1. Сущность и мероприятия по водопонижению и водоотливу Открытый водоотлив

• Название: 1. Сущность и мероприятия по водопонижению и водоотливу Открытый водоотлив
• Дата: 15.04.2022
• Размер: 1.58 Mb.
• Имя файла: 1.docx
• Тип: Документы; #475797

1. Сущность и мероприятия по водопонижению и водоотливу

2. Открытый водоотлив

3. Выбор способов и средств водопонижения

 

1. Сущность и мероприятия по водопонижению и водоотливу

Естественное состояние природного грунта может быть твёрдым и жидким. Между этими состояниями происходит постоянное противодействие. Та или иная фаза становится преобладающей, в зависимости от климатических условий или сезона.

Чтобы обеспечить комфортное пользование земельными участками, нередко приходится использовать методы искусственного понижения грунтовых вод

Прежде чем приступать к строительству того или иного объекта, необходимо подготовить площадку к последующим действиям, в частности провести такие мероприятия, как водоотведение и водопонижение.

Некоторые виды работ можно вести в затопленном водой котловане, например разработку грунта из-под воды при сооружении опускных колодцев, разработку или отсыпку насыпей гидромеханичекким способом.

Но в большинстве случаев при производстве строительных работ избыток влаги не допускается. В некоторых случаях после технического или экономического обоснования защита котлована или траншеи от грунтовых вод не делается, а поступающую воду удаляют методом открытого водоотлива.

Зачастую при производстве работ в грунтах различный напластований, различной степени водонасыщенности эффективнее применение двух способов одновременно. Например, открытый водоотлив часто сочетается со шпунтовым ограждением. Способ довольно трудоемок и требует дефицитного материала для изготовления шпунта (металл, лес).

В некоторых случаях просачивание воды через стенки и дно котлованов и траншей не допускается, так как вызывает пучение грунтов, вынос их частиц, уменьшение или потерю устойчивости откосов. В этих случаях применяют грунтовый водоотлив с помощью водопонизительных установок: легких иглофильтровых (ЛИУ), электорных иглофильтровых (ЭИУ), вакуумных иглофильтровых (ВИУ), водопонижающих скважин с глубинными насосами, электроосушеним, дренированием.

Выбор способа борьбы с грунтовыми водами зависит от величины притока их к котлованам и траншеям, размеров последних, характера грунтов, геологического строения и мощности слоев, глубины выемки, методов выполнения работ, сроков строительства и т.д.

Способ водоотлива или водопонижения рекомендуется принимать в соответствии с табл. 1 (1, стр. 141), а в табл. 2 приводятся рекомендации по выбору типа противофильтрационных завес.

Котлованы или траншеи могут быть совершенными или несовершенными. Совершенным (траншея) котлован называется если его дно заглублено в водоупор или совпадает с ним. Несовершенный котлован (траншея) такой, дно которого не доходит до водоупора и имеется приток воды не только через стенки, но и дно выемки. (Рис. 1 а, б, в, г).

Таблица 1. Рекомендации по выбору систем водоотлива и водопонижения

№ п/п	Характеристика грунта	Коэффициент фильтрации, м/сут.	Глубина понижения уровня грунтовых вод
До 4-5 м	До 18-20 м	Свыше 18-20м
1.	Глина	-	Электроосушение
2. 3.	Суглинки супеси	0,005-0,4 0,2-0,7	Легкие одноярусные иглоф. Установки и элекорные иглофильтры	Многоярусные иглофильтровые установки и электорные иглофильтры
4. 5. 6.	Песок мелкозернистый Мелкий Средний	1,2-2,0 2,0-10,0 10,5-25,0	Одноярусные ЛИУ	Многоярусные ЛИУ и ЭИ	Буровые колодцы с артезианскими погружными насосами
7. 8. 9.	Песок: Крупный Гравелистый Гравий с песком	25-75 50-100 75-150	Буровые скважины с центобежным насосом	Буровые колодцы с артезианскими погружными насосами
10. 11.	Гравий чистый Галечник чистый	100-200 100-200	Поверхностный водоотлив	Буровые колодцы с погруж ными насосами
12.	Многослойная водонасыщенная толща. Чередование пород разной водопроницаемости	-	Поверхностный водоотлив сочетании с
Одноярусными ЛИУ	Многоярусными ЛИУ	Буровыми колодцами с погружным артезианским насосом

 

Таблица 2. Рекомендации по выбору противофильтрационных завес

№п/п	Вид и состояние грунта	Коэффициент фильтрации, м/сут.	Рекомендуемая к установке фильтрационная завеса
1.	Песчаные водонасыщенные и сухие пески	2,0-80	Двухстворная силикатизация из жидкого стекла
2.	Мелкие пылеватые сухие и водонасыщенные пески	0,5-50	Однорастворная силикатизация из жидкого стекла и фосфорной кислоты, смолизация
3.	Лессовые грунты сухие (выше уровня грунтовых вод)	0,1-20	Однорастворная силикатизация из жидкого стекла
4.	Лессовые грунты с газопроницаемостью 10-20см/мин, залегающие выше уровня грунтовых вод	-	Термический способ (раскаленные газы для стекания грунта)
5.	Трещиноватые и кавернозные скальные и песчано-гравелистые грунты	-	Цементация, битумизация
6.	Водонасыщенные грунты	-	Искусственное замораживание (аммиачно-холодильные установки)
7.	Металлический и деревянный шпунт	В зависимости от грунтов	Водоотлив насосами

Рис.1….:

а) безнапорная совершенная траншея; б) безнапорная несовершенная траншея; в) напорная совершенная траншея; г) напорная несовершенная траншея.1.-водоносный горизонт, 2- кривая депрессии,h– глубина траншеи ниже уровня грунтовых вод,h₁– толщина слоя воды в траншее при водоотливе,h₂– уровень воды в траншее относительно границы активной зоны,H– уровень грунтовых вод над водоупором, Н₁– пьезометричесекий уровень грунтовых вод, Н₂= h– граница активной зоны,R– радиусы влияния, ПУ ГВ – пьезометрический уровень грунтовых вод,m– толщины напорного водоносного слоя.

Для определения величины притока грунтовых вод выделяют следующие виды выемок:

– траншеи и вытянутые узкие котлованы прямоугольной в плане формы;

– широкие котлованы квадратной, прямоугольной, круглой и других распластанных в плане форм.

К первой группе относят выемки с отношением ширины к длине 1:10 и менее, ко второй – большим чем 1 :10.

В зависимости от гидравлического состояния водоносного пласта котлованы разрабатываются в условиях напорных или, чаще встречающихся, безнапорных грунтовых вод.

 



 

Водоотведение осуществляется с помощью специального оборудования и устройств: насосов (погружного типа), мотопомп, иглофильтров и пр. Данные мероприятия необходимо проводить на площадках с высоким уровнем грунтовых и поверхностных вод, подготавливая территорию к дальнейшей застройке.

Яндекс.Директ Водопонижение котлованаvodoponizhenie.com →Водопонижение котлованаНам 20 лет. Большой опыт работы! Водопонижение котлована.О компанииКунтактыГазификацияМонтажные площадкиУзнать большена vodoponizhenie.comСкрыть объявление Гидравлическая буровая установка s-b-t.ru →Гидравлическая буровая установкаПроектирование, производство, продажа. Качественно и надежно!О компанииЛизингКонтактыУзнать большена s-b-t.ruСкрыть объявление Установки водопонижения VARISCO! rutector.ru →Установки водопонижения VARISCO!Перекачка твердых частиц до 76 мм. Дизельный или электрический привод.Серия ECOMATICСерия THORСерия SIMPLEСервисный центрУзнать большена rutector.ruСкрыть объявление
Благодаря правильно выполненному водоотведению вероятность затопления котлована сводится к нулю. В работе специалисты используют разные технологии и материалы. Например, при обустройстве дренажной системы траншеи засыпаются галькой, щебенкой, гравием и др. В некоторых случаях используют трубы из пластика или керамики (при слишком высоком притоке воды и пр.).

Выкопанные и подготовленные траншеи подводятся к колодцам или другим сооружениям, из которых вода откачивается насосами и механическими помпами. Поверхностная откачка эффективна не во всех случаях, поэтому если нужно предотвратить поступление воды в котлован, выполняется искусственное понижение ее уровня – водопонижение.



 

Для того чтобы снизить уровень грунтовых вод, используются разные технологии, но самое востребованное и эффективное решение – это применение иглофильтров. Данный способ подходит не только для решения задач на строительных площадках, но также успешно практикуется в сельском и коммунальном хозяйстве.

Иглофильтры представляют собой трубы разного диаметра и размера, оснащенные фильтрами, которые защищают оборудование от загрязнения песком, грунтом и пр. Длина и диаметр иглофильтров подбираются в зависимости от состояния грунта, которые предстоит осушить. Трубы устанавливают в вертикальном положении, подключая их к насосному оборудованию.

Используемое в мероприятиях по водопонижению оборудование стоит достаточно дорого, и если компания нечасто выполняет подобные работы, она может брать необходимые устройства в аренду. Например, можно арендовать нужное количество иглофильтров, чтобы подготовить площадку под строительные работы. Все устройства доставляются заказчику на объект в отличном техническом состоянии.

В грунтах, хорошо пропускающих воду и не удерживающих крутые откосы, целесообразно применять искусственное водопонижение с помощью дренажных устройств или иглофильтровых установок. Это грунты, имеющие коэффициент фильтрации К_ф более 2м/сут (прил. 5). Иглофильтры обеспечивают понижение УГВ до 5м (при одноярусном понижении). Обычно понижают УГВ на 0,5м ниже дна котлована.

Легкие иглофильтровые установки (ЛИУ) состоят из набора стандартного оборудования, поэтому в большинстве случаев параметры установок принимают конструктивно, без фильтрационных расчетов, исходя из геологических условий (см. прил. 5) и размеров котлована. Шаг иглофильтров и длины всасывающих коллекторов для кольцевых установок (вокруг котлована) можно подобрать по данным, приведенным в приложении 6.

Количество насосных агрегатов назначают в зависимости от принятого типа установки и длины всасывающего коллектора, который объединяет иглофильтры, расставленные вдоль котлованов. В грунтах с К_ф менее 3 м/сут расстояние между иглофильтрами не должно превышать 0,75 м.

 

2 Устройство открытого водоотлива

Открытый водоотлив применяют при разработке грунтов, обеспечивающих устойчивость откосов, а также в слабых песчаных грунтах, но с креплением откосов. Основными элементами водоотлива являются водосборная канава, зумпф, насосы и сбросной трубопровод. Приток грунтовой воды с 1м² поверхности котлована, лежащего ниже УГВ, a, л/ч, приведен в задании.

Поступление воды в котлован, м³/ч, определяют по формулам:

(3.21)

(3.22)

Расчетное количество насосов

(3.23)


где Q_насос - производительность насоса, м³/ч (прил.7).

Действительное количество насосов n_действ принимают с учетом необходимого резерва. При расчетном количестве насосов 1, 2, 3, 4, 5 и более количество резервных насосов принимают: 100%, 50%, 30%, 25%, 1 насос соответственно.

Сборный трубопровод прокладывают в пониженную часть рельефа к зумпфу.

В переводе с немецкого «зумпф» - аккумулирующая емкость, этим устройством снабжают трубы и резервуары специально для выделения ненужной жидкости, загрязнений и всевозможных отложений различного характера. С течением времени механические примеси загрязняют зумпф и делают работу со скважиной практически невозможной, именно в этот момент приступают к процессу очистки зумпфа с использованием специального оборудования, поэтому зумпфы нуждаются в тщательной проработке и проектировке, позволяющей без любых механических повреждений провести удаление загрязнений из них, не меняя при этом эксплуатационных свойств.

Ни одни земляные работы и работы, связанные со строительством, не проходят без устройства зумпфов: специальные насосные станции, размещаемые в этих элементах, позволяют осуществлять сбор ненужной воды из котлованов и траншей, вплоть до их полного осушения.

В каждом случае строителям важно провести правильный расчет, связанный с наиболее простым и полным доступом воды к зумпфам.

 

Зумпф (колодец) размерами в плане не менее 2x2 м отрывают за пределами внешней кромки фундаментов глубиной на 1 м ниже дна котлована (рис 2.1).



 

Объем зумпфа:

(3.24)

Объем работ по удалению воды из котлована определяют по затратам времени мотористами 4-5-го разряда, чел-ч. При необходимости производить откачку надо непрерывно [3, п. 2.11], т. е в три смены и без выходных дней. Таким образом ежедневно потребуется работа четырех мотористов по 8 часов (32 чел-ч).

До начала работ по водопонижению перед разработкой грунта необходимо обследовать техническое состояние зданий и сооружений, находящихся в зоне работ, а также уточнить расположение существующих подземных коммуникаций [3, п. 2.2] путем отшурфовки, т. е. вскрытия в характерных точках по линии данной коммуникации.

Разработку котлована при открытом водоотливе начинают с зумпфа, в который сразу устанавливают насосы и включают их в работу.

Удаление воды прекращают после выполнения гидроизоляционных работ и засыпки пазух, а также после засыпки траншей с подземными коммуникациями.

Объем работ по удалению воды из котлована. чел-ч,

W=32T (3.25)

где Т - количество дней водоудаления (уточняют по нижеприведенному календарному плану работ), с учетом выходных и праздничных дней.

 

3. Выбор способов и средств водопонижения

При наличии высокого уровня грунтовых вод до начала работ по разработке котлована необходимо выбрать способ и средства водопонижения.

В зависимости от притока воды в котлован и вида грунтов могут быть приняты способы, указанные в таблице 4.1. Ожидаемый приток воды в котлован определяется по формуле:

Q = q·F, м³/ч (4.4)

где q – ожидаемый приток воды (м³/час) с 1 м² площади дна котлована, принимаемый для приближенных расчетов:

- при мелкозернистых песках от 0,03 до 0,1 м³/час;

- при среднезернистых песках от 0,08 до 0,24 м³/час;

- при крупнозернистых песках от 0,2 до 0,31 м³/час.

F – площадь днища котлована, м².

 

Таблица 4.1 - Машины и установки, применяемые для осушения котлованов и грунтов

Виды работ	Механизмы
Водоотлив грунтовых вод из котлованов при притоке в котлован воды (м3/час) до:     Глубинный водоотлив при песчаных, супесчаных и гравийных грунтах   Глубинный водоотлив при глинистых и суглинистых грунтах	Насос центробежный С-203 Насос центробежный С-247 Насос центробежный С-245 или С-204 Диафрагмовые или поршневые насосы   Иглофильтровые установки ЛИУ-5, ЛИУ-6, глубина котлована до 4-5 м.   Иглофильтровые установки с электроосмосом и самовсасывающим насосом

 

Приток воды Q, при отсутствии данных по удельному расходу воды с 1 м², может быть ориентировочно принят равным объему мокрого грунта.

Объем мокрого грунта равен:

V_м.г. =V_гв +V_вугв, м³/час (4.5)

 

где V_гв – объем грунта, лежащего в пределах уровня грунтовых вод до проектной отметки дна сооружения;

V_вугв – объем грунта, лежащего выше уровня зеркала грунтовых вод, принимаемый по данным табл. 4.2.

Зная ожидаемый приток грунтовых вод в котлован сооружения и размеры котлована по периметру (или длину траншеи), может быть выбран один из способов водоотлива. Чаще всего применяется искусственное понижение уровня грунтовых вод легкими иглофильтровыми установками (ЛИУ-5 и ЛИУ-6), которые обеспечивают понижение уровня грунтовых вод в точках погружения иглофильтров на глубину до 6,0 м. Общая подача насосных агрегатов ЛИУ-5 равна 120 м³/ч, а ЛИУ-6 – 140 м³/ч.

 

Таблица 4.2 - Размер слоя мокрого грунта, расположенного выше уровня зеркала грунтовых вод

 

Наименование грунта	Слой (м)
Пески и легкие супеси Пески пылеватые и тяжелые супеси Суглинки, глины и лессовые грунты	0,3 0,5 1,0

 

Исходя из объема грунтовых вод, необходимого уровня их понижения и представленного геологического строения подбирается тип установки и принимается технологическая схема водоотлива или водопонижения (рис.4.5 и 4.6).

Принятая схема (план и характерный разрез) вычерчивается на бумаге в М 1:200 с указанием основных размеров сооружения (котлована или траншеи), проектируется кривая депрессии. Здесь же приводятся технические параметры установки водоотлива или водопонижения, их количество.