[科普中國]-水平集水管

濾水影響因素

水平集水管的濾水效果是輻射井沉井的關(guān)鍵之一,而濾水效果取決于濾水孔的結(jié)構(gòu)形式、濾水孔的直徑和濾水管的孔隙率,三者密切相關(guān)。

結(jié)構(gòu)形式濾水孔的結(jié)構(gòu)形式目前采用過兩種:

(1)圓形孔。圓形孔對(duì)鋼管的剛度影響小。但孔隙率不能過大,否則濾水孔間距小,在濾水鋼管周圍難以形成穩(wěn)定拱腳,不能形成自然反濾層?？紫堵侍∫膊恍?雖然能形成自然反濾層,但出水量少。
(2)矩形孔。矩形孔能增加濾水鋼管的孔隙率,但對(duì)鋼管的剛度影響大,減少鋼管的抗頂力。采用3×0.15cm的矩形孔,孔隙率3.0~4.5%,濾水效果很好,頂進(jìn)后鉆機(jī)一停馬上排放清水。采用功80mm的濾水鋼管,只能頂進(jìn)5m左右,再長阻力增加,濾水鋼管變形而被折斷。矩形孔雖然濾水效果好,但頂進(jìn)長度因太短而被淘汰。

濾水孔直徑圓形濾水孔的直徑大小取決于含水層粒徑的大小,含水層顆粒粗,則濾水孔的直徑相應(yīng)就大。如果濾水孔直徑選擇小了,則濾水孔周圍細(xì)小砂粒不能及時(shí)排出,就不能形成良好的自然反濾層,則會(huì)減少水平集水管的出水量。反之濾水孔直徑選擇太大,在濾水孔的周圍很難形成穩(wěn)定拱腳,也就不能形成穩(wěn)定的拱結(jié)構(gòu),結(jié)果大量的泥砂不斷的涌人水平集水管內(nèi),不能形成自然反濾層,起不到濾水的作用。

濾水管孔隙率濾水鋼管孔隙率大,即濾水孔間距小,則濾水鋼管周圍穩(wěn)定拱腳遭到破壞,不能形成自然反濾層?？紫堵市r(shí)則減少水平集水管的出水量。如果兩者選用的合適,一方面在頂管的過程中,促使濾水鋼管周圍的砂土順利排入管內(nèi),減少頂進(jìn)阻力,增加水平集水管的頂進(jìn)長度。另一方面在濾水鋼管的周圍形成良好的自然反濾層,使含水層的水通暢地流進(jìn)水平集水管內(nèi),增加出水量。1

成孔工藝頂進(jìn)法頂進(jìn)法選用Φ89的鋼管濾水管,內(nèi)插PE管,每根長0.8一1.0m,絲扣連接,用液壓水平鉆機(jī)邊旋轉(zhuǎn)邊推進(jìn),一根接一根,直接打進(jìn)含水層。頂進(jìn)過程中粉砂中的粉粒進(jìn)人濾水管內(nèi),隨水流進(jìn)人豎井中排走,同時(shí)將較粗的顆粒擠到濾水管周圍,形成一條天然的環(huán)形自然反濾層。濾水管的濾水效果與鋼管的孔眼大小及孔隙率、內(nèi)插PE管的外包濾網(wǎng)大小及其孔隙率密切相關(guān)。選擇合適,既能減少頂進(jìn)阻力,增加濾水鋼管的頂進(jìn)長度,又能使水平集水管的周圍很快形成自然反濾層,使含水層的水通暢地匯集到水平集水管內(nèi),增加輻射井出水量,否則,輻射井的出水量成倍減少,或者長時(shí)間排出渾水,排出大量泥沙。濾水管要求的標(biāo)準(zhǔn)是頂進(jìn)過程中排砂量最好,停止頂進(jìn)后濾水管內(nèi)排水很快達(dá)到水清砂凈。

套管鉆進(jìn)法套管鉆進(jìn)法所用濾水管選擇Φ63的PE雙螺紋波紋管,外套尼龍網(wǎng)套作為反濾料。濾水管的濾水效果與尼龍網(wǎng)套的目數(shù)密切相關(guān),選擇合適,使水平集水管的周圍很快地形成良好的自然反濾層,使含水層的水通暢地匯集到水平集水管內(nèi),目數(shù)大,則出水量減小,目數(shù)小,則長時(shí)間排出渾水,排出大量泥沙。同樣,尼龍網(wǎng)套的選擇要根據(jù)水文地質(zhì)條件,現(xiàn)場通過試驗(yàn)確定。套管鉆進(jìn)法施工是先將Φ89套管打進(jìn)含水層中,再從套管中插進(jìn)濾水管,然后脫掉鉆頭,拔出套管,把濾水管留在含水層中。濾水管在開始排水時(shí),能帶出粉砂中的粉粒,使粗粒在濾水管尼龍網(wǎng)套的外部形成自然反濾層,并很快水清砂凈。2

主要應(yīng)用利用水平集水管整治翻漿冒泥病害

大巴山隧道病害主要有洞身滲漏水、襯砌破壞、基底翻漿冒泥等,其中翻漿冒泥病害段的長度約450m,占隧道總長的8.4%。水平集水管是利用人工強(qiáng)化非均質(zhì)各向異性含水介質(zhì)的水力傳導(dǎo)性,增強(qiáng)排水量,降低地下水位的重要措施。具體做法是在離正洞較短距離的平導(dǎo)中,往正洞方向,按一定間距施做一定數(shù)量的水平集水管至隧道道床之下，這相當(dāng)于在隧道與平導(dǎo)的局部含水介質(zhì)中增設(shè)了若干人工導(dǎo)水裂隙,從而強(qiáng)化了排水效果,有利于降低道床附近圍巖中的地下水位,從而從根本上消除隧道翻漿冒泥的危害。3

砂卵石含水層打輻射井

輻射井是開發(fā)地下水的井型之一,它由一眼大口徑的豎井和幾條水平集水管組成。張家界市某廠為擴(kuò)建需要建一口日產(chǎn)水量2400m3的水井。踞現(xiàn)場踏勘,廠區(qū)內(nèi)下伏地層為砂卵石層和紅砂巖。周邊同類地層中所建水井日出水量都在500-600m3之間。為滿足水量需求,達(dá)到投資少,施工簡單,工期短的目的。故設(shè)計(jì)采用打輻射井的工藝成井,提高單井出水量4。