19.2.4. Вакуумные скважины

При применении вакуумного метода в скважинах и на наружной поверхности фильтров должен создаваться и непрерывно поддерживаться вакуум. Этот метод, требующий повышенных затрат электроэнергии, должен применяться только в тех случаях, когда затруднительно или невозможно достичь требуемого эффекта осушения средствами обычного (гравитационного) водопонижения. Вакуумные скважины могут применяться в грунтах с коэффициентами фильтрации 0,1—2 м/сут при требуемом понижении до 20 м, а при слоистом строении толщи и в «закрытых» (ограниченных непроницаемыми контурами) слоях — на глубину до 100 м и более. При этом возможен полный перехват фильтрационного потока над, водоупорным слоем.

Вакуумные скважины (рис. 19.13) отличаются от открытых водопонизительных скважин тем, что их устье герметизируется и из них откачиваются вода и воздух. При выполнении этого условия для вакуумного водопонижения могут быть использованы все виды водопонизительных скважин, кроме водопоглощающих.

Рис. 19.13. Вакуум-скважина

1 — отстойник; 2 — электродвигатель; 3 — кожух; 4 — насос; 5 — обратный клапан; 6 — стабилизатор динамического уровня; 7 — кабель; 8 — поверхность водоупора; 9 — фильтр; 10 — напорный трубопровод; 11 — надфильтровая труба; 12 — пояс; 13 — глиняный тампон; 14 — трубка вакуумметра; 15 — вентиль; 16 — манометр; 17 — вакуумметр; 18 — крышка; 19 — трубка для подключения вакуум-насоса; 20 — трубка прибора для измерения уровня воды в скважине; 21 — муфта

Вакуумные скважины, работающие с погружным 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 кабелем, деталей оборудования и приборов (вакуумметр, манометр, уровнемер) с крышкой. На напорном трубопроводе вне скважины устанавливается задвижка, а над погружным насосом в скважине — обратный клапан.

19.2.5. Водоприемная часть водопонизительных скважин

В большинстве случаев водопонизительные скважины оборудуются фильтром, образующие водоприемную часть. В основном используются трубчатые, каркасно-стержневые и кожуховые фильтры (рис. 19.14). Возможно применение бесфильтровых скважин. Область применения различных типов фильтров или водоприемной части скважин без фильтра показана в табл. 19.8.

Данные о серийно изготовляемых секциях (длиной 3,5 м) трубчатых и каркасно-стержневых фильтров приведены в табл. 19.9. При отсутствии серийно выпускаемых фильтров они должны изготовляться в соответствии со специально разработанным проектом. Для трубчатых фильтров используются обсадные трубы (табл. 19.10). Перфорацию труб следует проектировать со скважностью 13,5—22,5 %. Просечные листы должны иметь скважность 15—25%, проволочная обмотка — 27,5—60 %, Данные для проектирования стержневого каркаса фильтров приведены в табл. 19.11. Для кожухов целесообразно применять сетки с квадратными ячейками, соответствующими крупности удерживаемого кожухом слоя обсыпки. Соединения всех звеньев фильтровой колонны проектируются резьбовыми.

Рис. 19.14. Фильтры водопонизительных скважин а — трубчатый с проволочной обмоткой; б — каркасно-стержневой; в — кожуховый с песчано-гравийной обсыпкой; 1 — проволочная обмотка; 2 — перфорированная труба; 3 — металлические стержни; 4 — опорные пояса жесткости; 5 — соединительная муфта; 6 — верхний соединительный патрубок; 7 — нижний соединительный патрубок; 8 — песчано-гравийная обсыпка; 9 — сетка панцирная; 10 — штыри для крепления сетки; 11 — стальные обручи для крепления сетки

ТАБЛИЦА 19.8. ТИПЫ ВОДОПРИЕМНОЙ ЧАСТИ СКВАЖИН

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

Примечание. Применение фильтров без обсыпки допускается в тех случаях, когда возможные обрушения грунтов не вызывают отрицательных последствий на прилегающей к скважинам территории.

ТАБЛИЦА 19.9. ТРУБЧАТЫЕ И КАРКАСНО-СТЕРЖНЕВЫЕ ФИЛЬТРЫ

Типоразмер секции	Диаметр, мм		Масса, кг	Типоразмер секции	Диаметр, мм		Масса, кг
Типоразмер секции	наружный	внутренний	Масса, кг	Типоразмер секции	наружный	внутренний	Масса, кг
Фильтры трубчатые перфорированные				Фильтры стержневые (каркасы)
Т-5Ф1В	168	132	69	С-5Ф5В	174	132	69
Т-6Ф1В	188	152	91	С-6Ф5В	196	152	77
Т-8Ф1В	245	203	118	С-8ФБВ	247	203	88
Т-10Ф1В	299	255	168	С-10Ф5В	301	255	105
Т-12Ф1	325	307	195	С-12Ф5В	352	307	161
Т-14Ф1	377	259	227	С-14Ф5В	405	359	178
Т-16Ф1	426	408	259	С-16Ф5Б	454	408	202
Фильтры трубчатые с проволочной обмоткой из нержавеющей стали				Фильтры стержневые с проволочной обмоткой из нержавеющей стали
ТП-5Ф2В	168	132	82	СП-5Ф7В	178	132	80
ТП-6Ф2В	188	152	106	СП-6Ф7В	200	152	89
ТП-8Ф2В	245	203	136	СП-8Ф7В	251	203	103
ТП-10Ф2В	299	255	203	СП-10Ф7В	307	255	136
ТП-12Ф2	341	307	229	СП-12Ф7В	359	307	158
ТП-14Ф2	393	359	266	СП-14Ф7В	411	359	180
ТП-16Ф2	442	408	304	СП-16Ф7В	460	408	200
Фильтры трубчатые с просечным листом из нержавеющей стали				Фильтры стержневые с просечным листом из нержавеющей стали
ТЛ-5Ф4В	168	132	82	СЛ-5Ф11В	176	132	81
ТЛ-6Ф4В	188	152	107	СЛ-6Ф11В	198	152	90
ТЛ-8Ф4В	245	203	137	СЛ-8Ф11В	249	203	104
ТЛ-10Ф4В	299	255	190	СЛ-10Ф11В	303	255	122
ТЛ-12Ф4В	339	307	223	СЛ-12Ф11В	355	307	189
ТЛ-14Ф4	391	359	259	СЛ-14Ф11В	407	359	210
ТЛ-16Ф4	440	408	294	СЛ-16Ф11В	456	408	237

ТАБЛИЦА 19.10. ОБСАДНЫЕ ТРУБЫ. РЕКОМЕНДУЕМЫЕ ТИПОРАЗМЕРЫ (ГОСТ 632-80)

Условный диаметр трубы, мм	Труба		Муфта
Условный диаметр трубы, мм	толщина стенки, мм	масса 1 м длины, кг	наружный диаметр, мм	масса, кг
114	7,4	19,4	127,0	3,7
127	7,5	22,1	141,3	4,6
140	7,7	25,1	153,7	5,2
146	8,5	28,8	166,0	8,0
168	8,9	35,1	187,7	9,1
178	9,2	38,2	194,5	8,3
194	9,5	43,3	215,9	12,2
219	10,2	52,3	244,5	16,2
245	10,0	58,0	269,9	17,9
273	10,2	65,9	298,5	20,7
299	11,1	78,3	323,5	22,5
324	11,0	84,8	351,0	23,4
340	10,9	88,6	365,1	25,5
351	11,0	92,2	376,0	29,0
377	11,0	99,3	402,0	31,0
406	11,1	108,3	431,8	35,9
426	11,0	112,6	451,0	37,5
473	11,1	125,9	508,0	54,0
508	11,1	136,3	533,4	44,6

ТАБЛИЦА 19.11. СТЕРЖНЕВЫЕ КАРКАСЫ ФИЛЬТРОВ

Диаметр патрубка, мм		Диаметр стержней, мм	Число стержней по образующей
наружный	внутренний
219 273 325 377 426	210 255 305 355 402	14 14 16 16 16	12 12 20 24 32