Водоотлив и понижение уровня грунтовых вод кратко

Обновлено: 18.05.2024

При устройстве выемок, расположенных ниже уровня грунтовых вод, необходимо осушать водонасыщенный грунт, чтобы обеспечить его разработку и предотвратить поступление грунтовых вод в котлован, траншею или подземную выработку на период выполнения в них строительных работ. Осушение грунта выполняют открытым водоотливом или искусственным понижением уровня грунтовых вод.

Водоотливприменяют при незначительном притоке воды в выемки.

Понижение уровня грунтовых вод— более совершенный, но и более сложный метод борьбы с их притоком в выемки. Уровень грунтовых вод понижают путем .непрерывной откачки из специальных скважин, сооружаемых в массиве грунта.

. Для искусственного понижения уровня грунтовых вод разработан ряд эффективных способов, основными из которых являются иглофильтровый, вакуумный, электро-осмотический и открытых водопонизительных скважин. При иглофильтровом способе искусственного понижения грунтовых вод используют иглофильтровые установки, состоящие из стальных труб с фильтрующим звеном в нижней части, водосборного коллектора и самовсасывающего вихревого насоса с электродвигателем. Стальные трубы погружают в обводненный грунт по периметру котлована или вдоль траншеи (рис. У.10).

Фильтрующее звено состоит из наружной перфорированной и внутренней глухой труб. Наружная труба внизу имеет наконечник с шаровым и кольцевым клапаном. На поверхности земли иглофильтры присоединяют водосборным коллектором к насосной установке, обеспеченной резервными насосами. При работе насосов уровень воды в иглофильтрах понижается; из-за дренирующих свойств грунта он понижается и в окружающих грунтовых слоях, образуя новую границу уровня грунтовых вод, называемую депрессионной кривой. Иглофильтры погружают в грунт через буровые скважины или путем нагнетания в трубу иглофильтра воды под давлением до 0,3 МПа (гидравлическое погружение). Поступая к наконечнику, вода опускает шаровой клапан, а кольцевой клапан, отжимаемый при этом кверху, закрывает зазор между внутренней и наружной трубами. Выходя из наконечника под давлением, струя воды размывает грунт и обеспечивает погружение иглофильтра. Когда вода всасывается из грунта через фильтровое звено, клапаны занимают обратное положение: шаровой клапан за счет разрежения поднимается, а кольцевой опускается, открывая воде, профильтровавшейся

взазор между обеими трубами фильтрового звена, путь в открытый снизу конец внутренней трубы.

Применение иглофильтровых установок наиболее эффективно в чистых песках и песчано-гравелистых грунтах. Наибольшее понижение уровня грунтовых вод, достигаемое в средних условиях одним ярусом иглофильтров, составляет около 5 м. При большей глубине понижения применяют двухъярусные установки.

При вакуумном способе водопонижения применяют вакуумные водопонизительные установки, из которых наиболее распространены установки с эжекторными иглофильтрами. Установки (рис. У.П) используют для понижения уровня грунтовых вод в мелкозернистых грунтах (мелкозернистых и пылеватых песках, супесях, илистых и лессовых грунтах с коэффициентом фильтрации 0,02. 1 м/сут), в которых применять легкие иглофильтровые установки нецелесообразно. При работе вакуумных водопонизительных установок вакуум возникает в зоне эжекторного иглофильтра:

Фильтровое звено эжекторного иглофильтра устроено по принципу легкого иглофильтра, а надфильтровое звено состоит из наружной и внутренней трубы с эжекторной насадкой. Рабочую воду под давлением 750. 800 кПа подают в кольцевое пространство между внутренней и наружной трубами, и через эжекторную насадку она устремляется вверх по внутренней трубе. В результате резкого изменения скорости движения рабочей воды в насадке создается разрежение и тем самым обеспечивается подсос грунтовой воды. Грунтовая вода смешивается с рабочей и направляется в циркуляционный бак. Из циркуляционного бака избыток воды (за счет поступления грунтовой) откачивается низконапорным насосом или сливается самотеком.

В эжекторной иглофильтровой установке вакуум создается в глубине иглофильтра, что обеспечивает более интенсивный отсос воды и имеет исключительно важное значение при осушении грунтов с незначительной фильтрационной способностью. Один ярус иглофильтров позволяет уменьшить размеры котлована или траншеи, а следовательно, и объем земляных работ.Для расширения области применения иглофильтровых установок в грунтах с коэффициентом фильтрации менее 0,05 м/сут используют явление электроосмоса:

В этом случае наряду с иглофильтрами в грунт на расстоянии 0,5. 1 м от иглофильтров в сторону котлована погружают стальные трубы или стержни (рис. V. 12). Иглофильтры подключают к отрицательному (катод), а трубы или стержни — к положительному полюсу источника постоянного тока (анод).

Электроды размещают друг относительно друга в шахматном порядке. Шаг, или расстояние анодов и катодов в своем ряду одинаков — около 0,75. 1,5 м. И аноды, и катоды погружают на одну и ту же глубину. В качестве источника электропитания применяют сварочные агрегаты или передвижные преобразователи. Мощность генератора постоянного тока определяют, исходя из того, что на 1 м 2 площади электроосмотической завесы необходим ток силой 0,5. 1 А и напряжением 30. 60 В. Под действием электрического тока вода, содержащаяся в порах грунта, освобождается и перемещается в сторону иглофильтров. За счет движения этой воды коэффициент фильтрации грунта увеличивается в 5. 25 раз.

Для понижения уровня грунтовых вод на глубину 4м и более применяют открытые (соединяющиеся с атмосферой) водопонизительныескважины. Метод применяют, когда надо осушить большие строительные площадки с сильным притоком вод (коэффициент фильтрации более 2 м/сут). Для сооружения скважин — колодцев на территории строительной площадки пробуривают скважины, которые оборудуют фильтровой колонной, включающей фильтр, отстойник и надфильтровые трубы. Внутрь фильтровой колонны опускают высоконапорный специальный скважинный насос, которым и откачивают воду. Водопонизительные скважины просты в устройстве и надежны в эксплуатации.

При устройстве сооружений, расположенных ниже уровня грунтовых вод, необходимо осушать водонасыщенный грунт, предотвращать попадание грунтовой воды в котлованы в период выполнения в них строительных работ. Решением таких задач является откачка грунтовой воды.

Выемки (котлованы и траншеи) при небольшом притоке грунтовых вод разрабатывают с применением открытого водоотлива, а если приток значителен и толщина водонасыщенного слоя, подлежащая разработке, большая, то до начала производства работ уровень грунтовых вод искусственно понижают (водопонижение).

При открытом водоотливе грунтовая вода, просачиваясь через откосы и дно котлована, поступает в водосборные канавы и по ним в приямки (зумпфы), откуда ее откачивают насосами (рис. 1).

Рис. 1. Открытый водоотлив из котлована: 1 — дренажная канава; 2 — приямок (зумпф); 3 — пониженный уровень грунтовых вод; 4 — дренажная пригрузка; 5 — насос

Технологический недостаток данного способа заключается в том, что восходящие потоки грунтовой воды, протекающей через дно и стенки котлованов и траншей, разжижают грунт. Явление такого вымывания называют суффозией грунта.

Несмотря на простоту и экономичность открытого водоотлива, производство работ таким способом может быть осложнено постоянным присутствием воды и возможным нарушением структуры грунта стенок и основания. Поэтому часто приходится использовать искусственное понижение уровня грунтовых вод.

Опыт показал, что водопонижение — наиболее рациональный и эффективный метод борьбы с грунтовыми водами. Искусственное понижение грунтовых вод реализуется с использованием иглофильтровых установок, состоящих из стальных труб с фильтрующим звеном в нижней части, водосборного коллектора и самовсасывающего вихревого насоса с электродвигателем (рис. 2).

Рис. 2. Общий вид насоса для откачки воды (а) и иглофильтров, соединенных с всасывающим коллектором (б)

Откачку воды из котлована с помощью иглофильтровой установки производят по следующей схеме (рис. 3): по периметру котлована располагают иглофильтры 2, которые присоединяются к всасывающему коллектору 3. Из группы иглофильтров, подключенных к одному участку всасывающего коллектора, вода откачивается насосом 1 и сбрасывается за пределы котлована по сбросным канавам или специально уложенным трубопроводам 4. В результате действия водопонизительной установки естественный уровень грунтовых вод 6 станет ниже отметки подошвы котлована и займет положение 7.

Иглофильтр состоит из фильтрового звена с наконечником, являющимся водоприемным устройством, и надфильтровой наставной трубы, между собой они соединены муфтами. Фильтровое звено изготовляют из двух труб: наружной 2 с отверстиями, расположенными в шахматном порядке, и внутренней цельной 3 (рис. 4). Наружная труба обмотана проволокой, поверх которой натянута фильтрующая сетка; от повреждения при погружении трубы последнюю предохраняет защитная сетка 1. Нижняя часть фильтрового звена снабжена фрезерным наконечником, внутри которого помещаются кольцевой клапан 4 с гнездами 5 и шаровой клапан 6 с ограничителем 7.

Рис. 3. Схема водопонижения иглофильтрами: 1 — насосы; 2 — иглофильтры; 3 — всасывающий коллектор; 4 — напорный коллектор; 5 — сброс воды; 6 — естественный уровень грунтовых вод; 7 — пониженный уровень грунтовых вод

Рис. 4. Схема фильтрового звена: а — при погружении в грунт: 1 — защитная сетка; 2 — наружная труба; 3 — внутренняя цельная труба; 4 — кольцевой клапан; 5 — гнезда; 6 — шаровой клапан; 7 — ограничитель; б — в процессе откачки

Монтаж иглофильтровой установки начинают с геодезической разбивки всасывающего коллектора по контуру осушаемого котлована. Коллектор укладывают на спланированной площадке так, чтобы он не преломлялся в вертикальной плоскости, а направление его было прямолинейным. Переломы коллектора как в плане, так и по высоте нарушают герметичность соединения в стыках труб. Изменение направления коллектора осуществляют с помощью отводов.

Погружение иглофильтров производят следующим образом. К верхнему концу иглофильтровой трубы подсоединяют напорный шланг, по которому подают воду под давлением до 5 атм. Струя воды, выходящая из-под наконечника, размывает грунт под ним, и колонна иглофильтров погружается под действием собственного веса.

При откачивании воды из котлована во внутренней трубе иглофильтра создается разрежение, кольцевой клапан опускается, шаровой клапан закрывает поступление воды через наконечник, и вода из грунта засасывается через фильтр, поднимается вверх и отводится насосом наружу.

Расстояние между иглофильтрами определяется в зависимости от свойств грунта, но не более 2 м. Глубина погружения иглофильтров достигает 5…6 м. При более глубоких котлованах установки располагают ярусами; второй ярус монтируется на дне выемки, вырытой под защитой первого яруса. При глубине котлована до 15…20 м используют иглофильтры с эжекторным устройством, так как применение вакуумных иглофильтров становится невыгодным.

Преимущества иглофильтровых водопонизительных установок состоят в том, что при осушении котлована не происходит вынос мельчайших частиц грунта, увеличивается несущая способность основания, снижается стоимость строительства и создаются благоприятные условия для применения поточной организации земляных работ.

Для водопонижения в суглинистых и глинистых водонасыщенных грунтах, трудно отдающих воду, применяют электроосушение. Способ электроосушения основан на явлении электроосмоса, т. е. передвижения воды под влиянием постоянного электрического тока, пропускаемого через влажный грунт. Постоянный ток заставляет влагу перемещаться от положительного электрода к отрицательному.

Электроосушение производят с помощью обыкновенной вакуумной иглофильтровой установки. Для этого ее подключают к отрицательному полюсу источника постоянного тока. Параллельно ряду иглофильтров, на расстоянии 2…2,5 м, забивают металлические стержни на глубину до 4 м, соединяют проводом и подключают к положительному полюсу (рис. 5.5).

Рис. 5. Схема электроосушения: 1 — котлован; 2 — иглофильтровые установки; 3 — металлические стержни; 4 — мотор-генератор

Описанная схема расположения иглофильтров и металлических стержней при пропускании электрического тока способствует движению воды от котлована к периферии. В то же время электрические силы препятствуют проникновению воды в котлован со стороны.

2. Дренажная водоотводная система

Дренаж — это инженерная система из дрен (труб с отверстиями), фильтрующих слоев и других элементов, предназначенная для понижения уровня поверхностных вод не менее нормы осушения или не менее 0,5 м ниже пола подвала, основания сооружения со сбросом дренажных вод в дождевую канализацию, близлежащий водоем или водоток, нижележащий подземный пласт (рис. 6).

Рис. 6. Дренажная система

Дренажная конструкция отводит на необходимое расстояние талые, дождевые или грунтовые воды, обеспечивая нормальные показатели влажности почвы. После отвода стоки утилизируются в центральной канализационной сети или используются в хозяйственных целях. Без отвода излишков влаги быстрее начинает разрушаться фундамент построек. Помимо этого, вырастают показатели влажности в подвалах зданий.

Вода, которая впитывается в почву, постепенно проникает в основание дома, разрушая его. Это объясняется тем, что при замерзании вода расширяется и влечет за собой появление трещин. Впоследствии эти трещины приводят к наклону здания, а затем к его окончательной деструкции.

Дренажи, применяемые в городском строительстве, можно классифицировать по пяти признакам:

степень охвата территории;
положение дрен в пространстве;
движущая сила фильтрации или влагопереноса;
продолжительность работы;
целевое назначение.

Классификация дренажей по положению дрен в пространстве различается

по отношению к поверхности земли: подземные дренажи (на промзонах и селитебных территориях) (рис. 7, а); открытые дренажные системы (в зеленых зонах, на дорогах) (рис. 7, б);
по отношению к линии горизонта: горизонтальные дренажи (применяются наиболее часто) (рис. 8, а); вертикальные дренажи (водопонизительные скважины) (рис. 8, б); комбинированные и наклонные дрены (применяются редко) (рис. 8, в).

Рис. 7. Дренажные системы по отношению к поверхности земли: а — подземные дренажи; б — открытые дренажные системы

Рис. 8. Дренажные системы по отношению к линии горизонта: а — горизонтальные; б — вертикальные; в — комбинированные

Классификация дренажей по движущей силе фильтрации или влагопереноса:

Гравитационные системы (гравитационные дренажи) — основные. Стекание воды в дренаж из грунта вызывается силой тяжести. Водотоки под влиянием разности напоров в подземных водах и дрене проходят самотеком, поэтому гравитационные системы являются энергосберегающими. Они понижают уровни грунтовых вод (УГВ), напорных подземных вод (УНПВ) и сезонной верховодки (УСВ). Если дренаж конструктивно выполнен в виде скважины, то ее называют грунтовой (принимает безнапорные ГВ) или артезианской напорной скважиной (принимает НПВ).
Вакуумные дренажи, в сравнении с гравитационными, интенсивнее осушают обводненный грунт за счет создания вакуума в дрене (принудительного отсоса). Применяют в грунтах с малыми коэффициентами фильтрации: 0,01 Элементы дренажа:

1. Водоприемное устройство (скважина, дрена). Дренажные вертикальные скважины удобны в тесной застройке, когда грунты имеют коэффициент фильтрации более 5 м/сут. Мощность обводненных пород должна превышать несколько метров, с глубиной залегания водоупора свыше 8…10 м. Выбор скважины вместо горизонтальной дрены должен быть экономически обоснован, так как она требует насоса.

Рис. 10. Дренаж кольцевого типа

В скважины могут погружать стальные трубы диаметром 100…200 мм (рис. 11, а). Скважность отверстий должна быть 20…25 %. Трубу поверх отверстий обматывают мелкой латунной сеткой (ячейка не более 1 мм) и опускают в пробуренную полость грунта. В зазор между трубой и грунтом насыпают крупнозернистый песок слоем не менее 5 см — это защитная фильтрующая обсыпка.

Рис. 11. Дрены: а — стальные; б — пластиковые из ПВХ

2. Фильтрующие слои. Фильтрующие слои вокруг дрен и скважин защищают их от заиливания частицами грунта. На рис. 12 изображено сечение дрены с традиционной двухслойной обсыпкой. Первый слой, рядом с дреной, устраивают из щебня. Второй слой, между щебнем и грунтом, — из песка. Щебень берется фракций 3…20 мм с содержанием глинистых частиц не более 1,5 % по массе. Среднезернистый песок должен быть чистый, лучше речной, с содержанием глинистых частиц не более 5 %.

Рис. 12. Фильтрующие слои вокруг дрен

3. Смотровые колодцы (для удобства обслуживания и ремонта). Промышленность предлагает различные варианты готовых смотровых дренажных колодцев, выполненных из бетона, полимеров или композитов. Шаг колодцев не более 35 м при диаметре дрены 150 мм и не более 50 м при диаметре 200…300 мм. В отличие от канализационных они должны иметь отстойник для выпадения в осадок частиц грунта из дренажных вод (рис. 13).

Рис. 13. Смотровой колодец для дренажной системы

Люки колодцев на асфальтовых покрытиях должны быть вровень с ними, на газонах выше на 5…7 см, на пустырях выше на 20 см. Диаметр колец 1 м при глубине колодца до 3 м или 1,5 м при его глубине свыше 3 м. Дно колодца устраивают из монолитной подбетонки.

4. Выпуски дренажных вод. Выпуски дренажных вод могут быть решены по одному из трех вариантов: в дождевую канализацию, поверхностный водоем или водоток, подземный пласт.

Выпуск дренажных вод в дождевую канализацию может быть самотечным, если коллектор находится ниже трубы-выпуска (рис. 14, а). Иначе надо устраивать насосную станцию перекачки дренажных вод (рис. 14, б).

Рис. 14. Выпуск дренажных вод: а — самотеком в дождевую канаву; б — в дождевую канализацию с помощью насосной станции

Выпуск в поверхностный водоем или водоток (рис. 15, а) устраивают незатопленным. Низ трубы должен быть на 0,3 м выше уровня водоема. Поверхность берега в месте выпуска укрепляют мощеным камнем или бетонными плитами. Трубу закрывают решеткой от грызунов.

Выпуск в подземный пласт устраивают через поглощающую скважину или колодец (рис. 15, б).

Рис. 15. Выпуск дренажных вод: а — в поверхностный водоем; б — в подземный пласт

Выпуск дренажных вод в подземный пласт может улучшить поверхностные воды, особенно если они солоноватые. Если дренажный сток действительно загрязненный, то он легко очищается с помощью септиков.

Проведение работ по водопонижению грунтовых вод обеспечивает нормальное функционирование строений и сооружений, а также способствует продуктивной хозяйственной деятельности.

Если в границах участка располагаются мощные водоносные горизонты, провести водопонижение необходимо перед началом строительства. Это позволит избежать прорыва плавунов, гарантирует устойчивость дна выработки и безопасность проведения хозяйственных и строительных работ.

О том, что такое водопонижение грунтовых вод, как понизить их уровень своими силами, расскажем в статье.

Что это такое?

Водопонижение – это комплекс мероприятий, направленных на снижение вредного влияния грунтовых вод на фундаментную основу зданий и сооружений.

Данные виды работ необходимы для того, чтобы:

В каких случаях уровень на участке необходимо понижать?

Работы по водопонижению необходимы при следующих условиях:

нижняя линия действующего или предполагаемого фундамента будет располагаться ниже грунтовых вод или на высоте, не превышающей 0,5 м;
подвальный этаж будет расположен на глубине более 1,5 метров в грунте, имеющем глинистую или суглинистую структуру;
участок относится к зоне капиллярного увлажнения и при низких температурах достаточно глубоко промерзает;
близкое расположение грунтовых вод, напор которых оказывает критическое давление на фундамент;
излишняя заболоченность участка;
переувлажнение участка, ведущее к появлению грязи, размыванию верхнего плодородного слоя почвы, что делает все агротехнические мероприятия малоэффективными и значительно снижает шансы на получение хорошего урожая.

Как понизить своими руками — методы

Как избавиться от лишней влаги на участке? Сделать это можно собственными силами, без вызова профессиональной бригады со спецтехникой.

Можно выделить следующие основные методы проведения работ:

Естественный водоотлив

Естественное водопонижение уровня грунтовых вод производится следующими методами:

Открытый

Данный метод представляет собой систему траншей, расположенных вдоль фундамента дома, а также в тех местах участка, где наблюдается наибольшее скопление воды. Это самый простой и экономный способ устройства дренажа.

Его минусом является не самый эстетичный вид открытых канав, которые постепенно разрушаются и требуют дополнительных усилий по укреплению стенок траншей.

Глубина и количество канав зависит от степени увлажненности почвы. Выкопать эффективную дренажную канаву собственными руками помогут следующие советы:

Закрытый дренаж

Этот метод потребует больших усилий, но такая система будет более эффективна, она позволит охватить все проблемные зоны участка, на которых наблюдается наибольшее скопление воды.

Кроме того она:

скрыта от глаз,
эстетична,
не нарушает общий вид ландшафта,
позволяет полностью использовать все пространство участка.

Для ее обустройства собственными силами необходимо определиться с количеством канав и местом их расположения.

Определить, где они будут пролегать можно по количеству воды на участке после дождей: выбрать места наибольшего скопления осадков. Рассчитать место пролегания траншей также помогут такие приспособления, как лазерный дальномер и нивелир.

Последовательность действий по обустройству закрытого дренажа:

Принудительная откачка

Принудительный отвод грунтовых вод производится следующими способами:

Вакуумная

Вакуумная система используется при сложном грунте, который обладает неоднородностью, плохой водопроницаемостью. Данный метод основан на создании устойчивого вакуума на поверхности устройств для приемки воды.

При данном виде понижения грунтовых вод используются вакуумные насосы, основное отличие которых от обычных насосных агрегатов заключается в их способности откачивать воды с большим содержанием воздуха.

Вакуумные установки используют на открытых котлованах и закрытых вакуумных водопонижающих скважинах, которые используются при залегании грунтовых вод на глубине от 10 до 30 метров. При глубине до 5 метров используется открытый способ откачки вакуумными установками. Он более экономичный и быстрый.

С использованием легких иглофильтровых установок

При неглубоком залегании подземных водопотоков, самым эффективным и экономичным методом их понижения является установка иглофильтров по всему периметру участка или вдоль котлована.

Легкие иглофильтровые элементы погружаются на глубину ниже уровня грунтовых вод, на определенном расстоянии друг от друга, образуя линейные системы, которые подключаются к вакуумной установке, обеспечивающей высасывание и выброс в удаленное место.

Такая технология позволяет осушить большие площади с минимальными затратами.

Основные этапы понижающих работ с использованием легких иглофильтров:

Иглофильтры погружают в грунт гидравлическим способом на необходимую глубину на расстоянии 0,5-1 м друг от друга вдоль котлована.
Если грунт относится к глинистым и суглинистым породам, возможен монтаж иглофильтров в заранее смонтированные скважины.
Установленные иглофильтры подключаются к коллектору при помощи вакуумных шлангов, оборудованных герметичными креплениями.

Если необходимо произвести работы на больших глубинах используются метод установки иглофильтров в несколько ярусов либо применяются другие технологии, такие как монтаж эжекторных иглофильтров (глубина до 10 метров), бурение вакуумных скважин (10-30 метров).

С применением эжекторных фильтров

Эжекторные иглофильтры дополнительно оборудованы подъемниками, коллекторами и центробежными насосными установками.

Водоподъемники активируются при помощи насосов, которые создают высокую струю воды, нагнетаемую через коллектор. Сила струи приводит в действие эжекторный водоподъемник.

Для установки эжекторного оборудования в заранее смонтированную скважину, используют:

эжекторный иглофильтр;
колонну обсадную;
обсыпку;
фильтр.

Понижение при помощи эжекторных иглофильтров состоит из следующих основных этапов:

Эжекторные установки погружаются в почву с помощью метода гидроподмыва или используют заранее подготовленные скважины, расстояние между которыми 5-15 м друг от друга.
Использовать скважины рекомендуется в случае, если:
- грунт имеет плотную структуру;
- рядом располагаются строительные или жилые объекты, проходят коммуникации;
- есть необходимость делать песчано-гравийную обсыпку вокруг фильтров.
Перед монтировкой фильтра скважину промывают пока вода не станет светлой.
Обсыпку делают до отметки статического уровня грунтовых вод.
Для монтирования фильтров к трубопроводу используют штуцеры с пробковыми кранами.
Иглофильтры монтируют с водоносным трубопроводом при помощи шлангов.
Для создания трубопровода используют стальные трубы, выдерживающие давление не меньше 1,6 Мпа.
Составленный трубопровод необходимо предварительно продуть и промыть водной струей.
При подключении к напорному насосу для контроля необходим манометр.

При помощи глубинных насосов

Глубинные насосы монтируются в заранее пробуренные скважины. Это затратный метод, используемый для создания устойчивой депрессионной воронки в области строительного котлована при глубоком залегании грунтовых вод.

Последовательность действий при использовании глубинных насосов:

Подготовка скважин вдоль котлована при помощи ударно-канатного, вращательного или шнекового оборудования (выбор типа зависит от особенностей грунта).
Скважины укрепляются специальными колоннами, изготовленными из обсадных труб диаметром 219-325 мм.
Затем устанавливаются фильтры (в зависимости от типа грунта используются сетчатые, щелевые или проволочные фильтрующие элементы).

Забойное

Забойное водопонижение монтируется непосредственно в забойном тоннеле, проходящем над водонасыщенным грунтом.

Оборудование для забойного понижения:

иглофильтры;
коллектор для водосбора;
всасывающая труба;
насосная установка.

Метод состоит из следующих основных этапов:

Иглофильтрующие элементы устанавливают на глубину 2-3 метра.
Система может быть смонтирована на движущейся платформе, которая позволяет передвигаться по мере продвижения по забою с целью дальнейшей выработки.
Иглофильтры монтируются к коллектору при помощи шлангов и закрепляются герметичными креплениями.

Искусственный отвод на стройплощадке

Понижение грунтовых вод на строительной площадке проводится на начальном этапе строительства.

Выбор технологии будет зависеть от:

типа грунта,
рельефа,
глубины пролегания грунтовых вод,
экономической составляющей строительного объекта.

Способы:

Открытый способ предусматривает укрепление стенок котлована свайными конструкциями, проникая через которые, вода скапливается в специальных сборниках.
При закрытом методе на строительном участке оборудуют колодцы определенной глубины, в которых скапливаются грунтовые воды, а затем откачиваются.
Легкие иглофильтровые установки используют при мелкозернистом грунте для понижения на глубине до 5м. В зависимости от глубины залегания используют одноярусный или многоярусный способ монтажа оборудования.
Для глубины от 6 до 8 метров при низких показателях проницаемости (например, крупные фракции песка и гравия) используют вакуумные установки.
Для глубины 10-18м используют эжекторные иглофильтровые установки.
Для снижения давления водоносных горизонтов и осушения строительных котлованов на глубину до 40м используют метод скваженного водопонижения.

Все, что необходимо знать об уровне грунтовых вод, найдете в этом разделе.

Заключение

Все методы понижения преследуют цель понизить уровень грунтовых вод для успешных строительных работ или проведения любой хозяйственной деятельности.

При устройстве выемок, расположенных ниже уровня грунтовых вод, необходимо: осушать водонасыщенный грунт и обеспечивать таким образом возможность его разработки и устройства выемок, предотвращать попадание фунтовой воды в котлованы, траншеи и выработки в период выполнения в них строительных работ.

Эффективным технологическим приемом решения таких задач является откачка фунтовой воды.

Выемки (котлованы и траншеи) при небольшом притоке грунтовых вод разрабатывают с применением открытого водоотлива, а если приток значителен и толщина водонасыщенного слоя, подлежащая разработке, большая, то до начала производства работ уровень фунтовых вод искусственно понижают с использованием различных способов закрытого, т. е. фунтового водоотлива, называемого еще строительным водопонижением.

Открытый водоотлив предусмафивает откачку протекающей воды непосредственно из котлованов или траншей. Приток воды к котловану (дебит) рассчитывают по формулам установившегося движения фунтовых вод.

При открытом водоотливе фунтовая вода, просачиваясь через откосы и дно котлована, поступает в водосборные канавы и по ним в приямки (зумпфы), откуда ее откачивают насосами. Водосборные канавы устраивают шириной по дну 0,3. 0,6 и глубиной 1. 2 м с уклоном 0,01. 0,02 в сторону приямков. Приямкив устойчивых грунтах крепят деревянным срубом из бревен (без дна), а в оплывающих - шпунтовой стенкой.

Открытый водоотлив, являясь простым и доступным способом борьбы с грунтовыми водами, имеет серьезный технологический недостаток. Восходящие потоки грунтовой воды, протекающей через дно и стенки котлованов и траншей, разжижают грунт и выносят из него на поверхность мелкие частицы. Явление такого вымывания и выноса мелких частиц называют суффозией грунта. В результате суффозии несущая способность грунта в основаниях может снизиться. Поэтому на практике во многих случаях чаще применяют фунтовый водоотлив, исключающий просачивание воды через откосы и дно котлованов и траншей.

Грунтовый водоотлив обеспечивает снижение УГВ ниже дна будущей выемки. УГВ понижается благодаря непрерывной откачки воды водопонизительными установками из системы трубчатых колодцев и скважин, расположенных вокруг котлована или вдоль траншеи.

Для искусственного понижения уровня фунтовых вод разработан ряд эффективных способов, основными из которых являются иглофильтровый, вакуумный и электроосмотический.

Иглофильтровый способ искусственного понижения фунтовых вод реализуется с использованием иглофильтровых установок, состоящих из стальных труб с фильтрующим звеном в нижней части, водосборного коллектора и самовсасывающего вихревого насоса с электродвигателем.

Стальные трубы погружают в обводненный грунт по периметру котлована или вдоль траншеи.

Фильтрующее звено состоит из наружной перфорированной и внутренней глухой трубы. Наружная труба внизу имеет наконечник с шаровым и кольцевым клапанами. На поверхности земли иглофильтры присоединяют водосборным коллектором к насосной установке (обеспеченной резервными насосами). При работе насосов уровень воды в иглофильтрах понижается и из-за дренирующих свойств фунта он понижается и в окружающих фунтовых слоях, образуя новую фаницу уровня фунтовых вод. Иглофильтры погружают в фунт через буровые скважины или путем нагнетания в трубу иглофильтра воды под давлением до 0,3 МПа (гидравлическое погружение). Поступая к наконечнику, вода опускает шаровой клапан, а кольцевой клапан, отжимаемый при этом кверху, закрывает зазор между внутренней и наружной трубами. Выходя из наконечника под давлением, струя воды размывает фунт и обеспечивает погружение иглофильтра. Когда вода всасывается из фунта через фильтровое звено, клапаны занимают обратное положение.

Применение иглофильтровых установок наиболее эффективно в чистых песках и песчано-гравелистых фунтах. Наибольшее понижение уровня грунтовых вод, достигаемое в средних условиях одним ярусом иглофильтров, составляет около 5 м. При большей глубине понижения применяют двухъярусные установки.

Вакуумный способ водопонижения реализуют применением вакуумных водопонизительных установок. Эти установки используют для понижения уровня грунтовых вод в мелкозернистых грунтах (мелкозернистые и пылеватые пески, супеси, илистые и лёссовые грунты с коэффициентом фильтрации 0,02. 1 м/сут), в которых применять легкие иглофильтровые установки нецелесообразно. При работе вакуумных водопонизительных установок вакуум возникает в зоне эжекторного иглофильтра.

Фильтровое звено эжекторного иглофильтра устроено по принципу легкого иглофильтра, а надфильтровое звено состоит из наружной и внутренней труб с эжекторной насадкой. Рабочую воду под давлением 750. 800 кПа подают в кольцевое пространство между внутренней и наружной трубами, и через эжекторную насадку она устремляется вверх по внутренней трубе. В результате резкого изменения скорости движения рабочей воды в насадке создается разрежение и тем самым обеспечивается подсос грунтовой воды. Грунтовая вода смешивается с рабочей и направляется в циркуляционный резервуар, из которого избыток воды (за счет поступления грунтовой) откачивается низконапорным насосом или сливается самотеком.

Явление электроосмоса используют для расширения области применения иглофильтровых установок в грунтах с коэффициентом фильтрации менее 0,05 м/сут. В этом случае наряду с иглофильтрами в грунт на расстоянии 0,5. 1 м от иглофильтров в сторону котлована погружают стальные трубы или стержни. Иглофильтры подключают к отрицательному (катод), а трубы или стержни - к положительному полюсу источника постоянного тока (анод).

Электроды размещают друг относительно друга в шахматном порядке. Шаг, или расстояние анодов и катодов в своем ряду,одинаков - около 0,75. 1,5 м. Аноды и катоды погружают на одну и ту же глубину. В качестве источника электропитания применяют сварочные агрегаты или передвижные преобразователи. Мощность генератора постоянного тока определяют исходя из того, что на 1 м2 площади электроосмотической завесы необходима сила тока 0,5. 1 А, напряжение 30. 60 В. Под действием электрического тока вода, содержащаяся в порах грунта, освобождается и перемещается в сторону иглофильтров. За счет движения этой воды коэффициент фильтрации грунта увеличивается в 5. 25 раз.

Читайте также: