Методы установки иглофильтров

Методы установки иглофильтров определяются специфическими стратиграфическими условиями зернистостью дренируемых грунтов. Эти условия постоянно меняются, затрудняя нахождение стандартного метода, пригодного для всех случаев.

Ниже приводятся некоторые типичные методы установки, определяемые грунтами, которые подлежат обезвоживанию.

Песчаные почвы

Скважины-иглофильтры пробиваются в грунте струйным методом с помощью самозаправляющегося центробежного струйного насоса (максимальная производительность 1000 л/мин; максимальный напор 70 м), который по струйным шлангам диаметром 50 мм нагнетает воду под давлением на иглофильтр, установленный в положение струйной обработки.

Вода поступает в стояк и выходит через отверстия фильтра, расположенные по бокам и на вершине, открывая шаровой клапан. Эта струя воды под давлением удаляет грунт при прохождении в нем иглофильтра и выносит часть грунта на поверхность. Благодаря этому иглофильтр проникает в грунт до тех пор, пока не достигнет требуемой глубины.

Этот метод по существу представляет собой ручную перфорацию с прямой циркуляцией воды и разрушением керна.

Когда иглофильтр оказывается в вакууме, клапан на конце фильтра закрывается, заставляя воду поступать только через сетку на боковой стороне фильтра.

Мелкозернистые (илистые или илисто-песчаные) грунты или грунты с илисто-песчаными наслоениями

При работе в присутствии мелкозернистых грунтов или грунтов с илистыми наслоениями, подготавливаются вертикальные песчаные дрены (предварительные фильтры) диаметром 20 см перед установкой в них иглофильтров.

Вертикальная дрена имеет двойное назначение:

• не позволяет во время откачивания частицам ила в грунте забивать фильтровые сетки фильтров иглофильтров;
• создает преимущественный путь с большой влагопроводностью между слоями грунта с различными влагопроводностями.

Для правильной установки песчаной дрены требуется опыт и точность. Она является важнейшим условием успешного дренирования в грунтах.

На изображенной выше схеме показаны различные этапы установки.

Что касается выбора дренажного материала для заполнения ствола скважины, то здесь важно, чтобы размеры частиц были одинаковы. Если использовать дренажный материал с различными размерами частиц, то он ляжет так, как будто на дно ствола скважины падают частицы большего размера, а мелкие частицы оказываются в верхней части дрены.

На практике такое разделение приведет к различной дренирующей способности вертикальной дрены и снизит эффективность дренажной системы.

Схема, иллюстрирующая операции,
необходимые для установки песчаных дрен

Схема операций, необходимых
для установки песчаных дрен

Гравийно-песчаные грунты

В гравийно-песчаных грунтах, когда величины объемов, закачиваемых с земли, гранулометрия и компактность грунта еще позволяют использовать системы скважин-иглофильтров, иглофильтры можно устанавливать следующим образом:

• Традиционное вымывание водой под давлением (только в том случае, если преобладает песчаная компонента)
• Установка с предварительной водной перфорацией (если преобладает гравийный компонент).

В различных ситуациях могут применяться и другие методы установки, в зависимости от гранулометрического состава грунтов, в которых ведутся работы (шнековые буры с приводом от гидромоторов, копры для забивки свай, пневматические вибраторы, закрепленные на головках иглофильтров, бурение иглофильтром с продувкой).

В грунтах с преобладанием гравийной компоненты (за исключением случая промытого гравия) всегда присутствует матрица мелкозернистого песка, ила или даже глины, которая может повлиять на общую влагопроводность грунта. В присутствии промытого гравия (когда мелкозернистая матрица отсутствует или присутствуют только ее следы) объем, который система скважин-иглофильтров может извлечь из грунта, может быть недостаточным по сравнению с потенциалом водоносного пласта, который имеет большой запас воды. В этих случаях необходимо применять другие системы обезвоживания, такие как дренажные скважины.

Дело в том, что количество необходимых микроскважин (иглофильтров) окажется настолько большим, что их использование будет нецелесообразным, например, ввиду проблем логистики на стройплощадке.

Скалистые грунты

Как указывалось выше, системы скважин-иглофильтров можно успешно использовать в грунтах, проницаемых через поры.

В отличие от них, скалистые грунты проницаемы через трещиы или разломы. Это означает, что вода циркулирует в скалистом грунте путями, которые невозможно определить на предварительном этапе. Отсюда ясно, что в этих конкретных условиях работы эффективно использовать системы скважин-иглофильтров.

Необходимо отдельно сказать о тех случаях, когда пласт аллювиального материала лежит на глинистом пласте (или на скальном основании). Если водоносный горизонт необходимо дренировать полностью, следует пробурить часть глины, установить фильтры иглофильтра.

В этих условиях перфорация и установка иглофильтров в глине может быть оправдана только в случае, когда необходимо эффективно дренировать верхний пласт рыхлого грунта.