19.2.6. 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 табл. 19.12.
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 (табл. 19.13).
Выпадение из воды химических веществ и вынос фильтрационным потоком мелких частиц грунта может привести к кольматации скважин, дренажа и других водозаборных устройств.
ТАБЛИЦА 19.12. ДОПУСТИМЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПЕСЧАНО-ГРАВИЙНЫХ ОБСЫПОК ДЛЯ ПОДБОРА ИX ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА
| Параметры | Допустимые значения | ||||||||
| Отношение крупности частиц обсыпки к крупности частиц прилегающего к ней грунта (для однослойной и наружного слоя двухслойной обсыпок) и частиц внутреннего слоя обсыпки к частицам ее наружного слоя |
 |
||||||||
|
|
||||||||
| Толщина одного слоя обсыпки: для трубчатых дренажей для фильтров скважин |
δ0 ≥ 100÷150 мм δ0 ≥ 30D80 и δ0 ≥ 0,25 D |
||||||||
| Размер проходных отверстий фильтра (дренажной трубы) с учетом состава прилегающего слоя обсыпки |
D0 = d50 |
Примечания: 1. Условные обозначения: D50 — диаметр частиц, мельче которых в подбираемом слое обсыпки содержится 50% по массе; d50 — диаметр частиц, мельче которых в грунте, прилегающем к подбираемому слою (или в наружном слое обсыпки при подборе ее внутреннего слоя, или в слое обсыпки, прилегающей к фильтру либо к дренажной трубе, при подборе размеров отверстий в трубах), содержится 50% по массе; D10, D60, D80 — крупность частиц, мельче которых в материале каждого слоя обсыпки содержится соответственно 10, 60, 80 % по массе, мм; δ0 — толщина одного слоя обсыпки, мм; D — наружный диаметр фильтра, мм; D0 — диаметр проходных отверстий (ширина щелей просвета) фильтра, мм.
2. При пересечении фильтрами водопонизительной системы нескольких водоносных слоев или прослоек D50 обсыпки следует подбирать по наименьшему значению d50 определенному при гранулометрическом анализе всех отобранных образцов породы но с соблюдением, для каждого пересекаемого слоя условия D50 > d50. Если значения d50 различных слоев настолько отличаются между собой, что это условие невыполнимо, то в порядке исключения следует предусматривать обсыпку с различными значениями D50 по высоте фильтра.
3. Если первое условие таблицы невыполнимо для однослойной обсыпки, то необходимо предусматривать двухслойную обсыпку.
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.
TAБЛИЦА 10.13. РАСХОД ПЕСЧАНО-ГРАВИЙНОЙ ОБСЫПКИ НА 1 м ВЫСОТЫ СКВАЖИНЫ
| Условный диаметр, мм | Объем обсыпки, м3 |
|
| обсадных колонн | фильтра | |
| 400 | 200 250 300 |
0,110 0,091 0,065 |
| 350 | 150 200 250 |
0,094 0,077 0,056 |
| 300 | 100 150 200 |
0,075 0,068 0,048 |
| 250 | 100 150 |
0,049 0,038 |
19.2.7. Иглофильтры
Общая характеристика и область применения отечественных серийно изготовляемых иглофильтровых установок приведены в табл. 19.14.
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.
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. 19.15.
Насосные агрегаты установок типа УВВ могут присоединяться к скважинам, забуриваемым из дренажных галерей и шахт лучевых водозаборов, для повышения эффективности работы этих скважин.
ТАБЛИЦА 19.14. ТИПЫ И УСЛОВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ ИГЛОФИЛЬТРОВЫХ УСТАНОВОК
| Иглофильтровая установка | Область применения |
| Типа ЛИУ (рис. 19.15) с легкими (не снабженными индивидуальными водоподъемниками) иглофильтрами и насосами, способными создавать вакуум лишь и пределах всасывающего коллектора и самого иглофильтра | Неслоистые грунты с коэффициентами фильтрации 2—50 м/сут при водопонижении па глубину 4—5 м |
| Типа УВВ с легкими иглофильтрами и достаточно мощными эжекторами или вакуум-насосами, устанавливаемыми на поверхности и способными создавать вакуум на наружной поверхности иглофильтров | 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 |
| Типа ЭИ (рис. 19.16) с иглофильтрами, снабженными (каждый) индивидуальными эжекторными водоподъемниками, способными создавать вакуум на наружной поверхности фильтра на требуемой глубине, и высоконапорными центробежными насосами | То же, на глубину до 10—12 м, а при соответствующем обосновании до 20 м |
| 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 | Переслаивающиеся водоносные и водоупорные слои при водопонижении на глубину до 20 м |
ТАБЛИЦА 19.15. 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 |
ТАБЛИЦА 19.16. ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ВЫБОРА ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ИГЛОФИЛЬТРОВЫХ СИСТЕМ
| 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 |
При необходимости понижения уровня подземных вод в слое слабопроницаемых грунтов, подстилающихся более проницаемыми грунтами, иглофильтры следует заглублять в более проницаемый подстилающий слой (см. рис. 19.15). Иглофильтры должны занимать в скважине центральное положение. При выборе основных параметров иглофильтровых систем рекомендуется руководствоваться данными, приведенными в табл. 19.16.
19.2.8. Наблюдательные скважины
Наблюдательные скважины должны устраиваться во всех водоносных слоях, из которых производится забор воды. Располагают эти скважины в расчетных точках, на расчетных створах и в районе водопонизительных устройств. Наблюдательные скважины (рис. 19.17) должны иметь фильтровую колонну, закрытую сверху крышкой. Для наблюдения на небольшой глубине могут быть использованы иглофильтры.