2.3. Водопонизительные скважины

Открытые (сообщающиеся с атмосферой) водопонизительные скважины применяются для водопонижения в нескальных грунтах с коэффициентом фильтрации 2 м/сут и более; они применяются также в нескальных грунтах с коэффициентами фильтрации менее 2 м/сут и в скальных, если опытные данные подтверждают эффективность такого применения.

Применяются следующие виды открытых водопонизительных скважин: скважины, оборудованные насосами; сквозные фильтры, с помощью которых подземные воды из всех прорезаемых скважинами водоносных слоев сбрасываются в подземные дренажные галереи; самоизливающиеся скважины с изливом воды через устье; водопоглощающие скважины, с помощью которых подземные воды из осушаемого слоя сбрасываются в другой, лежащий ниже слой.

Скважины, оборудованные насосами (рис.9), применяются в разных условиях. Скважинные насосы используются в основном с погружным электродвигателем или с двигателем, установленным на поверхности, и вертикальным трансмиссионным валом. При необходимости (например при отсутствии электроэнергии) могут быть использованы и другие типы водоподъемников (эрлифты, гидроэлеваторы, поршневые насосы).

Основным конструктивным элементом таких водопонизительных скважин обычно является фильтровая колонна, состоящая из фильтра, отстойника, длина которого принимается 2-5 м, и защитных (надфильтровых) труб, внутри которых, по возможности выше фильтра, размещается насос. Размещение, при необходимости, погружного электродвигателя ниже фильтра возможно лишь при выполнении устройств, обеспечивающих циркуляцию охлаждающей воды вокруг двигателя. Типоразмер фильтровой колонны рекомендуется принимать следующий за минимально допустимым для выбранного насосного агрегата. Зазор между фильтровой колонной и стенками скважины заполняется песчано-гравийной обсыпкой из одного или двух слоев. В бесфильтровых скважинах участок, где устанавливается насос, и выше до поверхности земли закрепляется глухими трубами.

Рис.9. Открытая водопонизительная скважина Рис.10. Сквозной фильтр

1 – колонна водоподъемных труб; 2 – пьезометры; 3 – 1 – перфорированная труба ограждения;

кондуктор; 4 – фильтровая колонна; 5 – направляющие 2 – надфильтровые трубы; 3 – местный песча-

фонари; 6 –отстойник; 7 – насосная установка; 8 – ный грунт; 4 – песчано-гравийная обсыпка;

водоприемное покрытие фильтра; 9 – песчано-гравийная 5 – фильтровые звенья; 6 – переходная муфта;

обсыпка; 10 – муфта; 11 – местный грунт 7 – задвижка

Скважины, оборудованные насосом, должны быть снабжены манометром, задвижкой, обратным клапаном, краном для отбора проб воды и водомерным устройством. В системах водопонизительных скважин, работающих в практически одинаковых гидрогеологических условиях, часть из них (не менее чем одна из десяти скважин) должна быть оборудована пьезометрическими трубами в фильтровой колонне и в затрубном пространстве для замеров уровней воды. Оголовок водопонизительной скважины, проектируемой на срок эксплуатации более 1 года, рекомендуется располагать в заглубленной камере или в наземном павильоне.

Бесперебойность электроснабжения скважинных насосов принимается по II категории. Для насосных скважинных установок следует предусматривать автоматизацию работы оборудования (в зависимости от уровня воды в скважинах) с сигнализацией об аварийном отключении на диспетчерский пункт или дистанционное управление.

Сквозные фильтры (рис.10) целесообразно применять в тех случаях, когда технически возможно и экономически оправдано устройство подземных дренажных галерей. Конструкция сквозного фильтра при необходимости включает в себя фильтровую колонну (см.табл.3) и песчано-гравийную обсыпку. Фильтровая колонна состоят из фильтров, устанавливаемых в нижней части каждого водоносного слоя, глухих труб, перекрывающих водонепроницаемые слои, оголовка и выпуска. Оголовок должен возвышаться над поверхностью земли не менее чем на 0,5 м и иметь крышку, препятствующую попаданию в скважину посторонних предметов. Выпуск из сквозного фильтра оборудуется задвижкой и манометром. Вокруг фильтровой колонны устраивается песчано-гравийная обсыпка.

Рис.11. Типы самоизливающихся скважин

а – с изливом на поверхность (дно котлована); б – горизонтальная, устраиваемая на откосе; в – восстающая из подземных выработок; 1 – щебень; 2 – водоотводящая канава (у скважины на длине примерно 2 м целиком заполняется щебнем); 3 – местный песчаный грунт; 4 – надфильтровые трубы; 5 – муфты; 6 – направляющие фонари; 7 – щели; 8 – песок гравелистый; 9 – деревянная пробка; 10 – фильтровая колонна; 11 – шарошечное долото; 12 – переходник с обратным клапаном; 13 – фильтр; 14 – кондуктор; 15 – оголовок скважины с выпускной задвижкой; 16 – подземная выработка; 17 – скальная порода; 18 – водоносный слой

Самоизливающиеся скважины с изливом воды через устье в зависимости от их назначения и условий выполнения могут быть вертикальными, горизонтальными или наклонными и применяются в тех случаях, когда возможен излив из них на более низкий уровень, чем требуемый пониженный уровень подземных вод.

Вертикальные или наклонные под небольшим углом к вертикали самоизливающиеся скважины (рис.11, а), забуриваемые в лежащие ниже (по отношению к горизонту забуривания скважины) водоносные слои, используются для снижения избыточного напора подземных вод и предохранения от нарушения.

Вакуумные скважины, работающие с погружаемым насосом, должны быть оборудованы также наземными вакуум-насосами (или эжекторами) для откачки воздуха из полости скважины. В крышке вакуум-скважины устанавливаются сальники в месте пересечения кабелей, деталей оборудования и приборов (вакуум-метр, манометр, уровнемер) с крышкой. На напорном трубопроводе вне скважины устанавливается задвижка, а над погружным насосом в скважине – обратный клапан.

ТАБЛИЦА 3. ТИПЫ ВОДОПРИЕМНОЙ СКВАЖИНЫ

№ п/п	Тип водоприемной части скважины	Область применения
1 2 3 4 5 6 7	Водоприемная часть скважины без фильтра Трубчатые фильтры-трубы с круглой или щелевой перфорацией без обсыпки и без водоприемного покрытия Трубчатые фильтры с водоприемным покрытием из проволочной обмотки, штампованного листа с отверстиями или сетки, а также – фильтры из штампованного листа без опорчого каркаса и без обсыпки Трубчатые фильтры с водоприемным покрытием по п.3 и фильтры из штампованного листа с песчано-гравийной обсыпкой Каркасно-стержневые фильтры с водоприемным покрытием по п.3 Каркасно-стержневые фильтры с водоприемным покрытием по п.3 и с песчано-гравийной обсыпкой Кожуховые фильтры	Прочные трещиноватые скальные грунты, в пределах которых нет опасности вывалов и выноса заполняющего трещины материала в полость скважины, при отсутствии скважинного насоса или при расположении его выше водоприемной части скважины; нескальные грунты при использовании скважин с уширенной водоприемной полостью, образованной в результате выноса породы из водоносного слоя Трещиноватые скальные и крупнообломочные грунты при отсутствии опасности выноса материала из трещин; при надлежащем обосновании гравелистые грунты При надлежащем обосновании – крупные пески, гравелистые грунты, крупнообломочные и трещиноватые скальные породы при отсутствии опасности выноса песчаного материала в скважину Пески и другие грунты при опасности выноса мелких частиц в скважину По п.3 при условии расположения скважинного насоса над фильтром или в скважинах, работающих без насоса По п.4 при условии расположения скважинного насоса над фильтром или в скважинах, работающих без насосов Грунты, в которых требуется устройство двухслойной обсыпки и в которых созданию обсыпки непосредственным погружением в скважину песка и гравия препятствуют напорные воды

П р и м е ч а н и е. Применение фильтров без обсыпки допускается в тех случаях, когда возможные обрушения грунтов не вызывают отрицательных последствий на прилегающей к скважинам территории.