Водоотлив. Понижение уровня грунтовых вод иглофильтрами, глубинными насосами в водопонижающих скважинах.

При устройстве выемок, расположенных ниже УГВ, необходимо: осушать водонасыщенный грунт и обеспечивать таким образом возможность его разработки и устройства выемок; предотвращать попадание грунтовой воды в котлованы, траншеи и выработки в период выполнения в них строительных работ. Эффективный технологический прием - откачка грунтовой воды.

Выемки при небольшом притоке ГВ разрабатывают с применением открытого водоотлива, а если приток значителен и толщина водонасыщенного слоя большая УГВ понижают с помощью грунтового водоотлива.

Открытый водоотлив - откачка воды из котлованов и траншей. При открытом водоотливе ГВ просачивается через откосы и дно котлована поступает в водосборные канавы и по ним в приямки, откуда ее откачивают насосами. Канавы делают шириной по дну 0,3…0,6 и глубиной 1…2 м с уклоном 0,01…0,02 в сторону зумпфа. Зумпф – приямок, площадью 1м на 1м. Стенки приямков крепят деревянными бревнами в устойчивых грунтах, а в оплывающих –

шпунтовой стенкой.

Рис.1 Открытый водоотлив

1-зумпф

2-насос

3-желоб (3%)

Открытый водоотлив простой и доступный способ, но имеет большой недостаток: ГВ разжижают грунт и выносят из него на поверхность мелкие частицы – суффозия грунта. Из-за этого несущая способность грунта снижается, поэтому на практике применяют чаще Грунтовый водоотлив, который обеспечивает снижение УГВ ниже дна выемки. УГВ понижается из-за непрерывной откачки воды водопонизительными установками из трубчатых колодцев и скважин, расположенных вокруг котлована или вдоль траншеи.

Дренаж – борьба с подземными грунтовыми водами. Это траншея, выполняемая с уклоном в сторону сброса воды. Применяется для осушения грунта на глубину до 2м. Может быть временным (на период строительства) и постоянным ( на весь период эксплуатации). Дренаж может быть: открытым, закрытым, вертикальным, горизонтальным, комбинированным специальным.

Горизонтальный открытый дренаж – с повышенной стороны населенного пункта отрывают канаву глубиной до 1.5 м с пологими откосами 1 к 2. Канавам (дну) придается продольный уклон для стока. Грунт кладется на повышенную сторону.

Рис.2 Открытый дренаж

Закрытый дренаж – отрывается траншея на необходимую глубину (ниже глубины промерзания грунтов), в неё закладывается перфорированная труба, просыпают фильтром и засыпают местным грунтом.

Рис.3 Закрытый дренаж

Пристенный дренаж – устраивается во время монтажа фундамента. Перфорированная труба укладывается рядом со стеной по периметру фундамента, оборудуется фильтром, обратная засыпка грунтом. Труба укладывается на глубину ниже пола подвала.

Пластовый дренаж – устраивается под всей подложкой фундамента.

Вертикальный дренаж – бурят скважины под защитой обсадных труб (труба удерживающая вертикальные стенки скважины от разрушения) и глубинными насосами откачивает воду.

Комбинированный дренаж – включает в себя горизонтальные и вертикальные участки.

Иглофильтровые установки

Иглофильтровый способ искусственного понижения УГВ реализуется с помощью 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 траншей. Фильтрующее звено состоит из наружной перфорированной трубы и внутренней глухой трубы. Наружная труба внизу имеет наконечник с шаровым и кольцевым клапанами. На поверхности земли иглофильтры присоединяют водосборным коллектором к насосной установке. При работе насоса уровень воды в иглофильтрах понижается и из-за дренирующих свойств грунта он понижается и в окружающих грунтовых слоях, образуя новую границу УГВ. Иглофильтры погружают в грунт через буровые скважины или путем нагнетания в трубу иглофильтра воды под давлением 0,3 МПа. Поступая к наконечнику, вода опускает шаровой клапан, а кольцевой клапан, отжимаемый при этом к верху, 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.

Применение иглофильтровых установок наиболее эффективно в чистых песках и песчано-гравелистых грунтах. Наибольшее понижение УГВ одним ярусом иглофильтров около 5 м. при большей глубине понижения применяют двухъярусные установки.

Рис.4 Иглофильтр

Вакуумный способ – используют вакуумные водопонизительные установки. Их используют в мелкозернистых грунтах, в которых применять легкие Иглофильтровые установки нецелесообразно. При работе вакуумных установок вакуум возникает в зоне эжекторного иглофильтра. Его фильтровое звено 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 ГВ. ГВ смешивается с рабочей и направляется в циркуляционный резервуар, из которого избыток воды откачивается низконапорным насосом или сливается самотеком.

Рис. 5 Вакуумный способ

Рис.6 Электроосмос

Явление электроосмоса используют в грунтах с коэф-м фильтрации менее 0,05 м/сут. В этом случае 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 – к положительному полюсу источнику постоянного тока (анод). Электроды размещают в шахматном порядке, с шагом А и К в своем ряду = 0,75…1,5 м. А и К погружают на одинаковую глубину. Источник электропитания – сварочные агрегаты или передвижные преобразователи. На 1 м2 площади электроосмической завесы необходима сила тока 30…60 В. Под действием электрического тока вода, содержащаяся в порах грунта, освобождается и перемещается в сторону иглофильтров. За счет движения этой воды коэф-т фильтрации увеличивается в 5…25 раз. Способ применяется в слабопроницаемых глинистых грунтах.

Водопонижение при помощи водопонизительных скважин – применяется при понижении УГВ более чем на 4м и для осушения больших площадей и строительных площадок с большим притоком воды. На территории строительной площадки пробуривается скважина, в которую опускается водяной насос и при помощи него производится откачка воды

Рис.7 Водопонизительные скважины

3. Временное крепление стенок выемок. Крепление посредством щитов и шпунта.