李娟

（彬縣農(nóng)村供水管理總站 陜西 彬縣 713500）

1 區(qū)域井灌情況介紹

陜西省地處西北干旱半干旱地區(qū)，總土地面積20.6萬(wàn)km2，水利設(shè)施面積146萬(wàn)hm2，有效灌溉面積137萬(wàn)hm2，旱災(zāi)是多發(fā)災(zāi)害。20世紀(jì)70年代后，機(jī)井建設(shè)被納入國(guó)家計(jì)劃，機(jī)井建設(shè)取得了很大成就，80年代后農(nóng)民自籌資金建設(shè)機(jī)井又形成了一次高潮，據(jù)1995年統(tǒng)計(jì)，全省共有機(jī)井14.9萬(wàn)眼，配套機(jī)井13.7萬(wàn)眼，年提取地下水量206萬(wàn)m3，發(fā)展井灌面積49萬(wàn)hm2，井灌面積占全省有效灌溉面積的35.7%。機(jī)井的建設(shè)對(duì)于改善灌區(qū)農(nóng)民的生產(chǎn)生活條件，抵御干旱災(zāi)害都發(fā)揮著重要作用。因此，機(jī)井的設(shè)計(jì)、施工將從根本上決定灌區(qū)井群的運(yùn)行情況，所以本文就機(jī)井（管井）的設(shè)計(jì)、施工簡(jiǎn)要做一些分析。

2 管井介紹

2.1 基本介紹

管井是一種直徑較小，深度較大，井壁用各種管材加固的管型，因其通常用水井鉆機(jī)施工，水泵抽水，習(xí)慣稱之為機(jī)井。它作為地下水利用的常見(jiàn)集水建筑物，被普遍運(yùn)用于井灌地區(qū)。管井的直徑多為200mm～300mm，深度一般為 100m～300m。本文將主要介紹開(kāi)采潛水含水層中的地下水的管井設(shè)計(jì)的一般方法。

2.2 管井的基本結(jié)構(gòu)形式

由于各地區(qū)水文地質(zhì)條件的不同，當(dāng)?shù)毓芫男问娇赡芤灿兴煌浣Y(jié)構(gòu)主要可分為以下4個(gè)部分：井頭、井身、進(jìn)水部分、沉砂管。

（1）井頭。管井接近地表的一部分為井頭。它大多情況下與機(jī)電設(shè)備如水泵連接在一起，所以設(shè)計(jì)時(shí)因注意其的堅(jiān)固和穩(wěn)定，以及與水泵連接的問(wèn)題。并且，井頭還應(yīng)該能夠防止雜物和污水進(jìn)入，應(yīng)該有相應(yīng)的保護(hù)措施。

（2）井身。井頭以下至進(jìn)水部分這一段為井身。因其不進(jìn)水，一般需要采用比較的密實(shí)的井壁材料進(jìn)行加固，以避開(kāi)其他地層和繁殖坍塌；并且要求安裝豎直。

（3）進(jìn)水部分。它是管井最重要的組成部分，主要用來(lái)集取含水層中的地下水。一般都需要安裝濾水管，而濾水管因含水層條件的不同而多種多樣，它的設(shè)計(jì)是井管設(shè)計(jì)的核心。

（4）沉砂管。主要是用來(lái)在管井運(yùn)行中，使帶進(jìn)的沙粒沉淀在管內(nèi)。根據(jù)含水層顆粒條件的不同，深度有所不同。

3 管井的設(shè)計(jì)

3.1 井管的材質(zhì)和連接

管材根據(jù)管材可分為金屬管材和非金屬管材。非金屬管材中，混凝土管和石棉水泥管是當(dāng)前采用最多的非金屬管材，具有制作方便、造價(jià)低、耐腐蝕等特點(diǎn)，但是強(qiáng)度偏低，施工比較復(fù)雜，施工質(zhì)量難以保證。鋼管和鑄鐵管也是比較常見(jiàn)的管材，具有更標(biāo)準(zhǔn)、重量輕、安裝方便等特點(diǎn)，但是造價(jià)較高?？筛鶕?jù)具體條件和用途加以選擇。

各段井壁管（或進(jìn)水管）是在施工過(guò)程中按照一定順序下到井孔中去的。其連接質(zhì)量將直接影響成井的質(zhì)量。因管材不同，其連接可分為幾種：管箍絲扣連接、焊接、粘結(jié)等幾種形式。管箍絲扣連接一般用多用于金屬管材，特別是鑄鐵管多采用此法，具有連接方法簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，但抗拉強(qiáng)度比較小。焊接也用于金屬管，也可用于混凝土管、石棉水泥管等。粘結(jié)一般是通過(guò)使用瀝青或者樹(shù)脂對(duì)非金屬管材進(jìn)行連接，造價(jià)便宜，透水性能好。可根據(jù)需要選擇材質(zhì)和規(guī)格。

3.2 濾水管的設(shè)計(jì)

濾水管可分為填礫和不填礫兩類，因天然砂礫石具有良好的濾水性能，此次主要闡述砂礫濾水管的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的基本要求是：①能有效防止涌砂；②較大的進(jìn)水面積和較小的進(jìn)水阻力；③具有防堵、抗銹蝕、合理的強(qiáng)度和耐久性等等。

（1）先采取砂樣，再根據(jù)砂樣的顆粒組成和粒徑，來(lái)確定濾料粒徑。采取砂樣后，根據(jù)含水層顆粒大小和均勻系數(shù)來(lái)確定含水層的標(biāo)準(zhǔn)顆粒粒徑，然后再乘以倍比系數(shù)（濾含比，一般為5～7），得到相應(yīng)于此含水層的濾料標(biāo)準(zhǔn)顆粒粒徑。

（2）由于對(duì)濾料圍填厚度的確定，需要考慮到井下的復(fù)雜情況和施工圍填的困難，所以不能夠過(guò)薄，否則會(huì)出現(xiàn)疏密不均、厚度不一，造成涌砂；當(dāng)然也不能過(guò)厚，要不會(huì)造成不必要的浪費(fèi)，使得洗井困難。一般厚度為100mm～150mm，為增大濾水量也可適當(dāng)加厚。對(duì)于粉細(xì)砂的含水層，建議選取150mm～200mm；對(duì)于粗砂含水層，即按照一般情況選取100mm～150mm。

表1 石棉水泥井灌規(guī)格表

（3）因?yàn)榍蛐螢V料所形成的孔隙直徑較其他形狀的濾料大一些，孔隙率高，所以透水性能相對(duì)好一些。故在一般的生產(chǎn)中，應(yīng)盡量選取磨圓度高的礫石和卵石，不宜采用碎石和石屑。這也是施工中需要注意的地方，應(yīng)避免施工隊(duì)偷工減料，采用碎石代替砂礫石做濾料。

（4）穿孔式骨架管因其進(jìn)水面積無(wú)法改變，而提高開(kāi)孔率會(huì)降低強(qiáng)度，所以在生產(chǎn)中很少使用。目前多采用纏絲縫式濾水管的形式，其縫隙率一般可高達(dá)30%以上，透水性能較好，通常開(kāi)孔率為15%就能滿足要求。

（5）最后，還應(yīng)注意濾料圍填時(shí)的圍填高度。通常情況下，砂礫濾水管上端需要多填8m的濾料，下端需要多填2m的濾料，才能保證施工中濾料圍填的質(zhì)量。

4 管井施工

井孔鉆進(jìn)的常見(jiàn)方法主要有沖擊鉆進(jìn)和回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。沖擊鉆進(jìn)是通過(guò)鉆頭在井孔上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，依靠自重使巖層破壞松動(dòng)，并逐步加深的過(guò)程?；剞D(zhuǎn)鉆進(jìn)是使鉆頭在一定的鉆壓下在孔底回轉(zhuǎn)，切削、磨碎孔底巖層而形成井孔。在井孔鉆進(jìn)施工中，其鉆進(jìn)參數(shù)的選取應(yīng)在通常的技術(shù)規(guī)程下，結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況做小幅度調(diào)整。

井孔鉆進(jìn)完成后，需對(duì)井下含水層的位置作比較準(zhǔn)確的判斷，通常是通過(guò)電法測(cè)井來(lái)判斷井孔內(nèi)含水層的位置和厚度。通過(guò)視電阻率原理來(lái)進(jìn)行測(cè)量，視電阻率越大，說(shuō)明地層顆粒越粗，含水量越大，反之說(shuō)明地層密實(shí)，含水量小。

井管安裝。這是施工中的關(guān)鍵工序。若選定的井壁管為混凝土管，為保證下管豎直，一般采用鉆桿托盤法下管；若采用的是金屬井管則一般選用懸吊下管法，該法具有速度快、施工安全、且能有效保證豎直的特點(diǎn)。

管外圍填時(shí)需要注意以下幾點(diǎn)：①保證圍填礫石的質(zhì)量良好，要求磨圓度高、不含雜質(zhì)；②在數(shù)量上一般要求有10%～15%的富余，以防施工中意外情況；③圍填高度應(yīng)該在含水層以上5m～10m；④填礫時(shí)，應(yīng)從四周均與填礫，并經(jīng)常測(cè)量，不能中途停歇等等。

在圍填完成后，應(yīng)迅速洗井，在濾水管周圍形成良好的反濾層，以便增大出水量。活塞洗井是比較常用的洗井方法，因洗井時(shí)間短、費(fèi)用低、能夠保證質(zhì)量，所以應(yīng)用廣泛。

最后進(jìn)行成井驗(yàn)收。在管井竣工后，要對(duì)其井斜、濾水管位置的偏差、出水量、含砂量等進(jìn)行驗(yàn)收，看是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求，并完成竣工說(shuō)明書的撰寫。

5 結(jié)語(yǔ)

管井是井灌地區(qū)非常常見(jiàn)的取水設(shè)施，具有取水方便靈活，水質(zhì)較好等特點(diǎn)，它的合理設(shè)計(jì)、安全施工、正常運(yùn)行對(duì)于灌區(qū)的糧食生產(chǎn)有著深遠(yuǎn)的意義。在井灌與地面灌兼有的地區(qū)，它除了供灌區(qū)群眾生活生產(chǎn)以外，還能發(fā)揮調(diào)節(jié)地面來(lái)水，適當(dāng)排水防止地面澇災(zāi)和漬災(zāi)的作用。因此管井的設(shè)計(jì)與施工應(yīng)該嚴(yán)格的遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，才能夠保證灌區(qū)井群的良好運(yùn)行。陜西水利