Система скважин-иглофильтров - устройство и принцип действия

Система скважин-иглофильтров довольно успешно применяется для того, чтобы понизить и держать под контролем уровень грунтовых вод в рыхлых грунтах, при этом проницаемых по порам (например ил и песок, а также мелкий гравий). Именно в данных грунтах встречается поровая (по-другому несвязанная) вода, и из-за этого наблюдаются гидродинамические явления. Что касается глин, несмотря на то, что они обладают высокой пористостью (свыше 40%), они не в состоянии отдать воду, которая содержится в них (так называемую адсорбированную воду) в результате только механического воздействия. При земляных работах в глине основная проблема состоит не в инфильтрации, а в том, что наличие слоев глины между пластами ила или песка требует, чтобы применялись особые методы для установки скважин-иглофильтров.

Комплекс скважин-иглофильтров состоит из микроскважин, обладающих разным диаметром (это 1,5 – 2 дюйма) и определенной длины для конкретной задачи, данные микроскважины соединяются при помощи серии магистральных трубопроводов, муфт и штуцеров с такими видами насосов, как самовсасывающие центробежные насосы.

Каждый отдельный иглофильтр состоит из трубы, и при этом на нижнем конце его есть фильтр, именно через него вода закачивается в грунт. Конструкция, а также длина фильтров очень сильно зависят от типа грунта, в который осуществляется закачивание. Всасывающая магистральная труба зачастую имеет диаметр равный 150 мм, а гибкие соединительные шланги имеют диаметр равный 50 мм. Внутри них находится стальная спираль для того, чтобы сохранить полный диаметр при вакууме на этапе заливки. Если говорить о конструкционных материалах - магистральная труба производится из оцинкованной стали со сферическими соединениями (быстроразъёмными), а гибкие шланги могут быть произведены из ПВХ или из резины, которая усилена брезентом. Для того, чтобы эксплуатировать системы скважин-иглофильтров, которые находятся постоянно или долгое время в жесткой воде, могут понадобиться магистральные трубопроводы и иглофильтры, которые выполнены полностью из полиэтилена высокой плотности. Насос, который подсоединен к системе – это обычно центробежный (самовсасывающий) с вакуумным насосом, например насос J серии Varisco, являющийся основой для мотопомпы, и способный перекачивать в пределах от 90 до 150 м3/ч воздуха.

Применение вакуумного насоса на насосах в системах скважин-иглофильтров создает быструю заливку, и плюс возможность закачивание воды с большим содержанием воздуха в непрерывном потоке. Практически воздух способен попадать в трубы через соединения трубопроводов и шлангов, и из самих иглофильтров. При применении установок с вакуумными насосами воздухо-водяная смесь, перед тем, как попасть в рабочее колесо насоса, сначала проходит сквозь разделительный резервуар, обладающий большим поперечным сечением, этот резервуар неожиданно замедляет скорость потока. И как следствие воздух, эмульгированный водой, стремится отделиться из-за разности удельных весов, при этом поднимается до того места, где он втягивается вакуумным насосом, заставляя воду подниматься в разделительном резервуаре до того момента, пока не будет достигнута точка равновесия. В данной точке насос качает почти только одну воду, из-за того, что точка равновесия находится выше, чем лопаточное пространство рабочего колеса.

Принцип работы систем скважин-иглофильтров следующий: поток грунтовой воды ускоряется, и при этом отклоняется к соответствующему количеству микроскважин, которые подсоединены к центробежному (самовсасывающему) насосу. В грунте появляется устойчивое фильтрующее движение воды по направлению к иглофильтрам; данный поток может быть обнаружен через снижение динамического уровня грунтовых вод вокруг иглофильтров в сравнении со статическим уровнем невозмущённой воды. В каждой точке скорость фильтрации пропорциональна (по закону Дарси) локальному пьезометрическому градиенту. Коэффициент пропорциональности зависит от так называемой влагопроводности, являющейся характеристикой каждого типа грунта.