过滤器设计
1.过滤器结构形式的分类和选择 按反滤料的城充情况，过滩器可分为外填滤料式，内填 健料式及内外不填滤料式三种。按制造安装情况，外填滤料 式过撼器又可分为预制的及就地安装的两种。前者是在地面 上将反撼料和过滤管装成整体，然后下入井孔中，后者是在 井孔中先下入过滤管，而后在其外围回填反滤料形成过滤器。 根据国内外试验研究和工程实践证明，三种过滤器结构 形式币，飞以外填反滤料式的工作性能最好，它不仅增大井的 有效半径，而且由于反滤料是经过人工筛选的较均匀料，易 于正确确定过逮管上的孔眼尺寸，因而防止或减轻了过滤骨 孔眼被地基砂堵塞的可能性，降低了进口水头损失，提高了 排水效率，因此这种形式的过滤器在水利工程中已得到广泛 应用。内填反逮料式过滤器的工作性能，最不能令人满意， 因为填于过滤管中的反滤料严重地妨碍水流畅通排出，因而 产生了较大的摩阻水头损失，减小了井的有效半径，降低了 排水效率，只适用于排水量较小的浅井，同时井径要很大， 不小于1米，如沐河土坝所采角者.
因此一般情况下不宜采 用。过滤管内外不填反滤料的过滤器，其工作性能介于上述 两种型式之间，但它具有结构简单，施工方便的优点，同 时，在过滤竹安于并孔后，借助鼓水和抽水方法.可使过滤 管周围地基土料进行粒级分选，细拉进入井内抽出，粗粒形 成一薄层天然反滤层，因而也有着较高的排水能力。这种形 式过滤器的缺点，在于过滤管上的孔眼尺寸要随着地层的变 化而相应地变化，若两者配合不好，势必造成淤积。这就要 求对于地基上层分布须有较精确的勘探。为了减小过滤管上 孔眼尺寸的变换，对于夹层可采用盲管(即不开孔的竹)， 以补救其缺点。
外填反滤料式过滤器中的预制过滤器有花篮式和筒式两 种。前者用生铁铸成.出水率小，过去多被用于 砂质地层中的浅井。后者多用于深井和在过滤份外不易填好 反滤料的情况。由于两者造价都高，且后者容易生锈，故现 在水利工程中很少采用。此外砾石棍凝土过滤管也是预制过 滤器的一种。 各式过滤器的过滤器，按其开孔形状，可分为圆孔式， 条孔式，桥孔式.筛网式四种。圆孔式和条孔式过滤管多用 于土料较粗的含水层中。筛网式过滤管，一般多用于土料较 细的含水层中，且通常不采用外填或内填反滤料的结构形 式，而使地基土直接在筛网上形成天然反滤层。目前国内某 些工程所采用的外包棕皮或芦苇的过滤管，从结构形式上 说，也属于筛网式。此外条孔式的开孔率较圆孔式大，同时 加工较快，因此在技未条件所及的情况下，应尽先选用条孔 式过渔管。
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2。各种过林，的投计及侧造工艺 过滤管的种类很多，下面只介绍国内外常用的几种。但 是不论那一种过碑管，其孔眼尺寸须根据被保护土料的组成 决定，开孔率的大小须根据流量决定，而最大可能达到的开 孔率则受管材强度的限制，将分别在后面叙述。至于管段长 度，视其强度及运输安装条件决定。
1)钢管过滤管:’制造方法有二。一是在钢管上开孔， 另一是在钢板上压出孔后再焊成管子。孔眼形状有圆孔、条 孔及桥孔三种。在钢管上开孔，通常采用圆孔和条孔，在钢 板上开孔多采用桥孔，其次为条孔。圆孔通常成梅花形排 列，用钻床加工，开孔率约20%左右。条孔通常布里成图 3-3的形状，其中。式开孔率最小，。式开孔率最大。开孔 率视需要而定，一般可达40%。为使条孔过渔管有必要的强 度，孔长一般不宜超过25-30厘米。在钢管上加工条孔，通 常采用铣和氧气切割两种方法。
氧气切割虽简单可行，但孔 口尺寸难以一致且不光滑。 析孔可从桥的两侧进水，同时没有因为开孔而损失材 料，因此强度较大，开孔率可达40%,桥孔过 滤管孔眼的加工，由专自制造厂，在钢板上用模压制成.然 后将钢板卷成圆管用电焊或气焊焊成。用钢板制造条孔过雄 管时，也用模压开孔。孔眼部分的材料最好保留在管壁上， 并做成内大外小的孔眼，以提高管子的强度，并利于排砂 。根据深井对强度的要求，模压设备的最大 加工厚度有7毫米即可。模压法制造的桥孔和条孔钢管过滤 管的规格，各厂各有一套，这里从略。 上述三种孔眼的钢管过滤管，在强度上和用材上虽差不 多，但开孔率的大小及加工的难易却有很大区别。其中以钢 板模压制造加工最方便，且开孔率大，但目前国内尚无专门 的模压造管厂，因此目前宜避免采用。 钢什的连接很方便，通常采用管箍法和镶入法.
2)棒式骨架缝隙过滤管:这里只介绍加乌苗尔柯所提 出并在1949年应用于某工程的一种结构形式(图3-6)。它 是由连接管、钢筋棒及支撑钢筋棒的钢环所组成。钢环与钢 筋棒相焊，钢筋棒被焊于连接管的表面(图3-6)形成栅栏 管，然后在管上绕丝或包扎网格作过滤管表面。这种过滤管 开孔率大，可达65%。对于排水量很大的井最有利。用材较 钢管过滤管可节省30-40%，加工较非模压开孔钢管过滤管 方便，管段用管箍连接。关于连接管的直径与钢筋棒的直径 和数目及支撑环的间距，三者之间的关系可参考表3-1确定。
3)铸铁过滤管:这种过滤管，系以开有大直径孔眼的 铸铁管为骨架，于其外面焊上8根小钢筋，再在钢筋外面绕 铅丝形成所需要的缝隙，并用锡将铅丝与小钢筋焊牢，以防 并丝，影响缝宽(图3-7)。管长一般为4-6米，丝距可 根据设计要求加工。丝距为0.75-3毫米时，相应的开孔率 为25-45沁。铸铁管本身通常开圆孔，孔眼很大，开孔率约 20-25 %管段连接采用管箍。国内有专门造骨厂。
4)石棉水泥过滤管:系用石棉水泥什开孔做成。石棉 水泥管系用12-21%的石棉与88-79% 的水泥混合后，经打浆，捞取，真空滤 水，在制管的成型辊上受压卷制，最后 在蒸气养护室或热水池中硬化而成。 通常石棉水泥管的内径为50-400毫米 (个别达1000毫米)，壁厚7-30毫米， 长3米或4米。直径较大的壁较厚，管 段较长。目前国内已有几个厂生产石棉 水泥管，可根据现有规格选用或订制。 石棉水泥过滤管上孔眼的形状，目 前国内都是采用圆孔，呈梅花形排列， 国外除圆孔外，并广泛采用条形孔，开 孔率可达25 %,图3-8a, b所示为国外 工程实例，其中开圆孔的过滤管，内径 为221毫米，孔眼直径为10毫米，开孔率为2 5%,黄壁庄水库 所采用的石棉水泥过滤管，有两种规格:其一内径为265 毫米，外径为309毫米，厚22毫米，另一内径为279毫米，外 径为325毫米，厚23毫米，管段长4米，重约150公斤。孔眼 直径为16毫米，开孔率为11%(图3-9)。
河南某水库也是采 用石棉水泥过滤管，直径较黄壁庄水库采用的略大，开孔率 为10 %。孔眼用钻床加工，每钻一孔约需1分钟。每米过滤 管需开孔一千儿百个，工作量很大，为了提高打孔工效，应 设法改用排钻，以便一次可以同时钻出几个孔眼。 石棉水泥管的连接，在国外多采用铸铁管箍，也有用平滑短套管套于石棉管的管端外面，再用大螺 距的机螺丝与管相接。后一种连接 法在安装时应先用水泥油灰涂在管 端上，然后插入，以保证严密。国 内目前多采用包扎法。黄壁庄水库 所采用的包扎法是在两根管子的接 头处的外面，先包以油毛毡，再 用厚2.5厘米，长0.6-1.0米的木 板条四根夹住，然后用双股8号铅 丝扎四道。河南某水库采用的连接 法，系在两管端接头处的外面套 一短套将，用铁把连牢。后一种连 接法容易将管端接齐接平，因此较 好，但应注意填严缝隙。
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