Водопонизительные установки из системы скважин: общая информация

Водопонизительная установка состоит из скважин, насосов с электродвигателями, расположенными на поверхности земли, или с погружными электродвигателями, водосборного коллектора, насосной станции перекачки и сбросного трубопровода (в случае необходимости).

Фильтрационными расчетами определяют дебит скважины. Конструкция скважины определяется геологическим строением осушаемого участка и типом водоподъемного оборудования, подобранного по расчетному дебиту скважины. Конструкция скважины, как правило, должна предусматривать устройство качественной песчано-гравийной обсыпки (по СП 45.13330.2017 — при коэффициенте фильтрации менее 5 м/сут) и возможность чистки скважины. Способ бурения скважин не должен влиять на их эксплуатационные параметры.

Требования к устройству и работе водопонизительных скважин задает СП 45.13330.2017 (пп. 5.9–5.16, 5.18, 5.24, 5.29):

• бурение — с прямой или обратной промывкой водой либо ударно-канатное, бурение с глинистой промывкой не допускается;
• при коэффициенте фильтрации менее 5 м/сут — обсыпка крупностью 0,5–5 мм;
• после бурения — прокачка скважины эрлифтом;
• сопротивление изоляции погружного электродвигателя — не менее 0,5 МОм, включение насоса — не ранее чем через 1,5 ч после спуска;
• резервные скважины (не менее одной) и насосы — от 10 до 25 % в зависимости от срока работы системы;
• электроснабжение — от двух независимых источников, откачка — непрерывная.

Как правило, водопонизительные скважины бурят в рыхлых неустойчивых породах, реже в трещиноватых или закарстованных скальных и полускальных породах. Последнее имеет место, когда необходимо снять избыточный пьезометрический напор на дно котлована.

Нужна ли разгрузка напора, определяют проверкой дна котлована на прорыв напорными водами (СП 22.13330.2016, п. 9.29): γ_f·γ_w·H₀ ≤ γ_I·h₀. Здесь γ_f = 1,2 — коэффициент надежности по нагрузке, γ_w — удельный вес воды, H₀ — расчетный напор от подошвы проверяемого водоупора до максимального уровня подземных вод, γ_I — средневзвешенный расчетный удельный вес грунта проверяемого водоупора и вышележащих слоев, h₀ — расстояние от дна котлована до подошвы проверяемого слоя.

Если условие не выполняется, напор понижают разгрузочными или самоизливающимися скважинами либо увеличивают пригрузку. Понижение напора держат, пока сооружение не наберет вес и прочность, но не ранее окончания нулевого цикла и обратной засыпки пазух. Так, на строительстве торгово-развлекательного центра в Щербинке напорное давление снимали контурные водопонизительные скважины вместе с вакуумными установками УВВ-3А-6КМ, а сеть пьезометров позволяла регулировать интенсивность откачки.

Для целей строительного водопонижения глубина скважин определяется глубиной и мощностью водоносного горизонта и требуемым понижением (СП 45.13330.2017, п. 5.8). В зависимости от геологического строения участка и применяемого для бурения скважин оборудования можно выделить следующие конструктивные схемы водопонизительных скважин (рис. 1).

1. Скважину бурят в однородных песчано-гравийных отложениях ударно-канатным способом (рис. 1, а). Мощность водонасыщенных отложений небольшая. В этом случае скважина проходится одним диаметром на полную глубину. Данная конструкция не предусматривает устройства песчано-гравийного фильтра. Обсадка скважин осуществляется непосредственно фильтровой колонной.
2. Описываемая конструкция скважины отличается от предыдущей тем, что мощность водонасыщенной песчаной толщи значительно больше и в скважине необходимо устроить песчано-гравийный фильтр (рис. 1, б). В этом случае скважину проходят двумя диаметрами и в нее опускают фильтровую колонну, после чего все обсадные трубы извлекают.
3. Данная конструкция скважины служит для снятия избыточного пьезометрического напора на дно котлована (рис. 1, в). В рыхлых отложениях конструкция скважины аналогична описанной в п. 1, в скальных породах скважина проходится без обсадки трубами, т. е. скважина является водоприемной частью фильтра.
4. В случае бурения скважины роторным способом конструкция ее очень проста, так как отсутствуют переходы с одного диаметра на другой (рис. 1, г).

В рыхлых отложениях возможно гидробурение водопонизительных скважин способом гидропосадки обсадных труб или фильтровых колонн. В этом случае конструкция скважины не отличается от скважины, пробуренной роторным способом, но устройство песчано-гравийной обсыпки несколько затруднено в силу специфики способа проходки.

Рис. 1. Конструкции водопонизительных скважин

а — проходимых ударно-канатным способом в грунтах небольшой мощности; б — то же, в грунтах большой мощности; в — то же, для снятия пьезометрического напора; г — проходимых роторным способом в слоистой толще пород; 1 — кондуктор; 2 — фильтровая колонна; 3 — затрубная цементация; 4 — техническая колонна; 5 — песчано-гравийная обсыпка; 6 — сальник

Источники

• СП 45.13330.2017 «Земляные сооружения, основания и фундаменты» — пп. 5.8–5.16, 5.18, 5.24, 5.29
• СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений» — п. 9.29

Конструкцию скважины определяет проект по геологии участка, и от нее напрямую зависит смета: в нее входят погонные метры бурения и фильтра, объем обсыпки, прокачка эрлифтом, монтаж насосов. По прайсу компании вращательное бурение водопонизительных скважин в грунтах 2–3 группы с промывкой водой стоит от 3000 руб. за м.п., изготовление фильтров — от 2000 руб. за м.п., обсыпка мытым песком — от 2500 руб. за м³, прокачка эрлифтом — от 10 000 руб. за услугу.

На ЖК «Садовническая, 69» из-за переслаивания песков, супесей и суглинков в скважины поставили щелевые фильтры длиной 12 м с обсыпкой мытым песком фракции 0,5–2,0 мм. Отдельной строкой в смету закладывают резервные скважины и насосы: по СП 45.13330.2017 это от 10 до 25 % в зависимости от срока работы системы.