При рытье котлована перед рабочими часто встает проблема грунтовых вод, сильно тормозящая процесс бетонных работ в котловане и препятствующая безопасной установке свай. С целью осушения выделенной под строительство площадки была разработана специальная система мероприятий, направленных на осушение участока на заданную глубину.
Основные способы водопонижения
Все существующие на сегодняшний день способы понижения грунтовых вод на строительных площадках принято классифицировать по нескольким признакам, а именно:
По методу использования
- С применением иглофильтров – определенной длинны, сделанных из трубных секций. Внизу такого иглофильтра располагается звено фильтрационного типа и наконечник с клапаном, с помощью которого специалисты выполняет погружение в грунт гидравлическим способом.
- Открытым способом, основанным на установке шпунтовых стенок. Шпунты препятствуют обрушению стен котлована и частичного попадания воды в котлован, путем направления водяного потока в заранее приготовленные водосборники (зумпфы).
- Закрытый способ, подразумевающий бурение скважин на выделенном под строительство участке и откачивание из них в постоянном режиме воду, производя темы самым безопасное водопонижение в котловане.
- Уплотнение грунта можно выполнить сразу несколькими уникальными способами: битумизацией заморозкой, силикатизацией и цементацией. Использование практически всех этих технологий (за исключением замораживания) дают постоянный эффект, что является несомненным плюсом при строительстве таких крупных объектов как тоннели, подземные паркинги и т.п.
- Пневматическое водоотведение. Использование метода основано на выдавливании воды из грунта с помощью высокого давления. Главная его особенность заключается в том, что отжим грунтовых вод получается хоть и эффективным, но краткосрочным.
- Электроосмотическое водопонижение. Суть метода состоит в том, что в грунт погружают металлические стержни. При подаче электротока на стержни образуются невидимые электромагнитные поля, которые регулируют движение подземных потоков и вызывают понижение уровня воды. Более того, использование электроосмотического способа оказывает положительное воздействие на несущую способность грунта, и снижают уровень его растворимости.
По времени проведения работ и глубине бурения
- Поверхностное водоотведение. Одним из самых эффективных способов отвода воды с поверхности грунта является дренажные канавы с уклоном в сторону зумпфов.
- Подземное понижение УГВ. Метод основан не с поверхности грунта, а со дна выработки с помощью бурение скважин вокруг котлована. Применять его можно в любых условиях, правда времени на подготовку к такому водопонижению уйдет немало.. В результате проведенных мероприятий образуется так называемая депрессионная воронка. При создании оптимальных для строительных работ условий отвод воды занимает минимум времени. Единственное условие – скважины должны работать без сбоев.
- Комбинированный способ применяют в тех случаях, когда работы по поверхностному осушению оказались малоэффективными не принесли ожидаемого результата.
- Работы по предварительному водоотведению начинаются задолго до начала строительства. Главным условием применения такого способа является наличие мощных водоносных слоев.
- Параллельное водопонижение используется в связке с работами по копке траншей и котлована.
Использование иглофильтров
Особенности процесса погружения иглофильтров
Эксперты по водопонижению предпочитают использовать основной способ погружения иглофильтров – с помощью шнекового бурения и подачи в надфильтровую трубу иглофильтра водяного потока под высоким давлением. При поступлении в трубу, водяной поток перемещает вниз шаровой клапан и освобождает проход воды, которая размывает грунт.
Кому и зачем нужно СТРОИТЕЛЬНОЕ ВОДОПОНИЖЕНИЕ? Осушение котлована.
Устройство котлована. Водопонижение иглофильтрами.
Применение системы водопонижения с иглофильтрами
На тех строительных площадках, где основным компонентом грунта является песок, использование иглофильтров позволяет добиться максимального эффекта. Грамотное применение агрегатов позволяет добиться понижения уровня грунтовых вод до глубины 9 метров. В случае если уровень грунтовых вод нужно понизить до 20-30 метров, специалисты используют иглофильтровые установки эжекторного типа, работающие в связке с глубинными насосами.
Эжекторы
Современные эжекторные установки, предназначенные для обеспечения водопонижения иглофильтрами, – это инновационные системы, вода в которых находится под большим давлением. Сам же эжектор представляет собой мощный водоструйный насос, который помещен в нижнюю часть иглофильтрационного устройства. Принцип работы эжекторной установки при понижении грунтовых вод на строительных площадках заключается в следующем: водяной столб под высоким давлением поднимается вверх по внутренней трубе и создает в эжекторе вакуумное пространство. Этот процесс запускает процесс откачки воды, которая поступает в циркуляционный бак, а из него – в заранее приготовленные емкости или же котлован, предназначенный для сбора ГВ. Использование эжекторных установок позволяет существенно повысить эффективность водопонижения и упростить осушение тех грунтовых пород, которые отличаются низкими фильтрационными свойствами.
Электроосмос
- Установка металлических стержней на расстоянии примерно 1-1,5 м в сторону выработку от иглофильтров.
- Подача напряжения с отрицательным полюсом на иглофильтры.
- Подача напряжения с положительным полюсом на стержни.
- Высвобождение влаги из грунтовых пород под воздействием электрического поля.
Вакуумное водопонижение
Принцип действия этой технологии подразумевает создание вакуума внутри скважин, которые позволят существенно упростить процесс отвода воды и гарантируют стабильно качественный результат при любых рабочих условиях. Единственное, что нужно обязательно запомнить, так это то, что скважины должны работать при полной их изоляции от атмосферного давления.
Источник: ingeneria.net
Этапы и способы строительного водопонижения
Процедура водопонижения может быть предварительной и параллельной, зависит это от времени проведения строительных работ.
Предварительное водопонижение производится до того, как начинаются строительные работы, а параллельное протекает одновременно со строительством. Конечно же, такое деление является условным. Например, при сооружении многоярусной водопонижающей установки, второй, третий и другие нижние ярусы являются предварительными, так как служат для снижения уровня грунтовых вод до определенной границы, и в то же время параллельными, так как могут использоваться и непосредственно в период проведения строительства.
Потребность в сооружении предварительного водопонижения зависит от особенностей гидрогеологических условий местности, в которой производится застройка, а также от технических параметров защищаемого объекта.
Процедура предварительного водопонижения применяется только в тех случаях, когда на участке застройки имеются мощные водоносные горизонты. Тогда целью сооружения устройств предварительного осушения является снижение уровня грунтовых вод на величину, которая обеспечивает безопасность строительных работ, и гарантирует предотвращение прорыва плавунов и оплывания откосов.
Заниматься предварительным снижением напора в водоносных пластах, которые залегают ниже, чем располагается защищаемая выработка, а также принимают прямое участие в её обводнении, следует лишь тогда, когда существует гидравлическая взаимосвязь этих пластов с горизонтами, расположенными в зоне дренирования, или в случае существования высокой вероятности прорыва высоконапорных грунтовых вод в дно выработки. В такой ситуации предварительное водопонижение применяется с целью обеспечения устойчивости дна выработки.
И предварительное, и параллельное водопонижение происходит с применением разного водопонижающего оборудования – вертикального и горизонтального.
Чтобы защитить от воды открытые котлованы и выработки можно применять как горизонтальные, так и вертикальные устройства, а именно:
— водопонижающие скважины;
— горизонтальные дренирующие скважины;
— иглофильтровые установки и многое другое.
Для того чтобы защитить подземные выработки (которые используются, например, при строительстве туннелей метро), зачастую применяются вертикальные дренирующие устройства:
— разгрузочные, поглощающие и водопонижающие скважины;
— сквозные и забивные фильтры;
— иглофильтровые установки;
— дренажные колодцы и т.д.
Способы водопонижения
На практике могут использоваться три способа водопонижения: подземный, комбинированный и поверхностный. Выбор конкретного способа зависит от природных особенностей участка застройки (в первую очередь от гидрогеологического и геологического строения), а также от сложности сооружения и способа его возведения.
Поверхностное водопонижение предусматривает закладывание оборудования с поверхности земли, при комбинированном – и с поверхности земли, и с подземных выработок, а при подземном – только из подземных выработок. В гражданском строительстве, а также в промышленности зачастую используется водопонижение поверхностным способом.
Водопонижение поверхностным способом осуществляется для защиты и открытых, и подземных выработок. Используются для этого такие устройства, как водопонижающие скважины, легкие иглофильтровые и эжекторные установки.
Особенности использования водопонижающих скважин зависят от водопроницаемости грунта, и мощности водоносных слоев. Опыт применения таких устройств показывает, что наиболее целесообразным является их применение в условиях безнапорного водоносного слоя, который имеет мощность не менее 10-5м, и коэффициент фильтрации не менее 1-3 м/сутки. В напорных же водоносных слоях коэффициент фильтрации может быть немного ниже, но в любом случае он не должен быть меньше 0,5 м/сутки.
Такой способ водопонижения позволяет снижать уровень грунтовых вод на большие глубины в довольно сложных природных условиях. Благодаря этой особенности уровень подземных вод может быть понижен быстро, и на большую глубину. Еще к преимуществам водопонижающих скважин относится их мобильность. Из недостатков таких устройств можно выделить потребность в большом количестве насосов, что несколько затрудняет возможность централизованного отведения вод от дренажных скважин.
Помимо скважин водопонижения глубокий дренаж можно осуществлять и с помощью эжекторных иглофильтровых установок. С их помощью можно понизить уровень грунтовых вод до отметки в 20 метров.
Главной особенностью эжекторной иглофильтровой установки является ее возможность глубинного вакуумирования водоносных пластов. Наибольший вакуум образовывается в фильтровом звене иглофильтра, и применяется для отвода воды от слабопроницаемых грунтов.
Выбор размера эжекторных колонн, расстояний между иглофильтрами, их количество в устройстве, а также тип насосного оборудования зависит от гидрогеологических параметров участка осушения, а также условий проведения строительных работ.
Область использования эжекторных установок ограничивается специфическими условиями, такими как близкое расположение водоупора ко дну выработки, многослойностью толщи водопроницаемых и водоупорных грунтов. В первой ситуации может помочь заглубление иглофильтра в водоупорный слой на глубину 50-70 см, что позволяет снизить зону вакуумирования. А во второй эффекта осушения можно достичь с помощью специальных эжекторных иглофильтров, которые оборудованы внешней фильтровой колонной (то есть вакуумных концентрических скважин).
Если есть необходимость сделать неглубокое водопонижение (около 4-5 метров), то используют легкие иглофильтровые установки. Их можно устанавливать и с поверхности земли, и с дна защищаемой выработки. Наиболее эффективным является работа легких иглофильтровых установок в песчаных грунтах, имеющих коэффициент фильтрации не менее 1, но не более 30 м в сутки. Такие установки являются мобильными, простыми в обращении и в то же время надежными.
Источник: www.promstok.com