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水泥井管的工程設計
2016.12.01
管井的施工包括鉆井、井管安裝、填礫、洗井等工作,井管安裝是其中比較重要的工序。
水泥井管適用于井深小于100m的淺管井,一般井壁管不加構造鋼筋,單節長1m,井管外徑300~500mm,壁厚30~50mm。
正常運行工況下,井管受自重及其上部井管重量產生的壓力,水及土的側壓力。
根據前述井管受力狀態分析,分別選取井管三種工況進行設計:(1)井管安裝;(2)正常工作狀態;(3)洗井。三川工況的最不利位置均發生在井底。當內水壓力較大時可能產生周向拉應力,且以井內壁處為最大;而井徑方向始終為壓應力。工況(2)井徑及周向均產生壓應力,且以井內壁處為最大。
在進行設計時,應分別計算三種工況最不利位置處應力,然后對照混凝土強度等級標準選定井管生產混凝土強度并確定其級配。下面以一簡例說明:
某工程設計井管內徑400mm,外徑480mm,井深100m,地下水埋深20~30m,正常工作時,最大降深20m。砂土含水層,側壓力系數0.3。經計算,工況(1)自重產生的壓應力為3.0MPa,工況(3)下產生的周向拉應力為0.69MPa,工況(3)下產生的周向壓應力為4.6MPa。對照混凝土強度設計值,應選取C15混凝土。
通過結構分析和工程實例可得出如下結論:
1. 水泥井管鉛直方向為軸心受壓構件。
2. 當井壁外側大于內側壓力時,井壁上任一點均受到沿井周方向和井徑方向的壓應力。
3. 當井壁內側壓力大于外側壓力達到一定程度時,井壁將受到沿井周方向的拉應力,且以內側表面最大。
根據不同井管、鉆井設備的不同,井管的安裝也有其他不同的安裝方法。

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