Відведення поверхневих вод, водовідлив і зниження рівня грунтових вод
Поверхневі води утворюються з атмосферних опадів. Розрізняють поверхневі води «чужі», що надходять з підвищених сусідніх навчаючи-стков, і «свої», що утворюються безпосередньо на будівельному май-ке. Для перехоплення «чужих» вод роблять нагірні водовідвідні канави або обвалування. Нагорні канави влаштовуються глибиною не менше 0,5 м і шириною 0,5-0,6 м (рис. 1.9). «Свої» поверхневі води відводять прида-ням відповідного ухилу при вертикальному плануванні площадки і пристроєм мережі відкритого водостоку.
При сильному обводнюванні майданчики грунтовими водами з високим рівнем горизонту осушення здійснюють дренажними системами. Вони бувають відкритого і закритого типу. Відкритий дренаж застосовується при необхідності зниження рівня ґрунтових вод на невелику глибину - 0,3-0,4 м. Їх влаштовують у вигляді канав, глибиною 0,5-0,7 м, на дно яких укладають шар крупнозернистого піску, гравію або щебеню товщиною 10-15 см.
Рис 1.9. Захист майданчики від надходження поверхневих вод: 1 - басейн стоку води; 2 - нагірна канава; 3 - будівельний майданчик
Закритий дренаж - це траншеї з ухилом в бік скидання води, за-полнять дренирующим матеріалом. При влаштуванні більш ефективних дренажів на дно такої траншеї укладаються перфоровані труби (рис.1.10).
При влаштуванні виїмок, розташованих нижче рівня грунтових вод (УГВ), необхідно: осушувати водонасищенний грунт і забезпечують-вать таким чином можливість його розробки та пристрої виїмок; запобігати попаданню грунтових вод в котловани, траншеї і вироблення в період виконання в них будівельних робіт. Ефективним технологи-ного прийомом рішення таких задач є відкачка грунтових вод.
Рис 1.10. Схема закритого дренажу для
осушення території: 1 - місцевий грунт;
2 - середньо або дрібнозернистий пісок; 3 -
крупнозернистий пісок; 4 - гравій; 5 -
перфорована труба; 6 - ущільнений шар
Виїмки (котловани і тран-шиї) при невеликому припливі ґрунтових вод розробляють із застосуванням відкритого водоот-лива (рис.1.11), а якщо приплив значний і товщина водонасиченого шару, що підлягає розробці, велика, то до початку виконання робіт рівень грунтових вод штучно знижують з використанням різних способів закритого, т. е. грунтового, по-доотліва, званого будівельним водозниження.
Рис 1.11. Відкритий водовідлив з котловану (а) і траншеї (б): 1 - дренажна кана-ва; 2 - приямок (зумпф); 3 - знижений рівень грунтових вод; 4 - дренажна пригрузка; 5 - насос; 6 - шпунтове кріплення; 7 - інвентарні розпірки; 8 - ВСА-Сива рукав з сіткою (фільтром); Н - висота всмоктування (до 5-6 м)
Відкритий водовідлив передбачає відкачування притекающей води не-посередньо з котлованів або траншей. Приплив води до котловану рас-зчитують за формулами усталеного руху ґрунтових вод.
При відкритому водовідливі грунтова вода, просочуючись через укоси і дно котловану, надходить в водозбірні канави і по ним в. приямки (зумпфи), звідки її відкачують насосами (рис. 1.11 а). Водозбірні кана-ви влаштовують шириною по дну 0,3-0,6 і глибиною 1-2 м з ухилом 0,01-0,02 в бік приямків, які в стійких грунтах кріплять дере-вянним зрубом без дна, а в спливають - шпунтової стінкою.
Відкритий водовідлив, будучи простим і доступним способом боротьби з грунтовими водами, має серйозний технологічний недолік. Вос-ходять потоки грунтової води, що протікає через дно і стінки котлова-нів і траншей, розріджують грунт і виносять з нього на поверхню дрібні частинки. Явище такого вимивання і виносу дрібних частинок називають суфозія грунту. В результаті суффозии несуча здатність грунту в підставах може знизитися. Тому на практиці в багатьох випадках частіше застосовують грунтовий водовідлив, що виключає просочування / води через укоси і дно котлованів і траншей.
Грунтовий водовідлив забезпечує зниження УГВ нижче дна майбутньої виїмки. Необхідний рівень грунтових вод досягається їх безперервної відкачуванням водознижувальних установками з системи трубчастих колод-ців і свердловин, розташованих навколо котловану або уздовж траншеї. Для штучного зниження рівня грунтових вод розроблений ряд ефективних способів, основними з яких є голкофільтрових, вакуумний і електроосмотіческій.
Голкофільтрових спосіб штучного зниження грунтових вод реалізується з використанням голкофільтрових установок (рис. 1.12), з-стоять із сталевих труб з фільтруючим ланкою в нижній частині, водо-збірного колектора і самовсмоктуючого вихрового насоса з електродвиг-гатель. Сталеві труби занурюють в обводнених грунт по периметру котловану або уздовж траншеї. Фільтруюче ланка складається з зовнішньої перфорованої і внутрішньої глухий труби.
Мал. 1.12. Схема голкофільтрових способу зниження рівня грунтових вод: а -для котловану при одноярусному розташуванні голкофільтрів; б - те ж при двух-РУСН їх розташуванні; в - для траншеї; г - схема роботи фільтруючого ланки при зануренні в грунт і в процесі відкачування води; 1 - насоси; 2 - кільцевої кол-лектор; 3 - депрессионная крива; 4 - фільтруючий ланка; 5 - система фільтрації сітка; 6 - внутрішня труба; 7 - зовнішня труба; 8 - кільцевої клапан; 9 - гніздо кільцевого клапана; 10 - кульовий клапан; 11 - обмежувач
Зовнішня труба внизу має наконечник з кульовим і кільцевих кла-панами. На поверхні землі іглофільтри приєднують водозбірних колектором до насосної установки (забезпеченої резервними насосами). При роботі насосів рівень води в голкофільтрами знижується; через дрени-ючий властивостей грунту він знижується і в навколишніх ґрунтових шарах, утворюючи новий кордон УГВ. Іглофільтри занурюють в грунт через буро-ші свердловини або шляхом нагнітання в трубу голкофільтра води під тиску-ням до 0,3 МПа (гідравлічне занурення). Поступаючи до наконечника, вода опускає кульовий клапан, а кільцевої клапан, віджимають при цьому догори, закриває зазор між внутрішньою і зовнішньою трубами. Виходячи з наконечника під тиском, струмінь води розмиває грунт і забезпечує занурення голкофільтра. Коли вода всмоктується з грунту через фильтро-ше ланка, клапани займають протилежне становище.
Застосування голкофільтрових установок найбільш ефективно в чистих пісках і піщано-гравелистих грунтах. Найбільше зниження рівня грун-тових вод, що досягається в середніх умовах одним ярусом голкофільтрів, становить близько 5 м. При більшій глибині зниження застосовують двух-РУСН установки.
Вакуумний спосіб водозниження реалізують застосуванням вакуумних водознижувальних установок. Ці установки використовують для зниження рівня ґрунтових вод в дрібнозернистих грунтах (дрібнозернисті і пилуваті піски, супіски, мулисті і лесові ґрунти з коефіцієнтом фильт-рації 0,02-1 м / сут), в яких застосовувати легкі голкофільтрові установки недоцільно. При роботі вакуумних водознижувальних устано-вок вакуум виникає в зоні ежекторного голкофільтра (рис. 1.13).
Рис 1.13. Схема вакуумної установки: а - вакуумна установка; б - схема дії ежекторного голкофільтра; 1 - відцентровий насос низького тиску; 2 - циркуля-ційний резервуар; 3 - збірний лоток; 4 - напірний насос; 5 - напірний рукав; 6 - ежекторний голкофільтр; 7 - напірна вода; 8 - сопло; 9 - її вбирали вода; 10 - зворотний клапан; 11- фільтрова сітка
Фільтрову ланка ежекторного голкофільтра влаштовано за принципом легкого голкофільтра, а надфільтрової ланка складається з зовнішньої і внут-ній труб з ежекторной насадкою. Робочу воду під тиском 750-800 кПа подають в кільцевий простір між внутрішньою і зовнішньою трубами, і через ежекторну насадку вона рухається вгору по внутрішній трубі. В результаті різкої зміни швидкості руху робочої рідини в насадці створюється розрідження і тим самим забезпечується підсос грунтової води. Ґрунтова вода змішується з робочою і направляється в циркуляційний бак, звідки її надлишок відкачується низьконапірним насосом або зливається самопливом.
Явище електроосмосу використовують для розширення області застосований-ня голкофільтрових установок в грошах з коефіцієнтом фільтрації менше 0,05 м / сут. У цьому випадку поряд з голкофільтрами в грунт на рас-стоянні 0,5-1 м від голкофільтрів в сторону котловану занурюють сталеві труби або стрижні (рис. 1.14). Іглофільтри підключають до негативно-му (катод), а труби або стрижні - до позитивного полюса джерела постійного струму (анод).
Мал. 1.14. Схема водозниження із використанням користуванням електроосмосу: 1 - игло-фільтр (катод); 2 - труба (анод); 3 - кількість лектор; 4 - токопровод; 5 - генератор постійного струму; 6 - насос
Електроди розміщують один щодо одного в шаховому порядку. Крок, або відстань між-ду анодами і катодом в одному ряду, однаковий - 0,75-1,5 м. Аноди і катоди занурюють на одну і ту ж глибину. Як джерело електроживлення застосовують зварюва-ні агрегати або пересувні перетворювачі. Потужність гені-ратора постійного струму визначаються-ють виходячи з того, що на 1 м2 пло-щади електроосмотіческій завіси необхідна сила струму 0,5-1 А, на-напруга 30-60 В. Під дією електричного струму вода, содер-жащаяся в порах грунту, звільняються-дається і переміщається в сторону голкофільтрів. За рахунок її руху коефіцієнт фільтрації грунту збільшується в 5-25 разів.
Підбір засобів водовідливу і зниження рівня ґрунтових вод здійснюється з урахуванням виду грунтів, інтенсивності припливу грунтових вод і т. Д. При зведенні підземної частини будівлі в водонасичених, скельних, уламкових і галькових грун-тах застосовують відкритий водовідлив. Цей спосіб найбільш простий і еко-номічних, проте він застосуємо в грунтах з малим притоком ґрунтових вод (Q<от 10 до 12 м3 /ч). Откачку вод производят насосом из приямков размером 1×1 м. При этом насосная установка открытого водоотлива долж-на быть оборудована резервными насосами.
У дрібнозернистих грунтах відкритий водовідлив призводить до опливи-нию укосів котлованів і траншей, до розпушення грунту в підставі багатоповерхових житлових будинків і споруд. В цьому випадку, а також при значному притоці грунтових вод рекомендується використання методу штучного поні-вання рівня грунтових вод за допомогою голкофільтрових установок.
Для штучного водозниження грунтових вод на глибину 4-5 м в піщаних грунтах застосовують легкі голкофільтрові установки. При по-ніженіе рівня ґрунтових вод на глибину 10-15 м можна використовувати двох-, триярусні легкі голкофільтрові установки.
Розрахунок характеристик голкофільтрових установок і насосів виконують в наступному порядку.
Визначають пропускну здатність одного голкофільтра.
де - коефіцієнт фільтрації, м / добу, - діаметр фільтрової ланки, м.
Знаходять радіус дії одного іглофільра, м:
де - потужність водоносного шару, м.
Обчислюють радіус дії групи голкофільтрів, м:
де - приведений радіус групи голкофільтрів, м;
(Можливо помилка у формулі !?)
- площа, обмежена голкофільтрами, м2.
Визначають приплив води до голкофільтрових установці, м3 / сут:
- необхідну зниження рівня грунтових вод, м.
Залежно від припливу води встановлюють необхідну продуктивність насосної установки і за технічними характеристиками отримують марку насоса.
Кількість голок в установці приймають не менше: