ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ И НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПО ИНЖЕНЕРНЫМ ИЗЫСКАНИЯМ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ ГОССТРОЯ СССР

РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ВЫБОРУ ТИПОВ И КОНСТРУКЦИЙ ФИЛЬТРОВ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ИНЖЕНЕРНЫХ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

М о с к в а— 1 9 7 2

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ И НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПО ИНЖЕНЕРНЫМ ИЗЫСКАНИЯМ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ ГОССТРОЯ СССР

РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ВЫБОРУ ТИПОВ И КОНСТРУКЦИЙ ФИЛЬТРОВ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ИНЖЕНЕРНЫХ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

ИЗДАТЕЛЬСТВО ЛИТЕРАТУРЫ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ

М о с к в а —1972

Основные виды сеток, используемых для фильтров Таблица 4

Название сеток по ГОСТ Номер ГОСТа Краткое описание конструкции сетки Приложение, в котором приведены основные характеристики сеток Сетки прополочные фильтровые 3187—05 а)    Сетка гладкая. Проволоки основы расположены на определенном расстоянии друг от друга, переплетаются через одну проволоку с проволоками утка, плотно прижаты друг к другу б)    Сетка односторонняя. Проволоки основы расположены на определенном расстоянии друг от друге, переплетаются через две проволоки утка, плотно прижаты друг к другу в)    Сетка двусторонняя. Пропололи основы расположены на определенном расстоянии друг от друга, переплетаются поочередно через одну я через две проволоки с проволоками утка, плотно прижаты друг к другу 14 Сетки проволочные тканые «семянка» 3339-46 Сетка простого плетения с прямоугольными ячейками. Основа из прядей трех рядом расположенных проволок, а уток из одиночных проволок. В легкой сетке проволоки основы и утка имеют одинаковый диаметр, в тяжелой сетке диаметр проволоии утка больше диаметра проволоки основы IS Сетки проволочные тканые с квадратными точности 6613-53 В сети* переплетение проволок утка к основы простое 16 Сетки проволочные стальные тканые саржевые е квадратными ячейками 4601-49 Сетка с прямым порядком я с прямым и обратным порядком пробора, прм котором поверхностные рубчике идут в одком направлении или имеют зигзаго-образующее направление 17

Следует применять в районах, где имеются коррозионные воды, и в глубоких скважинах длительного срока действия

Следует применять при всех гидрогеологических наблюдениях, особенно в агрессивных водах с ведением наблюдений за состоянием (прочностью, устойчивостью и т. п.). Следует устанавливать до глубины 100 м

В рекомендациях обобщен опыт применения различных типов и конструкций фильтров ведущими изыскательскими и проектно-изыскательскими организациями.

Рекомендации предназначены для работников инженерных изысканий в строительстве, занимающихся вопросами производства гидрогеологических исследований при бурении скважин. Они также могут быть использованы инженерно-техническими работниками проектных организаций, студентами и преподавателями вузов и техникумов.

Рекомендации разработаны Производственным и научно-исследовательским институтом по инженерным изысканиям в строительстве (ПНИИИС) Госстроя СССР (инж. О. М. Шнееров, канд. техн. наук. Б. М. Реб-рик), при участии канд. техн. наук Г. А. Разумова

Редакторы — канд. техн. наук И. Ф. В о-л о д ь к о, канд. геол.-минерал. наук С. П. А б-р а м о в, инженеры П. А. Анатольевский, В. И. Щербаков, Ю. Н. Панов.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Современное строительство требует организации и осуществления эффективных мероприятий по борьбе с вредным разрушающим воздействием подземных вод на сооружения различного назначения (гидротехнические, промышленные, горнодобывающие, гражданские и т. д.), а также по широкому использованию подземных вод для водоснабжения, орошения, лечебных целей и т. д. Перед началом строительства инженерных сооружений, как правило, осуществляются изыскательские работы, по результатам которых производится проектирование объектов народного хозяйства. В процессе эксплуатации различных сооружений также возникает необходимость в проведении наблюдений за режимом грунтовых вод.

Одним из основных видов инженерных изысканий являются гидрогеологические исследования и связанные с этим работы по бурению скважин и оборудованию их фильтрами. Основной задачей гидрогеологических исследований является изучение геологических и гидрогеологических условий строительства в целях получения данных, необходимых для обоснования проекта сооружения.

Водоприемной частью является устанавливаемый в скважину фильтр. Качество гидрогеологических исследований во многом зависит от правильного выбора и монтажа фильтра.

Исследованием различных типов фильтров и созданием новых их конструкций занимается ряд научно-исследовательских институтов, в том числе ВОДГЕО, ВСЕГИНГЕО, НИИОСП и др. Большая работа по обобщению и унификации существующих и внедрению новых конструкций фильтров, организации их промышленного изготовления проведена лабораторией инженерной гидрогеологии института ВОДГЕО.

Настоящие рекомендации рассматривают типы фильтров, устанавливаемых в скважинах, проходимых при инженерных гидрогеологических исследованиях. Типы фильтров, устанавливаемых в разведочно-эксплуатационных скважинах или в скважинах для водоснабжения, в Рекомендациях не рассматриваются.

3

I. ЦЕЛЕВОЕ НАЗНАЧЕНИЕ ФИЛЬТРОВ

1.1.    При инженерно-гидрогеологических исследованиях фильтры устанавливают в скважинах, пройденных в водоносных рыхлых или неустойчивых скальных грунтах. В скважинах, пройденных в водоносных трещиноватых скальных устойчивых грунтах, фильтры, как правило, не устанавливаются. Фильтр должен надежно предохранять от обрушения стенки скважины в зоне водоносного горизонта и в то же время пропускать в скважину чистую воду без механических примесей с наименьшими сопротивлениями.

Фильтр является водоприемной частью фильтровой колонны, состоящей из отстойника, собственно фильтра и надфильтровой трубы (или колонны).

1.2.    Фильтр должен быть устойчив против механических повреждений, обладать достаточной водопроницаемой способностью и не разрушаться под воздействием агрессивных подземных вод. Установка фильтров в скважины должна производиться по детально разработанной технологии, предусматриваемой в программе изысканий.

1.3.    Срок службы и эффективность работы фильтра зависят от правильного выбора его конструкции, технологии монтажа и демонтажа в скважине. Необходимо стремиться к максимальной простоте конструкций скважин и фильтров, так как они, как правило, рассчитаны на сравнительно короткий срок службы (за исключением многолетней режимной сети). Путем проверки работы фильтра и составления документации, заполняемой во время подготовки и монтажа фильтра (см. приложение 1), определяется правильность его установки.

1.4.    Фильтры устанавливаются в скважины как с ограниченным сроком действия (от нескольких суток до 1 года и более), так и на длительный срок (до 10—15 лет и более).

4

1.5.    К группе фильтров с ограниченным сроком действия относятся те, которые смонтированы в опорных, структурных, разведочных, опытных и наблюдательных скважинах.

1.6.    К группе фильтров, устанавливаемых в скважины, рассчитанные на длительный срок эксплуатации, относятся фильтры, смонтированные в основном в скважинах постоянной режимной сети, дренажных и др.

1.7.    Диаметры фильтров, глубина и интервалы их установки зависят от вида и назначения проектируемых объектов, гидрогеологических условий района, цели гидрогеологических исследований, способа бурения скважины, конструкции скважины и конструкции фильтра.

1.8.    При инженерных гидрогеологических изысканиях под сооружения мелкого заложения (трубопроводы различного назначения, автомобильные и железные дороги, аэродромы, линии электропередач, связи и т. д.) глубина установки фильтров, если в них возникает необходимость, берется в пределах 2—15 м.

1.9.    При изысканиях для промышленного, гражданского и гидротехнического строительства, при гидрогеологических исследованиях и режимных наблюдениях фильтры устанавливаются в скважинах глубиной до 20— 50 м.

1.10.    При инженерных изысканиях на сложных объектах (ГЭС, водохранилища, плотины, каналы, вертикальный дренаж), а также при изысканиях для проектов осушения рудников и шахт, подземного хранения жидкостей и газов, водоснабжения городов, промышленных и сельскохозяйственных предприятий фильтры устанавливают в скважинах глубиной до 200 м и более.

1.11.    Для гидрогеологических исследований, не связанных с установкой водоподъемных средств в скважины, применяются в основном фильтры диаметром до 168 мм, а для исследований, связанных с установкой водоподъемных средств,—диаметром 168—426 мм и более.

1.12.    Изыскательские организации, как правило, должны иметь несколько наиболее распространенных типов фильтров разных конструкций и диаметров.

1.13.    Фильтры, извлеченные из временных скважин для установки в другие скважины или для выяснения причины выхода их из строя, должны тщательно обследоваться.

2. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ и КОНСТРУКЦИИ ФИЛЬТРОВ

2.1.    Качество и эффективность выполнения гидрогеологических исследований, связанных с подземными водами, зависит от правильного выбора конструкции и установки в скважинах соответствующих типов фильтров.

2.2.    Фильтры, применяемые для скважин с ограниченным сроком действия, рассчитываются на 3—5-кратное и более использование.

2.3.    Фильтры подразделяются на каркасные без водо-приемной оболочки и каркасные с водоприемной оболочкой.

2.4.    Каркасные фильтры изготавливаются из труб разного назначения диаметром от 25 до 426 мм и выше и из металлических стержней (каркасно-стержневые).

2.5.    Для изготовления трубчатых каркасов фильтров с круглыми или щелевыми отверстиями применяются металлические и неметаллические трубы (табл. 1).

Таблица 1 Основные виды труб, используемые для изготовления каркасов фильтров

Название труб по ГОСТ (или нормалям) Номер ГОСТа или технических условий Приложение, в котором приведены основные характеристи ки труб Трубы обсадные и муфты к ним............ ГОСТ 632-64 3 Трубы обсадные и колонковые для геологоразведочного бурения и ниппели к ним . . ГОСТ 6238-52* 4 Трубы стальные водогазопроводные (газовые) ..... ГОСТ 3262-62 5 Трубы бесшовные горячекатаные из нержавеющей стали ГОСТ 9940-62 6 Трубы винипластовые .... ТУ-МХП 4251-54 7 » полиэтиленовые . . . МРТУ-6 № 05-917-63 8 Трубы стеклопластиковые Уфимского завода..... ВТУ от 10/VII 1964 г. 9 Трубы и муфты асбестоцементные водопроводные .... ГОСТ 539-65 10 То же, фанерные...... ГОСТ 7017-64 11

Примечание. Применяются также трубы керамические, чугунные и из пористого бетона.

2.6.    Каркасно-стержневые фильтры (см. приложение 12), получившие в последнее время большое распространение, состоят из соединительных патрубков и металлических стержней на опорных поясах жесткости.

2.7.    Размеры отверстий каркасов для сетчатых фильтров из стальных труб без гравийной обсыпки следует определять в соответствии с данными табл. 2.

Таблица 2

Размер отверстий Перфорация при коэффициенте неоднородности грунтов Г)-с 2 при коэффициенте неоднородности грунтов Круглая ......... (2,5-3) dl0 (3-4) dso Щелевая......... (1,25-1) d50 (1,5-2) dM Примечание. Где \) = -р-\ d10t d60, U10 de0 — размеры ча-

стиц, содержание которых в водоносном пласте по весу соответственно 10, 50 и 60%.

2.8.    Фильтры каркасные с сетчатой водоприемной поверхностью состоят из каркаса с намотанной на него спиральной проволокой (или подкладочной сеткой с крупными ячейками) и водоприемной оболочки (см. приложение 12 и 13). Для спиральной намотки обычно применяют металлическую из нержавеющей стали либо латунную проволоку, пластмассовые, резиновые шнуры и т. п. Поверх обмотки прикрепляются сетки.

2.9.    Кроме проволочного и металлического сетчатого покрытия каркасов применяют сетки из пластических масс, стеклотканей, а также керамические блоки, гравийную обсыпку и т. д.

2.10.    Подбор материалов для гравийных обсыпок следует производить исходя из соотношения ~ = 84-12,

“Г>0

где О_ъо — размер частиц, меньше которых в обсыпке содержится 50%; d_bо — размер частиц, меньше которых в породе водоносного пласта содержится 50%.

2.11.    В кожуховых фильтрах (см. приложение 18) толщина наружного слоя засыпки должна быть не менее 30 мм₉ а при однослойной засыпке гравия до забоя скважины толщина слоя обсыпки должна быть не менее 50 мм.

7

2.12.    Для обсыпки фильтра рекомендуется применять сортированный однородный по механическому составу незагрязненный гравий.

2.13.    При установке гравийного фильтра конечный диаметр скважины следует принимать исходя из величины наружного диаметра фильтра и толщины гравийной засыпки.

2.14.    В табл. 3 приведены рекомендации по применению различных типов фильтров для гидрогеологических исследований в различных водосодержащих породах. Указания по ориентировочному расчету фильтров приведены в приложении 19.

Таблица 3 Рекомендации по применению различных типов фильтров для гидрогеологических исследований

Водосодержащие грунты Рекомендуемые типы фильтров Скальные, крупнообломочные устойчивые грунты Фильтры не устанавливают Неустойчивые щебенистые и галечниковые грунты, в которых более 50% по весу частиц щебня или гальки размером от 20 до 100 мм Фильтры трубчатые, каркасы сталь-ные, из нержавеющей стали, пластмассовые, стеклопластиковые, асбестоцементные деревянные, чугунные, каркасно-стержневые, из штампованного листа Гравий, гравелистый песок, в которых более 50% по весу частиц размером от 1 до 10 мм Фильтры трубчатые с водоприемной поверхностью из проволочной обмотки или тонкого штампованного листа Пески, в которых более 50% частиц размером 0,25—0,5 мм Фильтры трубчатые с водоприемной поверхностью из проволочной обмотки, сетки или тонкого штампованного листа с гравийной обсыпкой (гравийный фильтр) Пески мелкие и тонкозернистые Фильтры трубчатые или каркасностержневые с водоприемной поверхностью из проволочной обмотки или сетки с гравийной обсыпкой (блочные фильтры)

Примечания: 1. В подземных водах с повышенным со-держанием растворенных солей закисного железа и кальция и при наличии свободной углекислоты необходимо применять трубчатые каркасы с максимальными размерами проходных отверстий (с учетом диаметра и материала труб), а также каркасно-стержневые фильтры.

2.    Для агрессивных вод рекомендуется применять каркасностержневые фильтры (при этом каркасы должны иметь антикоррозийное покрытие) или пластмассовые, стеклопластиковые, асбестоцементные, деревянные и чугунные фильтры, а также фильтры из нержавеющей стали.

3.    Фильтры-каркасы из труб стальных и из нержавеющей стали могут опускаться на любую глубину; каркасно-стержневые — на глубину до 200 м, все остальные — до 100 м.

4.    Для изготовления фильтров в скважинах ограниченного срока действия может применяться простая сталь, снижаются требования к их антикоррозионным покрытиям, сокращается до минимума толщина гравийных обсыпок и т. д.

2.15. В табл. 4 приведены основные типы сеток, используемых для каркасных фильтров, а в табл. 5 — наиболее распространенные типы фильтров, которые могут быть использованы для гидрогеологических исследований. Схемы фильтров приведены на рис. 1, 2, 3.

2 Зак. 634