Обычные гравитационные иглофильтры хорошо работают в песках, но в пылеватых и мелкозернистых грунтах вода отдаётся медленно, и понижения не получается. Для таких условий применяют вакуумное водопонижение — систему, в которой насос создаёт разрежение и «вытягивает» воду из малопроницаемого грунта. Разбираем принцип вакуумного водопонижения, его область применения и условия, без которых метод не работает.
Принцип вакуумного водопонижения
Вакуумная насосная установка создаёт разрежение в герметичной водоприёмной системе — иглофильтрах или скважинах с коллектором. Разрежение передаётся в грунт вокруг фильтров и увеличивает градиент, под действием которого вода движется к фильтру. В результате удаётся осушить грунты, из которых гравитационный отбор почти ничего не даёт. Главное условие работы — герметичность: подсос воздуха резко снижает эффективность системы.
Где вакуумное водопонижение эффективно
| Система | Кф грунта | Понижение |
|---|---|---|
| Вакуумные иглофильтры | 0,2–2 м/сут | 5–7 м на ступень |
| Вакуумные скважины | малопроницаемые | до 20 м в однородном слое |
| Гравитационные иглофильтры (для сравнения) | 2–50 м/сут | 4–5 м на ярус |
Ориентиры — СП 45.13330.2017 (п. 5.4), СП 250.1325800.2016 (пп. 7.2.6, 7.4.1). Типичные грунты для вакуумного способа — мелкие и пылеватые пески, супеси, слоистые толщи с прослоями.
Обязательные условия
- Обсыпка фильтров. При вакуумном водопонижении песчаная обсыпка иглофильтров обязательна; крупность песка — 0,5–2 мм (СП 250.1325800.2016, п. 7.4.3).
- Заглубление фильтров. Фильтровую часть вакуумных скважин и иглофильтров размещают не менее чем на 3 м ниже поверхности земли, чтобы исключить подсос воздуха (СП 45.13330.2017, п. 5.20).
- Расстояние до откоса. Фильтры вакуумных скважин у борта выработки размещают не ближе 3 м от нижней бровки откоса или шпунта.
- Герметичность коллектора и соединений — проверяется до запуска.
- Число скважин на агрегат. Один агрегат вакуумного водопонижения обычно обслуживает не более 6 вакуумных скважин (СП 45.13330.2017, п. 5.3).
Почему вакуумная система теряет производительность
- негерметичный коллектор или соединения шлангов;
- подсос воздуха через устья иглофильтров — недостаточное заглубление фильтров;
- заиливание фильтров при неправильно подобранной обсыпке;
- грунты не соответствуют проекту — например, прослой глины перекрывает водоносный слой.
Диагностируют по фактическому дебиту и уровням в наблюдательных скважинах, а не только по показаниям вакуумметра насоса.
Вакуумное или гравитационное: как выбрать
Решающий параметр — коэффициент фильтрации по результатам изысканий. При Кф выше 2 м/сут обычно достаточно гравитационных иглофильтров, при 0,2–2 м/сут рассматривают вакуумные системы, для понижения на 10 м и более — эжекторные иглофильтры или скважины. Сравнение всех методов — в статье «Способы водопонижения», устройство иглофильтровых установок — в статье «Как работает водопонижение иглофильтрами».
Вакуумное водопонижение в Авитек Инжиниринг
Авитек Инжиниринг выполняет водопонижение иглофильтрами, включая вакуумные установки для мелких и пылеватых песков: подбираем обсыпку, контролируем герметичность и уровни в наблюдательных скважинах на протяжении всего периода работ.
Итог
- Вакуумное водопонижение создаёт разрежение и осушает грунты с Кф 0,2–2 м/сут.
- Вакуумные иглофильтры дают 5–7 м на ступень, вакуумные скважины — до 20 м в однородном слое.
- Без обсыпки 0,5–2 мм, заглубления фильтров от 3 м и герметичности метод не работает.
- Метод выбирают по коэффициенту фильтрации из изысканий.