Скваженный водозабор при глубинном водопонижении

Скважинный водозабор - это метод глубинного строительного водопонижения, при котором снижение уровня подземных вод до расчётных значений достигается при помощи системы водопонизительных скважин. При производстве водопонижения методом скважинного водозабора используются следующие типы скважин: открытые (негерметичные) и вакуумные (герметичные) водопонизительные скважины, с насосным оборудованием; самоизливающиеся; поглощающие; сквозные фильтры.

Оборудованные насосами открытые скважины используются, как правило, при значительной (свыше 4 м) глубине гравитационного водопонижения, коэффициенте фильтрации грунта больше 2 м/сут. и достаточной для обеспечения необходимой производительности толщине водоносного слоя. Так же допустимо их применение при меньшем коэффициенте фильтрации грунта, если эффективность такого применения подтверждается опытным путём и при водопонижении до 4 м, когда это оправданно технико-экономическим расчётом.

Самоизливающиеся водопонизительные скважины (с переливом через устье) применяются в случаях возможности излива дренируемых вод на отметку ниже планируемого уровня подземных вод. Они могут буриться вертикально и под углом к вертикали с разных горизонтов (поверхности, берм на откосах, дна, подземных выработок), в зависимости от порядка и характера производства работ. Данные скважины могут являться основным, когда их производительность обеспечивает необходимое понижение пьезометрического уровня грунтовых вод, и резервным, в случаях, когда устранение напоров достигается при помощи скважин с насосным оборудованием, средством водопонижения. Заглубление самоизливающейся скважины в водосодержащую зону водоносного пласта осуществляется до уровня, достаточного для снятия напора. В случаях строительства скважин с возможным образованием грунтовых осадков, в конструкции скважины, ниже фильтрового звена, предусматривается специальный отстойник, кроме того, на устье скважины должна быть установлена защита от попадания в него частиц грунта и посторонних предметов. Возможной причиной прекращения самоизлива водопонизительной скважины может являться её засорение. В этом случае, необходимо предпринять меры по устранению выявленной неисправности. Бурение горизонтальных или слабонаклонённых к горизонту скважин, производимое с берм на откосах, выполняется с целью удаления из грунтового массива подземных вод и предотвращения открытой фильтрации. Такой способ, в ряде случаев, оказывается проще в исполнении и эффективнее устройства дренажных систем, пригруза откосов и т.п. В подземных выработках используются самоизливающиеся скважины любых направлений, для осуществления водопонижения во всех окружающих водоносных слоях. В случае необходимости увеличения их эффективности, они могут быть переоборудованы в скважины вакуумного типа с установкой насосного оборудования.

Водопоглощающие скважины используются в случае, когда водоносные слои, в которых проводится водопонижение, обладают высокой степенью водоотдачи и имеют достаточную мощность и водопоглощающую способность ниже целевого уровня подземных вод.
Сквозные фильтры в строительном водопонижении применяются совместно со специальными подземными выработками (дренажными галереями) в тех местах, где для работы в период эксплуатации, предусмотрены такие системы. Сброс воды осуществляется в дренажные галереи (по сквозным фильтрам) и далее к наружным водоотводам или сборникам подземных насосных станций, откуда производится откачка на поверхность.

Вакуумные скважины представляют собой скважины с герметично закрытым устьем, снабжённые погружными насосами и предназначенные для вакуумного водопонижения. Они оборудованы дополнительными наземными вакуумными насосами для откачки воздуха (эжекторами). Водопонижение, в этом случае, производится при поддержании вакуумного разряжения (до 7-8 м вод.ст. при коэффициенте фильтрации грунта до 2 м/сутки) в фильтре скважины. Бурение данных скважин может осуществляться с поверхности или из открытых и подземных строительных выработок.

Устройство всех типов вдопонизительных скважин (вакуумных, самоизливающихся, водопоглощающих и сквозных фильтров) включает в себя следующие этапы:

1) механическое или гидравлическое бурение;

2) погружение в пробуренную скважину фильтровой колонны;

3) устройство обсыпки;

4) непосредственное гидравлическое погружение фильтра в грунт;

5) гидропневматическое погружение обсадных труб и фильтров.

Для осуществления погружения труб в строительстве используется несколько разнообразных методов (задавливание, забивка, вибропогружение и т.д.), однако, наибольшее распространение получили грейферный, ударный способы и механическое бурение. При бурении водопонизительных скважин и установке в них фильтров необходимо соблюдение следующих требований: нижняя часть обсадной трубы, при проходке скважин ударно-канатным методом, должна опережать уровень забоя на 0,5 м, а скорость подъёма буровой желонки должна исключать засасывание грунта в нижнем конце обсадной трубы; в случае вероятности возникновения пробок, в процессе бурения, уровень воды в обсадной трубе должен превышать уровень грунтовых вод; при бурении водопонизительных скважин глинистая промывка допустима только в случае, когда проведено опытное бурение и эффективность разглинизации соответствует проектным требованиям; до установки фильтров и подъёма обсадных труб скважину необходимо очистить от бурового шлама; если бурение производилось в супесях или в слоистых (чередование водоупорных и водоносных слоёв) грунтах, проводится промывка внутренних полостей обсадной колонны водой; перед монтажом фильтра выполняются контрольные замеры глубины пробуренной скважины; в процессе бурения должен осуществляться отбор проб с целью уточнения гранулометрического состава грунта и глубин залегания водоносных слоёв.

Погружение фильтровой колонны или обсадной трубы в грунт гидравлическим методом, производится с обязательной непрерывной подачей воды, кроме того, при заглублении в грунты с высокой водопоглащающей способностью, дополнительно осуществляется подача в забой сжатого воздуха. Обсыпка фильтра производится равномерными слоями (высотой не больше 30-кратной толщины). Высота слоя обсыпки над нижней кромкой трубы, после очередного подъёма, не должна превышать 0,5 м.
Установка насосов в скважинах осуществляется после проведения проверки на проходимость при помощи специального шаблона с большим, чем у насоса диаметром.

После ввода в эксплуатацию водопонизительной системы, откачку необходимо осуществлять непрерывно. Насосные агрегаты резервных скважин и насосы, установленные на открытых резервных установках, должны регулярно включаться в работу с целью контроля и поддержания их работоспособности. Системы водопонижения должны быть оборудованы автоматическими устройствами отключения любого насосного агрегата в случае недопустимого снижения уровня воды в водоприёмниках. Всё постоянное водопонизительное и водоотводящее оборудование, использовавшееся в процессе строительства, при сдаче объекта в эксплуатацию, должно соответствовать проектным требованиям. При использовании систем водопонижения в зимний период, необходимо обеспечить утепление коммуникаций и насосных агрегатов, а также предусмотреть возможность быстрого сброса воды при перерыве в работе.