管井施工及運(yùn)行管理對(duì)其壽命的影響

王　艷

摘要：文章針對(duì)鐵路供水水源現(xiàn)狀和特點(diǎn)，闡述了管井施工及運(yùn)行維護(hù)對(duì)其壽命存在的影響，延長(zhǎng)管井使用壽命的經(jīng)濟(jì)效益和必要性；總結(jié)了通過填礫、填礫粒徑均勻性、填礫層施工、濾水管制作、管井運(yùn)行維護(hù)管理五個(gè)方面均可以適當(dāng)延長(zhǎng)管井使用壽命。

主題詞：管井施工；運(yùn)行維護(hù)；壽命影響

1 延長(zhǎng)管井使用壽命的意義

鐵路供水的特點(diǎn)是點(diǎn)多線長(zhǎng)，沿線生活給水站供水水源多為取地下水，哈爾濱房產(chǎn)建筑段所轄：哈長(zhǎng)線、濱洲線、拉濱線、濱綏線、綏佳線、北黑線、齊北線，現(xiàn)運(yùn)行管井達(dá)70眼，隨著開采量的增加，淺層地下水逐漸減少，管井靜水位逐年下降，新開鑿管井的深度不斷加大，井深大多超過70米，北安、克山地區(qū)須達(dá)到100米以上。新開鑿管井投資高達(dá)10萬元左右，因此延長(zhǎng)管井使用壽命，節(jié)約新建投資，提高經(jīng)濟(jì)效益是我們應(yīng)探討的問題，要達(dá)到延長(zhǎng)管井使用壽命的目標(biāo)，管井的設(shè)計(jì)要科學(xué)合理、施工要質(zhì)量?jī)?yōu)良、管理要使用正確。

2 管井的一般構(gòu)造

管井是垂直安裝在地下的取水構(gòu)筑物，是地下水取水構(gòu)筑物中采用最廣泛的一種形式，管井是由井室、井壁管、濾水管、填礫、沉降管組成。

井室是用以保護(hù)井口免受污染、安放水泵機(jī)組以及進(jìn)行維護(hù)管理的場(chǎng)所。

井壁管為井管的不透水部分，目的在于加固井壁，隔離水質(zhì)不良或水頭較低的含水層。

濾水管是安裝在取水層中用以集水和保持填礫與含水層的穩(wěn)定性，是管井的重要組成部分。

沉降管位于管井下部與濾水管相接，用以沉淀偶爾進(jìn)入井內(nèi)的細(xì)小顆粒和自水中析出的沉淀物。

3 填礫

管井的壽命主要取決于過濾器的壽命，過濾器是由濾水管和填礫組成的。填礫就是在濾水管的外側(cè)人工制造一個(gè)滲透性能良好的濾層，同時(shí)有選擇地允許含水層中一部分細(xì)顆粒物質(zhì)進(jìn)入井中，在填礫外側(cè)形成良好的天然濾層，既增加了井的產(chǎn)水量，也阻止了大顆粒沙礫進(jìn)入井中，所以對(duì)填礫的成分、礫徑、厚度都有嚴(yán)格的要求。

在“供水管井設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收規(guī)范”（以下簡(jiǎn)稱管井規(guī)范）中規(guī)定填礫厚度（現(xiàn)一般采用單層填礫）粗砂以上地層為75mm；中、細(xì)、粉砂地層為100mm。規(guī)定厚度為最小厚度，在管井施工中必須確保。

由于井身傾斜，井管彎曲需要增加填礫計(jì)算厚度，以保證最小填礫厚度。管井規(guī)范對(duì)井身施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定100m以內(nèi)傾斜不超過1度，井深100m以下段每100m不超過1.5度。100m深的井，在井身傾斜1度時(shí)，當(dāng)井管上、下端位于井孔中間時(shí)，井管在中部將向一側(cè)彎曲67mm，因此，為避免因井身傾斜造成填礫厚度不均的問題，可在井管上每隔一段設(shè)置找中器，但找中器的外徑需比井孔直徑小30-50mm，由于在井管彎曲產(chǎn)生的側(cè)壓力作用下找中器的一部分被擠入地層，為確保最小填礫厚度，需加大鉆井孔徑以適當(dāng)增加填礫厚度。

填礫粒徑均勻可以提高產(chǎn)水量延長(zhǎng)管井壽命

管井規(guī)范規(guī)定，填礫粒徑不均勻系數(shù)小于2，在相同粒徑情況下填礫具有較大的孔隙率，孔隙大小接近，這樣在洗井過程中，天然含水層中的細(xì)顆粒可穿過礫石進(jìn)入井中，隨洗井抽水排出井外，天然含水層在接近填礫層的相當(dāng)厚度范圍內(nèi)形成透水性非常良好的濾層，從而提高了管井的產(chǎn)水量。此外由于孔隙大小接近，天然含水層中運(yùn)動(dòng)過來的細(xì)顆粒絕大部分從填礫層通過，減少截流，填礫層堵塞緩慢，管井使用壽命就會(huì)延長(zhǎng)。在以細(xì)顆粒為主的含水層中填礫粒徑均勻，管井使用壽命延長(zhǎng)的效果越明顯。

填礫層施工

首先要保證井孔質(zhì)量，井身圓正、傾斜值符合管井規(guī)范要求。選擇優(yōu)質(zhì)礫石、渾圓度好、潔凈的石英砂，礫石必須經(jīng)過認(rèn)真、嚴(yán)格篩選符合設(shè)計(jì)規(guī)定的粒徑。填礫時(shí)應(yīng)從管井四周均勻地、緩慢地填入，隨時(shí)測(cè)量填入量，嚴(yán)禁在一側(cè)大量?jī)A倒將井管擠向另一側(cè)，造成填礫厚度不均，影響管井使用壽命。

4 濾水管制作

松散地層中管井一般采用金屬穿孔管纏絲的濾水管。管井規(guī)范要求，纏絲應(yīng)是無毒、耐腐蝕、抗拉強(qiáng)度大的線材，斷面形狀以梯形或三角形為宜，纏絲不得松動(dòng)，纏絲的間距偏差應(yīng)小于設(shè)計(jì)絲距的±20%，以保證濾水管的孔隙率，現(xiàn)行的纏絲主要有鍍鋅鐵絲、低碳鋼塑料涂層纏絲、不銹鋼絲等幾種。

濾水管常受到水流侵蝕、微生物侵蝕、化學(xué)腐蝕、電化腐蝕等幾種腐蝕。

化學(xué)腐蝕、電化腐蝕是金屬濾水層最主要的腐蝕，而纏絲又是抗腐蝕能力最弱的部分。

鍍鋅鐵絲作為纏絲在纏繞過程中在濾水管的墊筋處產(chǎn)生彎折呈多邊形，在彎折處半徑比較小，彎曲變形大，鍍鋅層可能出現(xiàn)張開裂隙，內(nèi)徑及兩側(cè)產(chǎn)生擠壓可能出現(xiàn)鍍鋅層與鐵芯脫離，使鐵芯失去保護(hù)，在電化腐蝕中鐵絲中的鐵成為電極電位較大的陽極被腐蝕，纏絲鐵被消耗掉。在化學(xué)腐蝕下由于生銹使鐵絲變粗，減小纏絲間隙，阻礙進(jìn)水，直至強(qiáng)度喪失，造成管井涌砂。采用鍍鋅鐵絲的管井壽命多在10年左右。

低碳鋼塑料涂層纏絲、不銹鋼絲具有較強(qiáng)的抗腐蝕性能，是較適宜的纏絲種類。

5 管井運(yùn)行維護(hù)管理

為了讓管井最大限度的發(fā)揮作用，有效地延長(zhǎng)管井使用壽命，在成井施工抽水實(shí)驗(yàn)后即已確定了該井的最大產(chǎn)水量，管井使用時(shí)根據(jù)動(dòng)、靜水位情況合理匹配揚(yáng)水機(jī)組，嚴(yán)格控制開采水量，不要超過試驗(yàn)最大產(chǎn)水量值。不產(chǎn)生過量的進(jìn)水流速，即在安全的進(jìn)水流速下進(jìn)行生產(chǎn)，所謂安全流速即在管井使用過程中保證不使含水層中的細(xì)顆粒流進(jìn)井內(nèi)，如果進(jìn)水流速過高將帶動(dòng)含水層中的細(xì)顆粒使這些細(xì)顆粒停留在過濾器附近的含水層并堵塞填礫，過濾器被堵塞后將更增加摩阻損失與進(jìn)水流速。進(jìn)水流速增加后將帶動(dòng)較大顆粒使過濾器的堵塞更加嚴(yán)重，如此互為因果，造成管井損壞。當(dāng)管井出水量不能滿足用水需求時(shí)，可另建新井或開發(fā)其它水源。

管井不應(yīng)長(zhǎng)期停用，管井長(zhǎng)期停用會(huì)使井內(nèi)水質(zhì)變壞，纏絲腐蝕嚴(yán)重或結(jié)垢堵塞濾水管使管井報(bào)廢，尤其是硬度高、含鐵多水質(zhì)影響更為嚴(yán)重。鐵路給水站設(shè)有備用管井水源的應(yīng)定期輪換使用或每周運(yùn)行一次。

對(duì)受微生物、有機(jī)鐵等堵塞的管井，應(yīng)定期進(jìn)行清洗，恢復(fù)管井出水量，延長(zhǎng)管井使用壽命。

建立管井運(yùn)行臺(tái)帳，詳細(xì)記錄揚(yáng)水機(jī)組規(guī)格型號(hào)、運(yùn)行電壓、電流、壓力、出水量、管井靜水位及水質(zhì)變化情況。

總之，管井作為鐵路沿線生活站的供水水源，通過管井成井工藝的規(guī)范控制和正確的使用管理實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)管井使用壽命，是保證鐵路運(yùn)輸不間斷供水，穩(wěn)定職工情緒，提高經(jīng)濟(jì)效益的有效途徑之一。