：0.3。

井壁管段填料由内向外依次为竹片、粘性土。竹片缠裹一层。竹片、井壁管用22#镀锌铁丝与井管捆绑固定。粘性土的作用主要为封闭淡水层，施工时填至地面为止。

3.3 施工工艺及过程

（1）进场准备及泥浆制备：接通临时用电、用水，就近布置滤料、黏土、管材加工场地，挖坑埋设护筒，修简易泥浆池。

SPJ-300回转式汽车钻机开赴就位，井架中心与护筒中心对正，用水平尺检查钻机平台是否水平，人工打入地下锚栓完成井架稳定加固工作。

（2）钻机成孔：钻至井深后进行冲孔换浆，换浆要使孔内泥浆逐渐由稠变稀，不得突变。钻进泥浆密度1200 kg/m3～1400kg/m3，粘度 20s～25s，失水量 15ml/30min～20ml/30min；下管前泥浆密度1050kg/m3，粘度18s。

在钻孔结束后，为防止下入井管时遇阻，须用探孔器下入孔底，证实井壁圆滑、规整，垂直度也较好。探孔器直径较井孔直径小20mm，试孔时如中途遇阻则必须用扩孔器修孔直至探孔器上下通畅。

采用电测井仪进行探测，测量每米井深位置其电阻值，含水量丰富的砂层其电阻值较大。据测井曲线图可以判断含水量丰富的砂层埋深位置，从而决定滤水管埋深及滤料封填深度。

（3）井管加工：用直尺、铅笔在管身划出纵线后用手电钻钻孔，孔径Ф12mm，孔洞间距6cm，呈梅花形布置。完成钻孔后，管身缠裹树棕2层，22#铁丝捆绑固定；再缠裹90目尼龙网2层，22#铁丝捆绑固定。

最底部沉淀管端口安装2.5mm厚钢板预制的封底塞，底堵呈圆桶状，内径Ф355，管端插入底堵后用螺丝固定，接口外裹塑料胶带封闭。

（4）安装井管：首先用铁管搭设井字架（60cm×60cm），8#铁丝绑扎牢固，井字架水平放置于护筒上，中心对齐。首先吊起安装有封底塞的沉淀管，大致对正井字架后悬空停止，两侧人工将8#铁丝一端分别与底堵下预先焊接的铁件固定，8#铁丝绕过井字架铁管后，两侧的工人拉紧铁丝配合起重机将沉淀管徐徐放入井孔。同时，其他工人迅速用8#铁丝将竹片纵向捆绑在管壁上，竹片共四片，均匀布置在滤水管外围。

第一根管下放至适宜深度，解开管端绳套，继续吊起滤水管，指挥人员指挥管口对齐，工人迅速在母口内壁及子口外壁刷给水管材专用胶后，指挥起重机进行管道承插连接，接口段用手电钻沿管周长均布钻孔5个，自攻螺丝拧紧，螺丝长度17mm（管壁厚8.7mm,如果螺丝过长，随之伸入井内过长，以后将影响水泵安放），最后在接口处缠裹塑料胶带3层，以防止从承插口向井内进细砂。随之工人继续绑扎竹片。

以后井管安装工序同上述。埋设井管过程中，2名指挥人员从两个垂直的角度观察指挥，使井管垂直放入钻孔内。在放入井壁管时，继续连续绑扎竹片，目的是增强管体整体性、刚性。最后，用无齿锯切割掉井口外露部分井壁管，留外露管高度40cm。

（5）封井填料：埋设井管完成后立即实施，填料由四个方位均匀填入井壁外围。过程中，2名指挥人员从两个垂直的角度观察指挥，避免井管受到挤压偏斜，并随时测量填料深度，核对数量。

（6）抽水洗井：最初用小流量喷灌机抽水洗井，由于泥浆作用地层未完全打开，井内水位会急剧下降，管内产生负压，将引起塑料管道爆裂，因此需及时观察水位变化。当水位降落过大时，立即向井内回灌清水，以避免负压过大。约5h后水质渐清，水位降落无大的变化，改用潜水泵（8NQ50—25）进行抽水。

（7）水质检测：采取清水样500ml，送昌黎县卫生防疫站对浑浊度、含盐量等指标进行检测。

3.4 工程效果

按以上所述施工方法工艺在秦皇岛黄金海岸假日公寓连续实施了六眼取水井，均取得了成功，化验指标均一次性合格。工程自2007年春季运行以来，状况良好，取得了很好的运行效果。

4 结论与建议

（1）PVC-U管材成井关键在于井管安装、封井填料、抽水洗井三个环节，施工时需要重点控制。

（2）PVC-U管材在黄金海岸50m深的取水井中应用成功，对于在深井中的应用需进一步探讨、尝试。

（3）从已获得的经验分析，PVC-U管材代替传统金属、钢筋砼管材应用于浅井等工程中是可行的，并且在严格的操作和要求下，具有安全性、可靠性。

（4）PVC-U管材与传统管井材质相比较，具有多种优点，值得推广应用。陕西水利

[1]《供水管井技术规范》（GB50296—99）

[2]《机井技术规范》（sl256—2000）

[3]《供水水文地质钻探与凿井操作规程》（CJJ13-87）