ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84) - 4. ФИЛЬТРЫ ВОДОЗАБОРНЫХ СКВАЖИН Типы и конструкции фильтров

Содержание материала

4. ФИЛЬТРЫ ВОДОЗАБОРНЫХ СКВАЖИН

Типы и конструкции фильтров

4.1. При отборе воды из рыхлых и неустойчивых полускальных и скальных пород в скважинах устанавливают фильтры.

Фильтр состоит из водоприемной (рабочей) части, надфильтровых труб и отстойников.

4.2. Длина надфильтровых труб зависит от конструкции скважины. Когда фильтр находится на колонне, то расположенные выше него надфильтровые трубы являются одновременно и эксплуатационной колонной.

В случае, когда эксплуатационная колонна имеет больший диаметр, чем фильтр, последний устанавливается впотай, причем верхняя часть надфильтровой трубы должна находиться выше башмака эксплуатационной колонны труб не менее чем на 3 м при глубине скважины до 50 м и не менее чем, на 5 м при большей глубине скважины.

В плывунных и мелкозернистых песках и при установке фильтров впотай длина надфильтровой трубы должна приниматься не менее 5 м при любой глубине скважины.

Между эксплуатационной колонной и надфильтровой трубой должен быть установлен сальник.

Применяются сальники из различных материалов: резиновые, пеньковые, свинцовые, цементные и др. При установке гравийных фильтров роль сальника выполняет слой гравия высотой 3-5 м, засыпаемого между эксплуатационной колонной и фильтром.

4.3. Длина отстойников в фильтрах, как правило, должна приниматься 0,5-1 и не более 2 м. При этом также отстойники следует устраивать в основном для установки фонарей-центраторов и подъема фильтров с закреплением приспособлений для извлечения в его нижней части.

4.4. Конструкции фильтров должны отвечать следующим требованиям:

1) обладать необходимой механической прочностью и достаточной устойчивостью против коррозии и эрозионного воздействия воды;

2) диаметры фильтровых каркасов должны быть рассчитаны на максимальный пропуск воды со скоростью, не превышающей 1,5- 2 м/с;

3) водопроницаемость фильтров должна быть значительно выше водопроницаемости водоносных пород, в которых они устанавливаются, и для данных гидрогеологических условий должна предусматриваться максимальной с учетом возможного химического и биологического кольматажа при эксплуатации водозаборов.

4) фильтры должны быть доступны для проведения мероприятий по восстановлению производительности скважин химическими реагентами и быть устойчивы к воздействию импульсных (взрыв ТДШ, пневмовзрыв и др.) и комбинированных методов (виброреагентных, пневмореагентных и др.).

4.5. Фильтры состоят из каркаса и водоприемной поверхности. Выпускаются следующие типы каркасов: стержневые; трубчатые с круглыми или щелевыми отверстиями; каркасы из штампованного листа; спирально-проволочные. Каркасы являются основой для водоприемной поверхности, которая устраивается из: проволочной обмотки, штампованного листа, металлических и неметаллических сеток.

В гравийно-галечниковых откложениях, а также в неустойчивых полускальных и скальных породах указанные типы каркасов могут использоваться без дополнительной водоприемной поверхности.

4.6. Наиболее распространенным и эффективным типом фильтров с точки зрения обеспечения длительной и устойчивой эксплуатации скважин являются гравийные фильтры, которые, в свою очередь, подразделяются на засыпные, кожуховые, блочные. Кожуховые и блочные фильтры собираются на поверхности и в готовом виде устанавливаются в скважинах.

Гравийные фильтры могут иметь в качестве поддерживающей основы непосредственно фильтры-каркасы (стержневые, трубчатые и др.) или различные водоприемные поверхности - проволочные обмотки, сетки и т. д.

Основные конструктивные схемы фильтров представлены на рис. 9, и в табл. 15-18 дана их краткая характеристика.

ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.)

Рис. 9. Основные схемы конструкций фильтров водозаборных скважин

а - на основе стержневых каркасов; б - на основе трубчатых каркасов со щелевой перфорацией; в - на основе трубчатых каркасов с круглой перфорацией; г - гравийные фильтры; 1 - стержневой каркас на опорных кольцах; 2 - трубчатый каркас с круглой перфорацией; 3 - щелевой трубчатый каркас; 4 - проволочная обмотка из нержавеющей стали; 5 - опорная проволочная спираль; 6 - лист, штампованный из нержавеющей стали; 7 - опорные проволочные стержни под проволочную обмотку и лист; 8 - сетка из нержавеющей стали или латуни; 9 - сетка подкладная, синтетическая; 10 - рыхлая обсыпка; 11 - гравийная обсыпка в кожухе; 12 - гравийный блок

Таблица 15

Фильтры на каркасах из стержней

Конструктивные особенности

Материалы для изготовления

Без дополнительной водоприемной поверхности

Скважность фильтра до 60 %; ширина просвета между стержнями зависит от характера окружающих фильтр рыхлых или трещиноватых скальных пород (известняков, песчаников)

Сталь прутковая Ст3, Ст5, Ст7 диаметрами 12, 14, 16 мм. Патрубки соединительные и кольца опорные из горячекатаных труб. Защита опорных каркасов против коррозии производится кремнийорганической краской ВН-30 или нанесением полиэтилена

С водоприемной поверхностью из проволочной обмотки

Скважность водоприемной поверхности в зависимости от толщины проволоки и просвета составляет 30-60 %. Крепление проволочных спиралей производится на основе эпоксидных смол

Опорные каркасы из стержней обматываются проволокой из нержавеющей стали диаметром 2-4 мм. Крепление проволочной обмотки производится эпоксидной смолой ЭД-5 и ЭД-6

С водоприемной поверхностью из штампованного (просечного) листа

Скважность штампованного (просечного) листа из нержавеющей стали в зависимости от ширины и высоты щели 18-30 %

Штампованный лист из нержавеющей стали (ГОСТ 5282-82) толщиной 0,8-1 мм

С водоприемной поверхностью из сеток

Подбор сетки производится по расчету в зависимости от крупности частиц породы водоносного горизонта

Проволочная обмотка под сетку из нержавеющей стали с шагом 10- 15 мм. Сетка из нержавеющей стали или латуни гладкого плетения (ГОСТ 3187-76*) и квадратного плетения (ГОСТ 6613-86)

Таблица 16

Фильтры на спирально-проволочных каркасах

Конструктивные особенноеTM

Материалы для изготовления

Без дополнительной водоприемной поверхности

Скважность фильтра до 60 %; ширина просвета между витками проволочного каркаса зависит от характера окружающих фильтр рыхлых или трещиноватых скальных пород (известняков, песчаников)

Сталь прутковая СтЗ, Ст5, Ст7 диаметрами 2, 4, 6, 8 мм. Патрубки соединительные из горячекатаных труб. Защита опорных каркасов против коррозии производится кремнийорганической краской ВН-30

С водоприемной поверхностью из проволочной обмотки

Скважность водоприемной поверхности в зависимости от толщины проволоки и просвета составляет 30-60 %. Крепление проволочных спиралей производится на основе эпоксидных смол

Опорные каркасы обматываются проволокой из нержавеющей стали диаметром 2-4 мм. Крепление проволочной обмотки производится эпоксидной смолой ЭД-5 или ЭД-6

С водоприемной поверхностью из штампованного (просечного) листа

Скважность штампованного (просечного) листа из нержавеющей стали в зависимости от высоты и ширины щели 18-30 %

Штампованный лист из нержавеющей стали толщиной 0,8-1 мм

С водоприемной поверхностью из сеток

Скважность сеток 30-50 %; подбор сетки производится в зависимости от крупности частиц породы водоносного горизонта

Сетка из нержавеющей стали или латуни гладкого плетения (ГОСТ 3187- 76) и квадратного плетения (ГОСТ 6613-86)

Таблица 17

Фильтры на трубчатых каркасах

Конструктивные особенности

Материалы для изготовления

С круглой или щелевой перфорацией без дополнительной водоприемной поверхности

Скважность каркаса 20-25 %; диаметр отверстий при установке в скальных и галечниковых породах 15-25 мм, а других породах - по расчету. Размер щелей: ширина 10- 30 мм, длина 200-300 мм

Трубы горячекатаные, электросварочные (ГОСТ 10706-76*), полиэтиленовые (ГОСТ 18599-83*); поливинилхлоридные (ТУ МХП 6-05-1573-72); асбестоцементные (ГОСТ 539- 80)

С водоприемной поверхностью из проволочной обмотки

Скважность водоприемной поверхности из проволочной обмотки до 30- 60 %. Зазор между витками проволоки определяется по расчету в зависимости от крупности частиц пород или обсыпки. Намотка проволоки производится по стержням и закрепляется эпоксидной смолой

Подкладочная проволока из стали СтЗ, Ст5. диаметром 5-10 мм. Проволочная обмотка из нержавеющей стали (ГОСТ 5632-72*) диаметром 2-4 мм. Эпоксидная смола ЭД-6 и ЭД-5.

С водоприемной поверхностью из штампованного стального листа с отверстиями различной конфигурации

Скважность штампованного просечного листа в зависимости от ширины и высоты щели 18-30 %. Между опорным каркасом и листом создается дренажное пространство, отводящее воду внутрь фильтра

Штампованный лист из нержавеющей стали (ГОСТ 5282-82) толщиной 0,8-1 мм. Проволока подкладочная диаметром 5-10 мм, резиновый или хлорвиниловый шнур

С водоприемной поверхностью из сеток

Подбор сеток производится по расчету в зависимости от крупности частиц породы водоносного горизонта

Подкладочные стержни из нержавеющей стали и синтетических сеток. Сетки гладкого (ГОСТ 6613-80) и квадратного (ГОСТ 3187- 76") плетения

Таблица 18

Гравийные фильтры

Конструктивные элементы

Материалы для изготовления

С обсыпкой на забое скважины

Проходные отверстия на фильтрах устраиваются с учетом гранулометрического состава гравийной обсыпки. В зависимости от гранулометрического состава пород и химического состава подземных вод гравийные обсыпки могут быть однослойными или двухслойными, реже трехслойными

Каркасно-стержневые и спирально-проволочные и трубчатые фильтры с водоприемными поверхностями из проволоки, нержавеющей стали и штампованного листа с использованием материалов

Гравийные кожуховые, собираемые на поверхности земли

Кожуховые фильтры устанавливаются в скважинах ограниченного диаметра с минимальной толщиной обсыпки 35-50 мм. Обсыпка не должна содержать пылевато-глинистых частиц

Опорные каркасы те же. Гравийная обсыпка вокруг каркасов удерживается простой стальной сеткой квадратного плетения 2х2 см или 3х3 см. При устройстве кожухов возможно применение сеток квадратного плетения из полистирола, из штампованной пленки из винипласта или из металлического листа толщиной 0,8-1 мм

Блочного типа, собираемые на поверхности земли

Гранулометрический состав гравия в блочных фильтрах подбирается с учетом добавок цемента и водоцементного фактора или других вяжущих полимерных материалов

Каркасы стержневые и трубчатые. Блоки гравийные из пористого бетона

4.7. Рекомендации по применению различных типов фильтров в зависимости от гидрогеологических условий приведены в табл. 19.

Таблица 19

Породы водоносных пластов

Конструкции фильтров

1. Скальные и полускальные неустойчивые породы, щебенистые и галечниковые отложения с преобладающей крупностью частиц 20- 100 мм (более 50 % по массе)

Фильтры-каркасы (без дополнительной фильтрующей поверхности) стержневые, спирально-проволочные, трубчатые с круглой и щелевой перфорацией, штампованные из стального листа толщиной 4 мм с антикоррозионным покрытием

2. Гравий, гравелистый песок с преобладающей крупностью частиц от 2 до 5 мм (более 50 % по массе)

Фильтры стержневые, спирально-проволочные и трубчатые с водоприемной поверхностью из проволочной обмотки или штампованного листа из нержавеющей стали. Фильтры штампованные из стального листа толщиной 4 мм с антикоррозионным покрытием

3. Пески крупные с преобладающим размером частиц 1-2 мм (более 50 % по массе)

Фильтры стержневые, спирально-проволочные и трубчатые с водоприемной поверхностью из проволочной обмотки, штампованного листа и сеток квадратного плетения из нержавеющей стали. Фильтры штампованные из стального листа толщиной 4 мм с антикоррозионным покрытием

4. Пески среднезернистые с преобладающей крупностью частиц 0,25-0,50 мм (более 50 % по массе)

Фильтры стержневые, спирально-проволочные и трубчатые с водоприемной поверхностью из проволочной обмотки, сеток квадратного плетения, штампованного листа из нержавеющей стали с песчано-гравийной обсыпкой

5. Пески мелкозернистые с преобладающей крупностью частиц 0,1-0,25 мм (более 50 % по массе)

Фильтры стержневые, спирально-проволочные и трубчатые с водоприемной поверхностью из проволочной обмотки, сеток галунного плетения, штампованного листа из нержавеющей стали с однослойной или двухслойной песчано-гравийной обсыпкой

Примечания: 1. При применении фильтров на стержневых каркасах снижается расход металла. Стержневые и спирально-проволочные фильтры обладают лучшими гидравлическими свойствами и обеспечивают более эффективную работу скважин при длительной эксплуатации в водах неустойчивого химического состава, когда возникает опасность зарастания фильтров железистыми и карбонатными отложениями, в результате чего уменьшается производительность скважин. Фильтры на стержневых каркасах рекомендуется применять в скважинах глубиной до 200 м. 2. Фильтры из стальных труб предпочтительнее применять при больших глубинах скважин (более 200м). 3. Фильтры щелевые штампованные из листа толщиной 4 мм с антикоррозионным покрытием могут устанавливаться в скважинах глубиной до 100 м. 4. Применение сеток из латуни на стальных каркасах без антикоррозионной защиты не рекомендуется из-за возможности электрохимической коррозии. 5. Применение сеток и проволоки из простых и оцинкованных сталей в фильтрах, рассчитанных на длительный срок эксплуатации, не допускается. 6. Блочные фильтры, как правило, предназначены для отбора небольшого количества воды. 7. Для антикоррозионной защиты фильтров допустимо применение следующих видов покрытий: полиэтиленовых; эмалевых; этиленовых; резиновых на основе жидких наиритов; перхлорвиниловых; кремнийорганических.