2.4. Водоприемная часть водопонизительных скважин

В большинстве случаев водопонизительные скважины оборудуются фильтром, образующим водоприемную часть. В основном используются трубчатые, каркасно-стержневые и кожуховые фильтры. Возможно применение бесфильтровых скважин. Область применения различных типов фильтров или водоприемной части скважин без фильтра показана в табл.3.

Данные о серийно изготовляемых секциях (длиной 3,5 м) трубчатых и каркасно-стержневых фильтров приведены в таблицах. При отсутствии серийно выпускаемых фильтров они должны изготовляться в соответствии со специально разработанным проектом. Для трубчатых фильтров используются обсадные трубы. Перфорацию труб следует проектировать со скважностью 13,5-22,5%. Просечные листы должны иметь скважность 15-25%, проволочная обмотка – 27,5-60%. Для кожухов целесообразно применять сетки с квадратными ячейками, соответствующими крупности удерживаемого кожухом слоя обсыпки. Соединения всех звеньев фильтровой колонны проектируются резьбовыми.

2.5. Песчано-гравийная обсыпка трубчатых дренажей и водопонизительных скважин

Для обсыпки фильтров водопонизительных скважин и трубчатых дренажей применяются отмытый песок, гравий и песчано-гравийные смеси с частицами крупностью 0,5-7 мм, а также продукты дробления изверженных пород (граниты, сиениты, диориты, габбро, порфириты, липариты, диабазы, базальты) или прочных осадочных пород (кремнистые известняки, хорошо сцементированные невыветрелые песчаники и др.) при временном сопротивлении на сжатие не ниже 60 МПа. Материал обсыпки должен быть плотным, нерастворимым в воде, свободным от солевых примесей. Гранулометрический состав обсыпки подбирается с соблюдением требований.

Песчано-гравийная обсыпка фильтров водопонизительных скважин выполняется не менее чем на 2-10 м выше верхней кромки фильтра в зависимости от глубины скважины и высоты участка фильтровой колонны, перекрываемого обсыпкой.

Выпадение из воды химических веществ и вынос фильтрационным потоком мелких частиц грунта может привести к кольматации скважин, дренажа и других водозаборных устройств.

Для борьбы с кольматацией выполняются профилактические мероприятия и из прифильтровой зоны удаляется кольматант. К профилактическим мероприятиям относятся применение для фильтров полимерных материалов, окраска фильтров, применение песчано-гравийной обсыпки увеличенной толщины, установка (при возможности) насоса вне зоны фильтра и т.п. Для удаления кольматанта применяют гидравлический, химический, взрывной, пневмоударный, ультразвуковой, электрогидродинамический и другие способы.

В случаях, когда в процессе эксплуатации водопонизительной системы возможна кольматация фильтров скважин, в проекте должны быть определены способы и средства борьбы с этим явлением и предусмотрены определенные денежные затраты на проведение этих работ.

2.6. Иглофильтры

Общая характеристика и область применения отечественных серийно изготовляемых иглофильтровых установок приведены в табл.4.

ТАБЛИЦА 4. ТИПЫ И УСЛОВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ ИГЛОФИЛЬТРОВЫХ УСТАНОВОК

Иглофильтровая установка

Область применения

Типа ЛИУ (рис.12) с легкими (не снабженными индивидуальными водоподъемниками) иглофильтрами и насосами, способными создавать вакуум лишь в пределах всасывающего коллектора и самого иглофильтра Типа УВВ с легкими иглофильтрами и достаточно мощными эжекторами или вакуум-насосами, устанавливаемыми на поверхности и способными создавать вакуум на наружной поверхности иглофильтров Типа ЭИ (рис.13) с иглофильтрами, снабженными (каждый) индивидуальными эжекторными водоподъемниками, способными создавать вакуум на наружной поверхности фильтра на требуемой глубине, и высоконапорными центробежными насосами Типа ЭВВУ с вакуум-концентрическими водоприемниками, эжекторными иглофильтрами с дополнительной фильтровой оболочкой, способными создавать вакуум по всей высоте осушаемой толщи грунтов, и высоконапорными центробежными насосами

Неслоистые грунты с коэффициентами фильтрации 2-50 м/сут при водопонижении на глубину 4-5 м Практически однородные грунты с коэффициентами фильтрации 0,1-2 м/сут при водопонижении на глубину до 6-7 м и с коэффициентами фильтрации 2-5 м/сут на глубину до 6 м при расположении насосного агрегата и коллектора на поверхности То же, на глубину до 10-12 м, а при соответствующем обосновании до 20 м Переслаивающиеся водоносные и водоупорные слои при водопонижении на глубину до 20 м

Рис.12. Иглофильтровая установка типа ЛИУ

1 – иглофильтр; 2 – песчано-гравийная обсыпка; 3 – глиняный тампон; 4 – всасывающий коллектор; 5 – насосный агрегат; 6 – напорный трубопровод; 7 – сбросный трубопровод; 8 – пониженный уровень подземных вод

Для всех иглофильтровых установок при использовании их в грунтах с коэффициентами фильтрации менее 5 м/сут необходимо предусматривать устройство вокруг иглофильтров и вакуум-концентрических водоприемников песчаной обсыпки с диаметром частиц 2-5 мм на всю высоту осушаемого слоя грунта. При вакуумном водопонижении в верхней части скважины над обсыпкой должен быть устроен глиняный тампон высотой не менее 1 м.

Рис.13. Установка с эжекторными иглофильтрами

1 – иглофильтр; 2 – глиняный тампон; 3 – пробковые краны; 4 – распределительный напорный трубопровод; 5 – сбросный коллектор; 6 – центробежный насос; 7 – задвижки; 8 – циркуляционный бак; 9 – пониженный уровень подземных вод

При расположении насосного агрегата и коллектора на поверхности земли установки типа УВВ работают эффективно, если выдерживаются соотношения между глубинами выемок и глубинами залегания водоупора, приведенные в табл.5.

ТАБЛИЦА 5. УСЛОВИЯ ОПТИМАЛЬНОЙ РАБОТЫ УСТАНОВОК ТИПА УВВ

Характеристика выемки по степени вскрытия водоносного слоя	Глубина выемки не более, м	Глубина залегания водоупора, м
Совершенные	8	<8
Несовершенные	7,5 7 6,5	<9 <12 Без ограничений

Насосные агрегаты установок типа УВВ могут присоединяться к скважинам, забуриваемым из дренажных галерей и шахт лучевых водозаборов, для повышения эффективности работы этих скважин.

При необходимости понижения уровня подземных вод в слое слабопроницаемых грунтов, подстилающихся более проницаемыми грунтами, иглофильтры следует заглублять в более проницаемый подстилающий слой (см.рис.12). Иглофильтры должны занимать в скважине центральное положение. При выборе основных параметров иглофильтровых систем рекомендуется руководствоваться данными, приведенными в табл.6.

ТАБЛИЦА 6. ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ВЫБОРА ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ

ИГЛОФИЛЬТРОВЫХ УСТАНОВОК

Коэффициент фильтрации осушаемого грунта k, м/сут	Водоносный слой	Проектный срок предварительной откачки, сут	Расстояние от приемных звеньев до откоса, м	Требуемое понижение, м	Шаг иглофильтров, м
0,1-0,5	Напорный	12-3	≥1,5	<5 5-7	2,25 1,5
	Безнапорный	20-7		>7	0,75
0,5-2	Напорный	5-3	≥1,5 при k=0,5 м/сут ≥3 при k=2 м/сут	<5 5-7	2,25 1,5
	Безнапорный	7-5		>7	0,75
>2	Напорный	2-3	>3	<5	1,5
	Безнапорный	3-5		>5	0,75