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水泥井管在我国的应用成果及优点分析
时间：2016-10-08|阅读：次
1. 素井壁管的应用
素井壁管的应用在我国已有二十多年的历史，但主要集中在地下水源较充足的地区，孔深一般在120〜180m之间。从运用情况来看，成本虽比钢质井管低廉，但强度与应力有限；每根长2m，下管程序繁杂、施工极为不便，加之设计孔隙率为6%，单井涌水量仅有40t/h左右，尤其在干旱地区，井深一般在200〜280m之间，素井壁管的强度较低，不能适应生产要求。个别井队采用二次下管法，虽然单井成井费用较少，但事故率高，寿命短，总造价仍然不低。
2. 钢筋砼井壁管的推出与应用
钢筋砼井壁管推出以后，大大克服了上述井壁管的严重缺陷，同时也解决了钢管价格高昂的矛盾。其孔隙率已达17%左右，管径相应加大，开孔尺寸随之增加，单井涌水量发生了显著变化。常用井管性能比较见表1。
为使这项科技成果广为效用，我们首先在某打井现场，钻深238m、开孔650mm，其中滤水管长40m、井管直径360mm。井成配套上水后，出水量达到79t/h、降深8m，比其它机井出水量提高一倍，而降深却减少3m。接着我们在不同地区分别试验，小时出水量分别达到72、82、68、70t/h的可喜指标，且降深均在4〜8m之间，远小于以前成井，一眼机井相当于一眼半或两眼的出水量。
3. 无棕过滤的实践
无棕过滤是我们在成井工艺上的大胆尝试，也是打井史上从未有过的新创举。为使这项技术革新取得成功，我们在上述机井施工现场采取了四条措施，一是增大开孔尺寸，由原来450mm增到650〜700mm，人为把滤水厚度由原来5cm增加到10〜15cm终孔后，严格扩孔、破壁、验孔，保证孔径和孔直；二是在井壁管上间隔20〜25m附设一道宽6cm、厚10cm、长120cm扶正器，保证填砾滤料在井壁周围，形成8〜10cm的滤水层；三是保证滤料规格化，要求严格过筛，粒径必须控制在1〜3mm；四是严格采取反循环压水，连续填料，保持填砾的均匀连续性，形成严密的滤水层，防止夹层的形成；从而确保机井“心脏”的完好。五是及时检修生产井管所需的水泥井管模具，保证井管强度与外观质量。这样，大大保证了机井的施工质量加速了这项科技成果的迅速推广。
4. 应用效益
钢筋砼井壁管的应用，极大地拓宽了开挖地下水的市场。经济效益及社会效益都十分可观。依此，特做如下分析。
4.1 单井造价对比
以300m井深为例进行预算，钻井费用如表2。
①300m钻井费用：
（39+47+50+56+62+70）×50=16200元
②滤水管采用40m：
钢筋砼滤水管价为：115×40=4600元
铸铁滤水管造价为：185×40=740元
③井壁管为260m：
钢筋砼井壁管造价为：260×45=11700元
铸铁井壁管造价为：260×165=42900元
④付料费均为1800元（含胶泥滤料）
所以，若采用钢筋砼管时单井费用为：16200+4600+11700+1800=48880元
若采用铸铁管时单井费用为：
16200+7400+42900+1800＝68300元
二者相差19420元
若以钢筋砼井壁管为基数则可节省：
19420÷48880=40%
由此可见，在当地钻一眼铸铁管井相当于一眼半钢筋砼管井。
若采用钢管，其成井费用更高。
以两处分别采用铸铁管和钢筋砼井管的深机井为例，出水量分别为64和62.5t/h，降深分别为6.5和7.1。滤水管均为44m。然而前者成井费用比后者高出42.7%。
4.2 孔隙率对比
钢筋砼滤水管设计孔隙率为17%，而普通砼滤水管孔隙率仅为5%左右。若以等额价格相比（即标准为相同效益时的价格）钢筋砼管与砼管相比二者价格无异。
4.3 涌水量对比
以两处井深同样180m的管井为例，采用无棕过滤的出水量达到82t/h，有棕过滤的出水量仅为40t/h，前者降深6.8m，后者降深14.5m。
经试验结果表明：相同流量时钢筋砼井管的水位降深仅是素砼井管的15.0%〜17.7%；相同降深时，前者是后者出水量的3〜3.35倍。
素井壁管的应用在我国已有二十多年的历史，但主要集中在地下水源较充足的地区，孔深一般在120〜180m之间。从运用情况来看，成本虽比钢质井管低廉，但强度与应力有限；每根长2m，下管程序繁杂、施工极为不便，加之设计孔隙率为6%，单井涌水量仅有40t/h左右，尤其在干旱地区，井深一般在200〜280m之间，素井壁管的强度较低，不能适应生产要求。个别井队采用二次下管法，虽然单井成井费用较少，但事故率高，寿命短，总造价仍然不低。
2. 钢筋砼井壁管的推出与应用
钢筋砼井壁管推出以后，大大克服了上述井壁管的严重缺陷，同时也解决了钢管价格高昂的矛盾。其孔隙率已达17%左右，管径相应加大，开孔尺寸随之增加，单井涌水量发生了显著变化。常用井管性能比较见表1。
表1
| 指标 | 管材种类 | 备注 | ||||
| 名称 | 单位 | 铸铁管 | 钢管 | 砼管 | 钢筋砼管 | |
| 强度指标 | kg/cm2 | 1500 | 3200 | 65 | ||
| 抗压强度 | kg/cm2 | 200/100 | 400/400 | 分子为井壁管，分母为滤水管 | ||
| 单位重量 | kg/m | 60（重） | 49（较重） | 55〜75（重） | ||
| 单价比较 | 9倍以上/11 | 10倍以上/11 | 3/3 |
以砼管单价为单位1，其它管材 单价是砼管的倍数。（井壁管/滤水管） |
||
| 孔隙率 | % | 20〜25 | >30 | 5〜8 | 15〜19 | |
| 可用井深 | m | >400 | >400 | 150 | >300 |
钢筋砼井管截至目前为止，山东省德州市 已成功使用到750m以上。 |
| 使用年限 | 年 | >25 | >20 | >20 |
砼管联结为较结，其余三种为刚性， 故前者抗震、抗井壁变形能力差。 |
|
为使这项科技成果广为效用，我们首先在某打井现场，钻深238m、开孔650mm，其中滤水管长40m、井管直径360mm。井成配套上水后，出水量达到79t/h、降深8m，比其它机井出水量提高一倍，而降深却减少3m。接着我们在不同地区分别试验，小时出水量分别达到72、82、68、70t/h的可喜指标，且降深均在4〜8m之间，远小于以前成井，一眼机井相当于一眼半或两眼的出水量。
3. 无棕过滤的实践
无棕过滤是我们在成井工艺上的大胆尝试，也是打井史上从未有过的新创举。为使这项技术革新取得成功，我们在上述机井施工现场采取了四条措施，一是增大开孔尺寸，由原来450mm增到650〜700mm，人为把滤水厚度由原来5cm增加到10〜15cm终孔后，严格扩孔、破壁、验孔，保证孔径和孔直；二是在井壁管上间隔20〜25m附设一道宽6cm、厚10cm、长120cm扶正器，保证填砾滤料在井壁周围，形成8〜10cm的滤水层；三是保证滤料规格化，要求严格过筛，粒径必须控制在1〜3mm；四是严格采取反循环压水，连续填料，保持填砾的均匀连续性，形成严密的滤水层，防止夹层的形成；从而确保机井“心脏”的完好。五是及时检修生产井管所需的水泥井管模具，保证井管强度与外观质量。这样，大大保证了机井的施工质量加速了这项科技成果的迅速推广。
4. 应用效益
钢筋砼井壁管的应用，极大地拓宽了开挖地下水的市场。经济效益及社会效益都十分可观。依此，特做如下分析。
4.1 单井造价对比
以300m井深为例进行预算，钻井费用如表2。
表2
| 钻深（m） | 单价（元/m） | 钻深（m） | 单价（元/m） |
| 1〜50 | 39 | 151〜200 | 56 |
| 51〜100 | 47 | 201〜250 | 62 |
| 101〜150 | 50 | 251〜300 | 70 |
①300m钻井费用：
（39+47+50+56+62+70）×50=16200元
②滤水管采用40m：
钢筋砼滤水管价为：115×40=4600元
铸铁滤水管造价为：185×40=740元
③井壁管为260m：
钢筋砼井壁管造价为：260×45=11700元
铸铁井壁管造价为：260×165=42900元
④付料费均为1800元（含胶泥滤料）
所以，若采用钢筋砼管时单井费用为：16200+4600+11700+1800=48880元
若采用铸铁管时单井费用为：
16200+7400+42900+1800＝68300元
二者相差19420元
若以钢筋砼井壁管为基数则可节省：
19420÷48880=40%
由此可见，在当地钻一眼铸铁管井相当于一眼半钢筋砼管井。
若采用钢管，其成井费用更高。
以两处分别采用铸铁管和钢筋砼井管的深机井为例，出水量分别为64和62.5t/h，降深分别为6.5和7.1。滤水管均为44m。然而前者成井费用比后者高出42.7%。
4.2 孔隙率对比
钢筋砼滤水管设计孔隙率为17%，而普通砼滤水管孔隙率仅为5%左右。若以等额价格相比（即标准为相同效益时的价格）钢筋砼管与砼管相比二者价格无异。
4.3 涌水量对比
以两处井深同样180m的管井为例，采用无棕过滤的出水量达到82t/h，有棕过滤的出水量仅为40t/h，前者降深6.8m，后者降深14.5m。
经试验结果表明：相同流量时钢筋砼井管的水位降深仅是素砼井管的15.0%〜17.7%；相同降深时，前者是后者出水量的3〜3.35倍。
