10 методы водопонижения в гражданском и промышленном строительстве

Этапы и способы строительного водопонижения

В зависимости от времени производства строительных работ водопонижение делится на предварительное и параллельное.

Предварительное водопонижение выполняется до начала строительных работ, параллельное – одновременно со строительст­вом. Это деление, естественно, несколько условно. Так, при водопонижении с помощью многоярусной установки второй, третий и т.д. ярусы водопонижения являются предварительными (посколь­ку призваны снизить уровень подземных вод до определенной от­метки) и одновременно параллельными (поскольку могут эксплуа­тироваться и в период производства строительных работ).

Необходимость и целесообразность предварительного водопонижения определяется в зависимости от сложности гидрогеологиче­ской обстановки района и технических характеристик защищаемого от обводнения объекта.

Предварительное водопонижение в толще водоносных грунтов, вскрываемых котлованом или траншеей, следует применять лишь в тех случаях, когда в этих грунтах содержатся водоносные горизон­ты большой мощности. В этом случае целью предварительного осу­шения является снижение уровня подземных вод на величину, обес­печивающую безопасные условия строительства и гарантирующую невозможность прорыва плывунов и оплывания откосов.

Предварительное снижение напоров напорных водоносных го­ризонтов, залегающих ниже защищаемой выработки и непосредст­венно не принимающих участие в ее обводнении, необходимо либо при наличии гидравлической связи их с залегающими выше дрени­руемыми горизонтами, либо при реальной опасности прорыва вы­соконапорных подземных вод в дно выработки. В этом случае целью предварительного водопонижения является обеспечение устойчивости дна выработки.

Предварительное и параллельное водопонижение осуществля­ется с помощью различного рода водопонизительных устройств – вертикальных и горизонтальных.

Для защиты открытых выработок (котлованов, траншей и т.п.) используются как вертикальные, так и горизонтальные устройст­ва – водопонизительные скважины, иглофильтровые установки, го­ризонтальные дренажные скважины и т.д. Для защиты подземных выработок (например, при строитель­стве линий метро, туннелей и т. д.) используются в основном вер­тикальные дренажные устройства – водопонизительные, поглоща­ющие, разгрузочные скважины, забивные и сквозные фильтры, дре­нажные колодцы и иглофильтровые установки.

Способы водопонижения

В зависимости от природных условий строительной площадки (прежде всего геологического и гидрогеологического ее строения), сложности сооружения и метода его возведения, могут применяться три способа водопонижения – поверхностный, подземный и комби­нированный. При поверхностном способе водопонизительные уст­ройства закладываются с поверхности земли, при подземном спосо­б – из подземных выработок, а при комбинированном — с поверх­ности земли и из подземных выработок. В промышленном и гражданском строительстве используется в основном поверхност­ный способ водопонижения.

Поверхностный способ применяется при защите от обводнения как открытых, так и подземных выработок и осуществляется с по­мощью системы водопонизительных скважин, эжекторных или легких иглофильтровых установок.

Условия применения водопонизительных скважин определяются прежде всего проницаемостью водовмещающих грунтов и их мощ­ностью. Опыт показывает, что эти скважины целесообразны в усло­виях безнапорного водоносного горизонта мощностью не менее 10-5м и при коэффициенте фильтрации не ниже 1-3 м/сутки. В напорных водоносных горизонтах коэффициент фильтрации мо­жет быть несколько меньше, но не менее 0,5 м/сутки.

Этот способ позволяет понижать уровни подземных вод на боль­шие глубины в довольно сложной обстановке, благодаря чему могут быть обеспечены безопасные условия строительства в весьма сжа­тые сроки. Преимуществом водопонизительных скважин является и их мобильность, а основным недостатком – большое число эксплу­атируемых насосов, что несколько осложняет централизованный отвод дренируемых вод от скважин.

Кроме водопонизительных скважин к средствам глубокого дре­нажа следует отнести и эжекторные иглофильтровые установки. Глубина возможного снижения уровня подземных вод эжекторными установками достигает 20 м .

Основная особенность эжекторных иглофильтровых установок заключается в возможности глубинного вакуумирования водонос­ных грунтов, так как максимальный вакуум создается в фильтровом звене иглофильтра и используется в основном для освобождения от воды слабопроницаемых грунтов.

Размеры эжекторных колонн и расстояние между иглофильт­рами, количество их в установке и тип насосного агрегата выбираются в зависимости от гидрогеологических параметров осушаемого массива и условий производства строительных работ.

Несколько ограничивают область применения эжекторных уста­новок специфические условия (например, близкое залегание водоупора ко дну защищаемой выработки или наличие многослойной толщи водоносных и водоупорных грунтов). В первом случае для достижения требуемого эффекта прибегают к заглублению игло­фильтра (фильтрового звена) в водоупор на 0,5- 0,7 м с целью снижения зоны вакуумирования. Во втором случае эффект осуше­ния достигается применением эжекторных иглофильтров, обору­дованных внешней фильтровой колонной (вакуумные концентриче­ские скважины).

Одним из основных средств неглубокого водопонижения (4-5 м) являются легкие иглофильтровые установки (ЛИУ), устанав­ливаемые как с поверхности земли, так и с уступов и дна защищае­мых выработок. Практика показывает, что оптимальный режим ра­боты установок ЛИУ наблюдается в песчаных грунтах с коэффи­циентом фильтрации не менее 1 и не более 30 м/сутки.

Легкие иглофильтровые установки весьма мобильны, надежны и просты в обращении. Однако при применении ЛИУ 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 с обеих сторон траншеи и на 1-1,25м при расположении их с одной стороны защищаемой выработки.

При несоблюдении этих условий возможен подсос воздуха в фильтровое звено, в результате чего нарушится герметизация си­стемы иглофильтр – коллектор – насосный агрегат и нормальная работа установки.

Источник

Основные способы водопонижения грунтовых вод и их описание

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:

• исключить попадание грунтовых вод в котлованы, ямы и траншеи;
• предотвратить повышенное давление на дно строительных котлованов и не допустить прорыва грунтовых вод;
• предупредить развитие опасных процессов в грунтовых слоях;
• создать эффективную водоотводящую систему;
• гарантировать техническую безопасность при проведении любых строительных работ на участке.

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:

1. Естественный водоотлив, включающий:
   • открытый водоотлив;
   • закрытый дренаж.
2. Принудительная откачка:
   • вакуумное водопонижение;
   • забойное водопонижение;
   • легкие иглофильтровые установки;
   • эжекторные иглофильтры;
   • глубинные насосы.
3. Снижение на стройплощадке.

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.

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

• габариты траншей должны быть: ширина — 40-50 см, высота – 60-70 см;
• уклон стенок канавы около 40 градусов;
• дно канавы должно иметь небольшой уклон, чтобы вода не застаивалась, а двигалась к водосборнику;
• стенки углубления хорошо укрепить при помощи металлических сеток, либо камней.

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.

Последовательность действий по обустройству закрытого дренажа:

1. Выкопать канавы, с учетом перепадов высоты на участке, иначе вода будет скапливаться в трубах, а не стекаться в дренажный колодец.
2. Уложить на дно траншеи геотекстиль, который послужит фильтром и не позволит забиться илом и песком перфорации дренажных труб.
3. Поверх геотекстиля засыпается гравий, на который укладываются трубы. Можно использовать обычные пластиковые трубы, перфорированные при помощи дрели. Отверстия в трубах должны быть небольшие, чтобы даже самый мелкий гравий не смог их забить.
4. Вывести концы труб к смотровым колодцам, расположенным на всех поворотах дренажного тоннеля, они необходимы для ухода за дренажной системой и для контроля за уровнем воды в разных частях участка.
5. Вывести концы труб в дренажный колодец; если участок большой дополнительным звеном между перфорированными трубами и колодцем служит магистральная труба диаметром не менее 10см.

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.

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.

Такая технология позволяет осушить большие площади с минимальными затратами.

Основные этапы понижающих работ с использованием легких иглофильтров:

1. Иглофильтры погружают в грунт гидравлическим способом на необходимую глубину на расстоянии 0,5-1 м друг от друга вдоль котлована.
2. Если грунт относится к глинистым и суглинистым породам, возможен монтаж иглофильтров в заранее смонтированные скважины.
3. 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.

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:

1. Эжекторные установки погружаются в почву с помощью метода гидроподмыва или используют заранее подготовленные скважины, расстояние между которыми 5-15 м друг от друга.
2. 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.
3. Перед монтировкой фильтра скважину промывают пока вода не станет светлой.
4. Обсыпку делают до отметки статического уровня грунтовых вод.
5. Для монтирования фильтров к трубопроводу используют штуцеры с пробковыми кранами.
6. Иглофильтры монтируют с водоносным трубопроводом при помощи шлангов.
7. Для создания трубопровода используют стальные трубы, выдерживающие давление не меньше 1,6 Мпа.
8. Составленный трубопровод необходимо предварительно продуть и промыть водной струей.
9. 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.

1. Иглофильтрующие элементы устанавливают на глубину 2-3 метра.
2. Система может быть смонтирована на движущейся платформе, которая позволяет передвигаться по мере продвижения по забою с целью дальнейшей выработки.
3. 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:

1. Открытый способ предусматривает укрепление стенок котлована свайными конструкциями, проникая через которые, вода скапливается в специальных сборниках.
2. При закрытом методе на строительном участке оборудуют колодцы определенной глубины, в которых скапливаются грунтовые воды, а затем откачиваются.
3. 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.
4. Для глубины от 6 до 8 метров при низких показателях проницаемости (например, крупные фракции песка и гравия) используют вакуумные установки.
5. Для глубины 10-18м используют эжекторные иглофильтровые установки.
6. 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.

Выбор метода зависит от:

• характера грунта,
• глубины пролегания грунтовых вод,
• площади осушаемого участка,
• экономической составляющей проекта.

Источник