1. Сущность и мероприятия по водопонижению и водоотливу Открытый водоотлив
![]()
|
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
Таблица 2. Рекомендации по выбору противофильтрационных завес
![]() 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= ![]() 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 ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 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 Кф 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 Кф 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: ![]() ![]() Расчетное количество насосов ![]() ![]() где Qнасос - производительность насоса, м³/ч (прил.7). Действительное количество насосов nдейств 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: ![]() 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
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: Vм.г. =Vгв +Vвугв, м3/час (4.5) где Vгв – объем грунта, лежащего в пределах уровня грунтовых вод до проектной отметки дна сооружения; Vвугв – 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
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. |