Строй-Техника.ру

Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум

Водопонижение при разработке выемок

При производстве земляных работ на промышленных площадках, а также при сооружении гидротехнических сооружений приходится сталкиваться с обводнением строительных площадок, поверхностными и подземными водами, атмосферными осадками и инфильтрационными водами.

Обводнение строительных котлованов и траншей в зависимости от глубины их заложения и положения уровня грунтовых вод может носить постоянный или временный характер. При заложении оснований котлованов и траншей ниже минимального уровня грунтовых вод происходит постоянное обводнение, а при заложении выше уровня грунтовых вод — временное, за счет капиллярного поднятия воды.

На условия обводнения строительных площадок влияет геологическое строение района. Если водоносные грунты повсеместно перекрыты слабопроницаемыми суглинками или глинами, дополнение запасов подземных вод за счет атмосферных осадков и поверхностных вод ограничено. Однако эти условия способствуют образованию поверхностных вод. В результате нередко приходится сталкиваться с обводнением строительных выработок одновременно безнапорными и напорными водонаносными горизонтами.

Рис. 29. Схема многоярусного проведения работ по понижению уровня грунтовых вод в котловане
1 — первоначальный уровень грунтовых вод; 2 — водооткачивающий коллектор; 3 — иглофильтры; 4 — наконечник иглофильтра; 5 — уровень грунтовых вод после 1-го яруса водопонижения; 6 — уровень 2-го яруса водопонижения; 7 — проектная отметка дна котлована; 8 — уровень понижения грунтовых вод после 3-го яруса водопонижения

В зависимости от природных условий строительной пло щадки (геологического и гидрогеологического ее строения) а также от времени производства работ, водопонижение делится на предварительное и параллельное.

Предварительное водопонижение выполняется до начала строительных работ, параллельное — одновременно со строительством. Водопонижение выполняется с помощью различных устройств. Так, при строительстве в Москве высотного здания на берегу реки Москвы водопонижение было выполнено с помощью многоярусной установки иглофильтров. Первый ярус, до установки второго яруса, т. е. до вскрытия котлована до определенной отметки, являлся предварительным и одновременно параллельным, поскольку эксплуатировался и в период производства строительных работ. То же второй и третий ярусы (рис. 29). Предварительное осушение является мерой, гарантирующей невозможность оплывания откосов и прорыва плывунов.

В промышленном и гражданском строительстве применяют в основном поверхностный способ водопонижения, с использованием водопонизительных скважин, эжекторных или легких иглофильтровых установок. Опыт показывает, что водопонизительные скважины целесообразны в условиях безнапорного водоносного горизонта мощностью не менее 10…5м и при .коэффициенте фильтрации 1…3 м/сутки. В напорных водоносных горизонтах коэффициент фильтрации может быть несколько меньше, но не менее 0,5 м/сутки.

Водопонизительные скважины позволяют понижать уровни подземных вод на большие глубины в довольно сложной гидрогеологической обстановке, благодаря чему могут быть обеспечены безопасные условия строительства.

За последние 20…25 лет в практике строительства промышленных и гражданских сооружений наибольшее распространение получили легкие иглофильтровые установки (ЛИУ), в которых верх фильтровой сетки рабочего звена должен быть заглублен под динамический уровень не менее чем на 0,6 м при расположении иглофильтров по контуру котлована или траншеи и на 1… 1,25 м при расположении их с одной стороны защищаемой выработки.

Рис. 30. Различные способы водопонижения
а — водопонижение с помощью системы иглофильтров и насосной откачки влаги; б — комбинированный способ, совмещающий откачку влаги через иглофильтры и электроосмос; 1 — поверхность земли; 2 — зоны осушения; 3 — водооткачивающий коллектор; 4 — иглофильтр; 5 — контур котлована; 6 —-уровень грунтовых вод при откачке иглофильтрами; 7 — иглофильтры, соединенные с отрицательным полюсом генератора; 8 — стержни, соединенные с положительным полюсом генератора; 9, 10 — соответственно уровень грунтовых вод до и после применения электроосмоса

Простота конструкции и монтажа установок, возможность в большинстве случаев гидравлического погружения иглофильтров, мобильность и надежность в работе делают ЛИУ весьма эффективным средством водопонижения в строительном производстве. Их применяют для понижения уровня подземных вод до 5 м в рыхлых грунтах с коэффициентом фильтрации не менее 1 м/сутки. Для понижения уровня грунтовых вод на глубину более 5 м используют ярусное расположение ЛИУ, подобно приведенному на рис. 29.

Для увеличения глубины водопонижения применяют одновременно иглофильтры и отсос воды и изменение направления фильтрации влаги в противоположную от котлована сторону через капилляры в грунте с помощью электроосмоса.

На рис. 30, а показана схема понижения грунтовых вод с помощью иглофильтров, а на рис. 30, б — схема установки тех же иглофильтров с системой стержней, из которых иглофильтры подключены к отрицательному полюсу генератора, а система стержней к положительному.

При включении электрического потенциала грунтовая вода начинает перемещаться от положительных (стержней) к отрицательным (иглофильтрам) полюсам. Зона осушения в этом случае больше. Изменилось также направление движения влаги. Оно стало противоположным и направлено в этом случае от откосов разрабатываемой выемки, что делает их более устойчивыми.

Электроосмический способ водопонижения по сравнению с откачкой воды из скважин в 1,4… 1,9 раза увеличивает глубину водопонижения при одновременном снижении затрат средств и времени в 1,5…2 раза. Кроме того, этот способ дает возможность увеличить устойчивость откосов и устранить заплывание котлованов со стороны дна за счет изменения направления фильтрации влаги. При наличии напорных подземных вод электроосмос является единственно эффективным способом водопонижения.

Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум