5、4,過(guò)濾器設(shè)計(jì)5.4.1,本條對(duì)過(guò)濾管直徑的設(shè)計(jì)只作了原則規(guī)定、而未列舉計(jì)算式或復(fù)核式、在設(shè)計(jì)出水量一定的情況下 由于過(guò)濾管有效孔隙率是定值。過(guò)濾管外徑與長(zhǎng)度互為變量,按該式確定過(guò)濾管直徑或過(guò)濾管長(zhǎng)度、也即一個(gè)關(guān)系式確定兩個(gè)變量。顯然解是多值的,我國(guó)有關(guān)文獻(xiàn)給出的確定過(guò)濾管外徑或過(guò)濾管長(zhǎng)度的計(jì)算式,正是忽略了這一關(guān)系式解的不確定性,需要指出的是。由于,井.孔.概念混淆.管井進(jìn)水流速概念混淆,部分計(jì)算式本身就是錯(cuò)誤的,就工程實(shí)踐而言.也不可能按計(jì)算的直徑特別定制過(guò)濾管 我國(guó)部分技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和文獻(xiàn)給出了過(guò)濾管的直徑復(fù)核式 也是不正確的 工程實(shí)踐不可能按復(fù)核結(jié)果而改變過(guò)濾管直徑,因此計(jì)算確定或復(fù)核過(guò)濾器直徑、無(wú)論在理論上還是在實(shí)踐上都是不成立的.也是本條不再列出過(guò)濾管直徑計(jì)算式或復(fù)核式的原因所在、5.4.2、纏絲過(guò)濾器。管 的進(jìn)水面是雙開(kāi)口型的、因此它的進(jìn)水面是雙層的、即骨架管進(jìn)水面和纏絲面進(jìn)水面,后者直接與含水層接觸.兩者技術(shù)要求不同.所以纏絲過(guò)濾器的設(shè)計(jì)包括骨架管設(shè)計(jì)和對(duì)纏絲要求兩部分內(nèi)容,由于骨架管不直接與含水層接觸 因此骨架管的穿孔形狀 尺寸及排列方式與含水層顆粒組成無(wú)關(guān),僅與管材強(qiáng)度和加工工藝有關(guān) 由于骨架管進(jìn)水面不直接與含水層接觸.不存在被含水層顆粒堵塞的問(wèn)題。也就不存在有效孔隙率問(wèn)題。這與外層纏絲進(jìn)水面有所不同。纏絲進(jìn)水面由于存在有效孔隙率問(wèn)題,因此纏絲過(guò)濾器.管,的進(jìn)水能力是由其外層纏絲進(jìn)水面決定的、纏絲過(guò)濾器,管.腐蝕,結(jié)垢及至報(bào)廢 均是由于纏絲進(jìn)水面腐蝕.結(jié)垢及損壞造成的.因此骨架管孔隙率過(guò)大并無(wú)意義,供水管井工程施工及驗(yàn)收規(guī)范.GBJ 13,66和我國(guó)部分文獻(xiàn)規(guī)定了不同管材的孔隙率數(shù)值.顯然是從管材強(qiáng)度角度作出的規(guī)定、是不正確的,根據(jù)我國(guó)常用管材的穿孔管孔隙率和纏絲進(jìn)水面有效孔隙率的計(jì)算.條文規(guī)定骨架管孔隙率為20 30,是符合工程實(shí)際情況的。是合適的,管材強(qiáng)度大??扇〈笾?管材強(qiáng)度低 可取小值,纏絲的斷面形狀直接影響到有效孔隙率的大小,圓形纏絲斷面外大中間小,極易被含水層顆粒堵塞。有效孔隙率低 梯形或三角形纏絲斷面外小內(nèi)大。不易被含水層的砂礫堵塞.有效孔隙率大 優(yōu)越性明顯.國(guó)外早已普遍采用,我國(guó)限于加工條件,尚不能強(qiáng)制執(zhí)行。但有條件宜盡量采用 5、4.3.我國(guó)部分技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)文獻(xiàn)定義過(guò)濾器孔隙率為穿孔管的孔隙率 因此大多數(shù)給出了穿孔管孔隙率的計(jì)算式,而未給出外層進(jìn)水面孔隙率計(jì)算式,導(dǎo)致忽視了外層進(jìn)水面孔隙率計(jì)算的不正確認(rèn)識(shí),外層進(jìn)水面由于直接與含水層或?yàn)V料顆粒相接觸,存在有效孔隙率問(wèn)題,因此過(guò)濾器,管,的進(jìn)水能力是由外層進(jìn)水面決定的.外層進(jìn)水面孔隙率有著比內(nèi)層進(jìn)水面孔隙率更為重要的意義 所以雙層進(jìn)水面過(guò)濾器,管,應(yīng)計(jì)算外層進(jìn)水面孔隙率,原規(guī)范禁用包網(wǎng)過(guò)濾器而未給出包網(wǎng)進(jìn)水面孔隙率計(jì)算式,本次修訂予以補(bǔ)充、應(yīng)按規(guī)定執(zhí)行。5,4、4 室內(nèi)試驗(yàn)表明,濾料厚度超過(guò)25mm即可有效擋砂 但考慮到管井施工多種因素的影響.濾料厚度宜大于75mm、濾料厚度增大,增大井徑、可增大管井出水量、在細(xì)粉砂含水層情況下,適當(dāng)增加濾料厚度尚可降低井水含砂量 但是濾料厚度過(guò)大,不僅帶來(lái)施工的困難,而且濾料超過(guò)一定厚度后水量增加也很少。根據(jù)國(guó)內(nèi)外工程實(shí)踐、對(duì)大多數(shù)填礫過(guò)濾器管井而言。規(guī)范規(guī)定濾料厚度為75mm.150mm是合適的。細(xì)顆粒含水層宜取上限值。粗顆粒含水層可取下限值、考慮到洗井和抽水過(guò)程中濾料將會(huì)下沉、當(dāng)濾料高度低于過(guò)濾管頂端時(shí) 將導(dǎo)致管井涌砂.因此濾料高度應(yīng)始終高于過(guò)濾器頂端、濾料的下沉量與取水含水層的特性,管井結(jié)構(gòu)及施工方法等因素有關(guān).條文規(guī)定的濾料高度是就一般情況而言,實(shí)際工作中??筛鶕?jù)含水層的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。5、4,5、分層填礫時(shí) 為保證細(xì)顆粒含水層顆粒不會(huì)通過(guò)粗顆粒濾料進(jìn)入管內(nèi)、細(xì)顆粒含水層的濾料需超過(guò)細(xì)顆粒含水層的頂板和底板。超過(guò)多少合適 條文并未規(guī)定具體數(shù)字。應(yīng)根據(jù)含水層的具體情況確定、原則上是防止細(xì)顆粒含水層濾料錯(cuò)位。導(dǎo)致管井涌砂,當(dāng)細(xì)顆粒含水層和粗顆粒含水層為互層,其間并無(wú)相對(duì)隔水層。難以分層填礫時(shí)。為保證管井質(zhì)量,應(yīng)全部按細(xì)顆粒含水層濾料規(guī)格進(jìn)行,粗顆粒含水層中間有薄層細(xì)顆粒含水層透鏡體或夾層時(shí) 顯然全部按細(xì)顆粒含水層確定濾料規(guī)格是不合理的,此種情況下、宜封閉細(xì)顆粒含水層,5。4.6、雙層填礫過(guò)濾器由于內(nèi)層濾料規(guī)格比外層濾料規(guī)格放大4倍,6倍,骨架管進(jìn)水縫隙尺寸亦相應(yīng)放大4倍、6倍、因此骨架管孔隙率增大。進(jìn)水流速降低、井損減少、我國(guó)供水管井工程調(diào)查表明,雙層填礫過(guò)濾器不僅出水量大、而且使用壽命長(zhǎng),尤其對(duì)于細(xì)粉砂含水層效果突出.本規(guī)范規(guī)定了雙層填礫過(guò)濾器設(shè)計(jì)應(yīng)遵守的基本內(nèi)容 實(shí)踐中 我國(guó)部分地區(qū)采用簡(jiǎn)易雙層填礫過(guò)濾器也取得了良好效果。但雙層填礫過(guò)濾器成本高于單層填礫過(guò)濾器.施工亦有一定難度、因此應(yīng)根據(jù)具體條件決定采用與否 供水管井過(guò)濾器設(shè)計(jì)5 4 7、表5 4 7是在原規(guī)范表3、4,1的基礎(chǔ)上修訂的.說(shuō)明如下.1。原規(guī)范表3。4,1中,基巖 系對(duì)于上覆土層而言 在巖土分類中并無(wú)此名稱,而且與下面的碎石土.砂土分類定名不一致,故改為巖體,2,原規(guī)范表3,4.1中.巖層穩(wěn)定 巖層不穩(wěn)定。兩欄的內(nèi)容與下面兩欄內(nèi)容交叉、因此合并到下面兩欄中,3、原規(guī)范表3。4,1中砂土類含水層缺少礫砂含水層。顯然是疏漏。本次修訂予以補(bǔ)充,4、原規(guī)范表3.4,1里 適用的過(guò)濾器類型中 列出了部分非填礫過(guò)濾器.但所列不全、也難以列全。如缺少橋式過(guò)濾器等,因此本次修訂表中過(guò)濾器類型按填礫與否劃分為填礫過(guò)濾器和非填礫過(guò)濾器.非填礫過(guò)濾器泛指所有不填礫的過(guò)濾器,不僅避免了篇幅過(guò)大,也避免了疏漏.5,包網(wǎng)過(guò)濾器有效孔隙率小。進(jìn)水能力低、且濾網(wǎng)容易堵塞 結(jié)垢和腐蝕。導(dǎo)致管井出水量減少 使用壽命縮短等諸多弊端。但考慮在實(shí)際工作中.當(dāng)管井很深.井徑受限制時(shí)。粉細(xì)砂含水層采用包網(wǎng)過(guò)濾器仍不失為一種選擇。因此一般情況下不宜采用包網(wǎng)過(guò)濾器、但在上述特殊情況下也可考慮采用.所以條文并未規(guī)定完全禁用,對(duì)于過(guò)濾管外包棕皮則明確禁止采用.我國(guó)有些單位使用的所謂包網(wǎng)過(guò)濾器、實(shí)際上是用作填礫過(guò)濾器的骨架管。在技術(shù)上顯然不合理.6,近十幾年 橋式過(guò)濾器 管.在我國(guó)供水管井和降水管井實(shí)踐中得到了廣泛采用,由于橋式過(guò)濾器.管。進(jìn)水縫隙是側(cè)向開(kāi)孔、不易被含水層顆?;?yàn)V料堵塞、因此有效孔隙率大.管井出水量大 無(wú)論是作為非填礫過(guò)濾器還是作為填礫過(guò)濾器的骨架管均優(yōu)點(diǎn)明顯。本次修訂時(shí) 考慮橋式過(guò)濾器是填礫或非填礫過(guò)濾器之一,不是單獨(dú)的過(guò)濾器類型,故未列入表中.在表下的注中予以特別提出。7、貼礫過(guò)濾器是填礫過(guò)濾器的一個(gè)特殊類型,原規(guī)范第3,4、1條的條文說(shuō)明闡述了不宜采用的原因,其缺陷在于,由于貼礫層與骨架管直接接觸 孔隙率低,過(guò)濾器進(jìn)水能力低。且存在不利于洗井和不便運(yùn)輸?shù)缺锥?本次修訂在表下的注中予以明確,5。4,8,5,4、9,過(guò)濾器,管.在地下水中被腐蝕和堵塞是極普遍的現(xiàn)象、當(dāng)?shù)叵滤哂懈g性時(shí)、其腐蝕和堵塞現(xiàn)象更為劇烈 實(shí)踐表明,地下水對(duì)過(guò)濾器的腐蝕和堵塞幾乎是同時(shí)發(fā)生的、只是條件不同時(shí).兩者發(fā)展的速度不盡相同,除地下水水質(zhì)因素外.影響地下水對(duì)過(guò)濾器腐蝕、堵塞的強(qiáng)度和速度的因素還有制作過(guò)濾器材料的抗腐蝕性。過(guò)濾器結(jié)構(gòu)和管井出水量等。因此當(dāng)?shù)叵滤哂懈g性時(shí),供水管井選擇耐腐蝕材料制作過(guò)濾器是必要的,從幾種常用管材比較,鑄鐵管比鋼管抗腐蝕強(qiáng)、非金屬管比金屬管抗腐蝕性強(qiáng) 但當(dāng)?shù)叵滤畬?duì)混凝土有侵蝕性時(shí)、則不宜采用鋼筋混凝土井管 纏絲過(guò)濾器、管、仍是目前采用較多的一種過(guò)濾器 管,纏絲無(wú)疑是纏絲過(guò)濾器,管,的薄弱環(huán)節(jié).當(dāng)?shù)叵滤哂懈g性時(shí)。有條件時(shí),宜采用不銹鋼絲,銅絲或增強(qiáng)型聚乙烯濾水絲等耐腐蝕性材料,采用抗腐蝕性差的纏絲材料時(shí),應(yīng)采用涂保護(hù)層,陰極保護(hù)等防腐措施 在含水層的顆粒組成較為粗大的情況下、采用不纏絲過(guò)濾器 管 不失為一個(gè)徹底的解決辦法.5 4 10.據(jù)試驗(yàn)和對(duì)比資料表明,過(guò)濾器長(zhǎng)度在一定范圍內(nèi)。管井出水量隨過(guò)濾器長(zhǎng)度的增加而增大.當(dāng)過(guò)濾器長(zhǎng)度增大超過(guò)某一閾值后。出水量增大的比例卻很小 甚至毫無(wú)實(shí)際意義,經(jīng)統(tǒng)計(jì)這個(gè)閾值為20m 30m、一般將這個(gè)閾值稱之為。過(guò)濾器有效長(zhǎng)度.也即占管井出水量90。95、的過(guò)濾器長(zhǎng)度 在地下水取水工程實(shí)踐中,花費(fèi)很多財(cái)力準(zhǔn)確地測(cè)試水源地的、過(guò)濾器有效長(zhǎng)度.在經(jīng)濟(jì)上是不合理的.也不現(xiàn)實(shí)。本規(guī)范規(guī)定以30m為界限值、對(duì)我國(guó)大多數(shù)地區(qū)而言是合適的.也不會(huì)造成太大的浪費(fèi).含水層厚度大于30m。特別是對(duì)于含水層很大的所謂.大厚度含水層,為了充分利用含水層??筛鶕?jù)實(shí)際情況考慮采取分段取水方案 非均質(zhì)含水層中過(guò)濾器的設(shè)計(jì),條文中對(duì)兩種比較普遍的情況作了規(guī)定,一是層狀非均質(zhì)含水層,可概化為均質(zhì)含水層。按均質(zhì)含水層設(shè)計(jì)過(guò)濾器長(zhǎng)度。二是裂隙 溶洞含水層 可適當(dāng)加長(zhǎng)過(guò)濾器長(zhǎng)度。因此.條文規(guī)定,過(guò)濾器累計(jì)長(zhǎng)度宜為30m。50m 且.應(yīng)安置在主要含水層部位 5.4,11。影響非填礫過(guò)濾器進(jìn)水縫隙尺寸確定的因素主要為 含水層的類別。含水層的均勻性.過(guò)濾器進(jìn)水縫隙的形狀.覆蓋層的穩(wěn)定與否.地層取樣的可靠程度 地下水的腐蝕性,上述影響非填礫過(guò)濾器進(jìn)水縫隙尺寸確定的因素中。含水層的類別及其均勻性是最主要的。其次是過(guò)濾器的進(jìn)水縫隙的形狀,對(duì)于長(zhǎng)期取水構(gòu)筑物的供水管井而言。上述影響因素均需要予以考慮,但對(duì)于臨時(shí)抽水構(gòu)筑物的降水管井 則無(wú)需全面考慮.如地下水有無(wú)腐蝕性并不是短時(shí)間能看見(jiàn)其影響的,所以主要應(yīng)考慮的因素仍是含水層的類別及其均勻性 原規(guī)范對(duì)供水管井纏絲過(guò)濾器進(jìn)水縫隙尺寸作了規(guī)定,實(shí)質(zhì)是對(duì)非填礫過(guò)濾器進(jìn)水縫隙尺寸的規(guī)定、此規(guī)定略顯簡(jiǎn)約.工程實(shí)踐可根據(jù)上述影響因素進(jìn)行微調(diào),5,4。12,填礫過(guò)濾器濾料擋砂 并非將含水層中的砂粒完全隔濾于濾層之外.濾料形成的孔隙允許含水層中的較小砂粒在管井洗井時(shí)通過(guò)濾層抽出井外、而含水層中的較大顆粒則被隔濾于濾層之外。達(dá)到穩(wěn)定含水層和降低井水含砂量的目的。濾料孔隙中形成的內(nèi)切球體直徑即為濾料的.通過(guò)粒徑、所謂 通過(guò)粒徑 即是濾料層孔隙允許通過(guò)砂粒的最大粒徑,顯然,通過(guò)粒徑、確定之后 濾料粒徑隨之確定.所以兩者之間有如下的關(guān)系。式中 D,濾料粒徑,mm n 填礫比、di.通過(guò)粒徑。mm、上式即為填礫過(guò)濾器濾料規(guī)格確定的通式 世界各國(guó)制定的濾料規(guī)格雖然在n和d i的數(shù)值上有所不同 但規(guī)定的基本形式是相同的.其理論依據(jù)即在于此。原規(guī)范在大量調(diào)研的基礎(chǔ)上,舍棄了,供水管井工程施工及驗(yàn)收規(guī)范,GBJ.13 66的表格形式規(guī)定、根據(jù)供水管井的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和上述濾料規(guī)格確定的通式,分別對(duì)砂土類含水層和碎石土類含水層濾料規(guī)格作了規(guī)定、多年的實(shí)踐表明、這一規(guī)定是符合我國(guó)供水管井工程的實(shí)踐情況的,對(duì)于指導(dǎo)我國(guó)供水管井填礫過(guò)濾器濾料規(guī)格確定具有重要的指導(dǎo)意義.降水管井過(guò)濾器設(shè)計(jì)5.4。13。降水管井過(guò)濾器類型在選用原則上與供水管井并無(wú)區(qū)別 因此降水管井過(guò)濾器類型可參照表5 4、7進(jìn)行選用.但降水管井作為臨時(shí)抽水構(gòu)筑物。并不要求很長(zhǎng)的使用壽命、砂土類含水層 特別是細(xì),粉砂含水層。包網(wǎng)過(guò)濾器簡(jiǎn)便易行,在降水管井實(shí)踐中經(jīng)常采用。禁用并不合適.需注意的是,由于包網(wǎng)進(jìn)水面有效孔隙率低。導(dǎo)致井損增大 單位出水量較小的問(wèn)題,不禁用并不表示合適,宜根據(jù)具體情況確定采用與否、5。4.14 降水管井由于是臨時(shí)抽水構(gòu)筑物 所以可不考慮地下水質(zhì)因素 過(guò)濾器制作材料選擇應(yīng)主要根據(jù)過(guò)濾器的受力條件和經(jīng)濟(jì)合理因素確定。5,4 15。降水管井過(guò)濾器長(zhǎng)度設(shè)計(jì),不僅應(yīng)考慮含水層的類型和含水層的厚度情況、尚應(yīng)考慮基坑的基底深度 當(dāng)基坑底的深度超過(guò)含水層隔水底板時(shí)。單獨(dú)采用管井降水法是達(dá)不到降水深度要求的,此時(shí)過(guò)濾器的長(zhǎng)度只能是設(shè)計(jì)動(dòng)水位以下的含水層厚度.當(dāng)基坑底的深度未達(dá)到含水層隔水底板。此時(shí)應(yīng)根據(jù)含水層的厚度情況。采用完整井或非完整井、相應(yīng)確定過(guò)濾器的長(zhǎng)度,條文規(guī)定了應(yīng)考慮的因素,其實(shí)質(zhì)是過(guò)濾器長(zhǎng)度的確定、應(yīng)使過(guò)濾器進(jìn)水流速不超過(guò)允許進(jìn)水流速、當(dāng)基坑底部存在承壓含水層時(shí),為防止基底隆起 應(yīng)降低承壓含水層的水頭至安全的水頭以下 也即允許水頭以下,所謂允許水頭。即是基坑底不隆起的水頭。降低承壓水頭過(guò)大則浪費(fèi),未達(dá)到允許水頭則存在基底隆起的危險(xiǎn)、顯然允許水頭確定后 管井出水量即確定。過(guò)濾器的長(zhǎng)度即可根據(jù)管井設(shè)計(jì)出水量確定.5 4。16.降水管井作為臨時(shí)抽水構(gòu)筑物,設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不同于供水管井設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),本次修訂根據(jù)降水管井出水含砂量標(biāo)準(zhǔn)和允許進(jìn)水流速的規(guī)定 對(duì)降水管井非填礫過(guò)濾器進(jìn)水縫隙尺寸作出了規(guī)定.工程實(shí)踐上仍可綜合考慮影響非填礫過(guò)濾器進(jìn)水縫隙尺寸確定的因素而進(jìn)行微調(diào),但地下水水質(zhì)因素可不考慮,5.4 17,降水管井的目的是通過(guò)抽水以降低地下水位。這就要求降水管井在滿足出水含砂量標(biāo)準(zhǔn)的情況下 達(dá)到最大限度降低地下水位的目的 降水管井作為臨時(shí)抽水構(gòu)筑物,決定了降水管井濾料規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)低于供水管井濾料規(guī)格標(biāo)準(zhǔn),室內(nèi)試驗(yàn)和實(shí)踐均證明,填礫比n,12將導(dǎo)致井水含砂量過(guò)高,抽水設(shè)備不能正常運(yùn)行,地層結(jié)構(gòu)受到破壞等不良后果 但濾料規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)過(guò)于嚴(yán)格則限制了管井出水量,影響了降水效果。顯然也是不合適的 本次修訂依據(jù)降水管井的允許井壁進(jìn)水流速和井水含砂量標(biāo)準(zhǔn),規(guī)定降水管井濾料規(guī)格填礫比為n 8 12是合適的、特殊情況下.當(dāng)含水層為細(xì)粉砂層.基坑周邊有重要建。構(gòu).筑物而對(duì)出水含砂量有較高要求時(shí),可按供水管井標(biāo)準(zhǔn)確定濾料規(guī)格。填礫過(guò)濾器骨架管縫隙尺寸的大小,可根據(jù)含水層顆粒確定的濾料D10確定 也即擋住90 的濾料不能進(jìn)入管內(nèi)。意在穩(wěn)定濾料層、