PVCU管成井技术规范修订.docx
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PVCU管成井技术规范修订
《PVC-U管成井技术规范》（修订）
河南省地方标准编制说明
一、编制的目的和意义
PVC-U管是一种新型的成井管材，可广泛应用于城镇生活与工业供水管井、农村饮水安全与灌溉管井、浅层地热能开发热源井（水源热泵系统）、地下水监测管井等领域。
与传统金属井管相比，具有不腐蚀结垢、对水质无污染、质量轻、工人劳动强度低、使用寿命长等优点。
PVC-U塑料成井管材在国外已基本得到广泛推广和应用。
目前，国内很多供水管井施工单位由于不了解PVC-U管的特性和成井关键工艺，在使用PVC-U管时经常出现井管下入困难和井管爆裂事故，严重阻碍了PVC-U管的推广应用。
成功解决PVC-U管的成井工艺，是PVC-U管推广应用的前提。
2009年河南省地方标准《PVC-U管成井技术规范》（DB41/T597-2009）发布实施。
该标准为PVC-U管在水井工程中应用提供了技术参考，避免因成井技术参数不合理造成PVC-U管成井失败，为其在水井中应用提供了技术保障。
随着PVC-U管在不同类型水井中的应用范围逐渐拓宽、标准中引用的相关标准的修订、相关成井技术参数的完善等，有必要对原标准进行修订，进一步完善标准条款。
该标准的修订对进一步拓宽PVC-U管成井的应用范围、推广应用新型PVC-U成井管材具有积极意义。
二、任务来源及编制原则和依据
（一）任务来源
根据《河南省质量技术监督局关于征集2017年度河南省地方标准制修订项目的通知》（豫质监标发〔2016〕203号）文件精神，河南省地质矿产勘查开发局第二地质环境调查院于2016年11月立项申请了《PVC-U管成井技术规范》（DB41/T597—2009）的修订工作。
2017年8月11日，《河南省质量技术监督局关于下达2017年第三批河南省地方标准制修订计划的通知》（豫质监标发〔2017〕263号）文件批准了该标准的修订，计划编号：
20173220090，由河南省地质矿产勘查开发局第二地质环境调查院负责该标准的修订工作。
（二）编制原则和依据
《PVC-U管成井技术规范》（修订）以GB/T1.1-2009《标准化工作导则第1部分：
标准的结构和编写》及有关国家标准、行业标准为准则，以促进PVC-U供水管井的推广应用为主要指导思想，力求简单、明了的使未从事过PVC-U供水管井设计和施工的人员理解其中的关键技术点，保证PVC-U管在水文水井成井施工过程中的安全性。
河南省地方标准《PVC-U管成井技术规范》的编制主要依据现行有关供水管井的施工技术规范并根据PVC-U管的特性加以调整和修改。
在本标准的修订过程中，参阅了PVC-U管供水管井成井相关成果报告以及公开发表的论文，调研了以往工程应用情况，并进行了PVC-U管安全成井的理论计算和设计、PVC-U供水管井施工中事故的预防和处理措施总结。
三、编制过程
2017年8月，根据项目批复文件，河南省地质矿产勘查开发局第二地质环境调查院作为项目承担单位，选择探矿工程、水文地质、环境地质、地质矿产等相关专业技术人员，成立标准起草小组。
2017年9月至12月，标准起草小组进行了原标准引用标准更新情况的查询，并结合PVC-U管成井、水文水井钻进等方面开展了国内文献收集、相关国家标准、行业标准、地方标准的收集工作，并分析了以往PVC-U管成井工程案例，初步确定了《PVC-U管成井技术规范》（修订）的主要任务和大纲。
2018年1月至2月，标准起草小组在广泛调研和资料收集的基础上，结合当前国家水文水井发展趋势和水井管材选择情况，在考虑实际工作可操作的基础上，完成了初稿的编制。
2018年3月至5月，标准起草小组在河南省范围内的地勘单位、水井建设单位征集了意见，在总结各方意见的基础上，对标准文本进行了进一步修改和完善，形成征求意见稿。
四、主要内容的确定
（一）编制原则
河南省地方标准《PVC-U管成井技术规范》（修订）以GB/T1.1-2009《标准化工作导则第1部分：
标准的结构和编写》及有关国家标准、行业标准为准则，以促进PVC-U供水管井的推广应用为主要指导思想，力求简单、明了的使未从事过PVC-U供水管井设计和施工的人员理解其中的关键技术点，保证PVC-U管在施工过程中的安全性。
本标准在编制过程中主要参考了以下标准：
GB50296管井技术规范
GB50366地源热泵系统工程技术规范
CJ/T308水井用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材
DZ/T0148水文水井地质钻探规程
DZ/T0270地下水监测井建设规范
（二）主要内容
本标准规定了PVC-U供水管井施工各个阶段的技术要点，主要包括：
术语和定义、PVC-U供水管井的设计、PVC-U供水管井的施工、常见成井事故及处理措施、PVC-U供水管井的验收等。
（三）主要内容的确定
1.术语和定义
标准给出了PVC-U供水管井、PVC-U井壁管、PVC-U过滤管、PVC-U沉淀管、井身结构、过滤器、扶正器、下管、成井工艺等术语和定义。
删除了一些其他标准中已有定义、且不需要在本标准中重申的定义，如水文水井、地下水分层监测井等。
2.PVC-U供水管井的设计和施工
PVC-U管成井安全性分析方面，分别进行了管内外液柱压差对井壁管的压力计算、岩层对PVC-U管产生的压力计算以及PVC-U管的安全性评价。
成井管柱在井内所受外载复杂。
在不同时期（下管过程、投砾过程、洗井抽水开采等过程中）管柱的受力也不同。
在分析和设计中主要考虑基本载荷：
轴向拉力、外挤压力。
管柱设计时按最危险情况考虑。
普通金属井管由于重量大，所以在较深井下管时还需进行抗拉强度（轴向拉力）和极限深度的计算，而PVC-U管由于重量轻，在井内浮力较大，所受的轴向拉力很小。
在浅井和中深井（800m以内）中可以不考虑，但是必须考虑压力的计算和安全防范措施。
管内外液柱压差对井壁管的压力按照公式
（1）计算:
···········
（1）
式中：
P—管内外液柱压差对井管产生的压力（Pa）；
H—管外液柱高度（m）；
h—管内液柱高度（m）；
ρ1、ρ2—管内外液体密度（kg/m3）。
以井深为400m的PVC-U塑料井管供水管井的下管过程为例，井管内外不同液柱高度时井管所受的压力见表1。
表1400m深井管内不同液柱高度时所受的压力
井管内液柱高度（m）
50
100
150
200
250
300
350
400
井管内液柱降深（m）
350
300
250
200
150
100
50
0
井管所受压力值（MPa）
3.85
3.3
2.75
2.2
1.65
1.1
0.55
0
从表1可以看出：
在下管过程中PVC-U管内外液面差越大，其井管所受到的外压力则越大，反之则越小，管内外液面差与管壁所受压力呈线性关系。
所以，在下管时尽可能通过一系列技术措施减小其液面差，保证井管承受压力在其限值内，采用管内外液面基本一致的“平衡法”下管最为安全。
粘土层由于变形产生侧压力。
当洗井和抽水时，管内水位下降时，该井段将受到地层粘土的侧压力，此时井内将产生负压。
最大压力在下部，按公式
（2）计算：
························
（2）
式中：
P—粘土层对井管外壁压力（Pa）；
ui—第i段侧向压力系数，i=1，2，...n，亚粘土：
u=0.1，砂质粘土：
u=0.3，砂：
u=0.4；
ρi—第i段粘土的密度（kg/m3，一般粘土为1800kg/m3）；
g—重力加速度（9.8m/s2）；
Hi—第i段井管计算断面所在的深度（m），i=1，2，...n。
对于一般供水管井在洗井或抽水时，管外已经投完砾料，管柱外围不和岩层接触，所以，此时按砂的侧向压力系数0.4和砾料的密度（1750kg/m3）进行近似压力计算，即：
P=1.17×104×H（Pa）,由公式
（2）可以看出:
下管投完砾料后砾料对井管产生的压力呈线性关系，其中井管下部承受压力最大，上部最小。
表2是PVC-U管在投完砾料洗井抽水时，管壁在水位下降井段所受的压力值。
表2PVC-U管在洗井抽水时所受压力值
抽水时
液面降深（m）
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
压力（Mpa）
0.117
0.234
0.351
0.468
0.585
0.702
0.819
0.936
1.053
1.17
通过上述计算和分析，PVC-U管在下管、投砾和洗井抽水（开采）三个过程中最为危险，其安全系数最小。
但是，在理论计算和研究基础上，结合PVC-U管材料的特性，可以采取必要的技术措施，尽可能减少井管内外的压力差，避免过大负压产生和对井管的局部冲击。
只要控制好成井工艺，严格技术规程，PVC-U管是可以满足一定深度范围内的成井要求，标准中不同管径的PVC-U管推荐成井深度是根据计算和工程经验总结得出。
PVC-U供水管井的设计和施工两章内容是在PVC-U管成井工程实践、国内外相关文献资料、原标准和现行国家、行业标准基础上编制。
在PVC-U供水管井的设计和施工方面，原标准中相关PVC-U供水管井结构设计和施工条款在实际应用中，可以指导PVC-U管的成井，通过重新核定了原标准引用标准的修订情况，并结合各引用标准新修订情况，更新了本标准条文中对引用条款的描述。
在PVC-U供水管井设计中，通过调研江苏江阴、河北张家口、河北保定等PVC-U井管生产厂家，单根产品定尺长度3m、6m均有相关产品，且可以根据客户需要定制成需要的长度，在本次修订中，删除了原标准中PVC-U过滤器规格中的定尺长度。
在PVC-U供水管井施工中，结合成井工艺要求，增加了测井内容。
在PVC-U供水管井施工中，明确强调了管材的运输和存放。
该项条款是在实际工程经验基础上总结得出，示范井建设中曾出现了因将运输途中局部受到车箱螺栓的多次挤压或冲击而出现内伤的井管下入井内，导致发生井管爆裂事故。
因此，针对PVC-U管强度特性，在成井之前，一定要进行成井管材质量检查，可通过小锤轻轻敲击的方法进行检查，声音异常的井管严禁下入井内。
3.常见成井事故及处理措施
在常见成井事故及处理措施方面，给出了事故处理和预防措施，以便能够指导施工单位提前做好预案，尽量避免事故发生，标准编写过程中重新整理了原标准附录D的内容，并将其作为单独一章。
其中，井管爆裂事故处理措施是项目示范1井发生井管爆裂事故后处理方案以及其他相关工程实例的总结。
PVC-U管成井事故处理措施是参照PVC-U供水管井事故原因和以往供水管井的事故预防措施整理而成。
4.PVC-U供水管井的验收
在PVC-U供水管井的验收方面，结合当前水文水井施工企事业单位在验收方面的意见，增加了PVC-U供水管井验收单，明确了PVC-U供水管井验收中的必要项目，如成井结构、含水层位置、成井深度、静止水位埋深、降深、出水量、水温等项目；项目基本信息，如项目地点、钻进设备、开竣工时间等等，并设计了验收表的样式，将其作为资料性附录，
五、与国家法律法规和强制性标准的关系
本标准符合国家现行法律、法规、规章和强制性国家标准的要求，与现行法律、法规和强制性标准没有冲突。
六、标准实施的建议
建议标准发布后，加强标准的宣传和贯彻执行，并将实施过程中出现的问题和好的改进建议反馈编写组以便进一步对本标准的修订完善。
本标准代替标准为DB41/T597—2009。
2018年5月29日
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