Способы защиты земляных сооружен6ий от поверхностных и грунтовых вод.

П ри устройстве выемок, расположенных ниже уровня грунтовых вод, 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.

Эффективным технологическим приемом решения таких задач является откачка грунтовой воды.

Выемки (котлованы и траншеи) при небольшом притоке грун­товых вод разрабатывают с применением открытого водоотлива, а если приток значителен и толщина водонасыщенного слоя, подле­жащая разработке, большая, то до начала производства работ уро­вень грунтовых вод искусственно понижают с использованием различных способов закрытого, т. е. грунтового водоотлива, назы­ваемого еще строительным водопонижением.

Открытый водоотлив предусматривает откачку протекающей воды непосредственно из котлованов или траншей. Приток воды к котловану (дебит) рассчитывают по формулам установившегося движения грунтовых вод.

При открытом водоотливе грунтовая вода, просачиваясь через откосы и дно котлована, поступает в водосборные канавы и по ним в приямки (зумпфы), откуда ее откачивают насосами (рис. 5.3). Водосборные канавы устраивают шириной по дну 0,3...0,6 и глу­биной 1...2 м с уклоном 0,01...0,02 в сторону приямков. Приямки

Рис. 5.3. Открытый водоотлив из котлована (а) и траншеи (б):

1—дренажная канава; 2 — приямок (зумпф); 3—пониженный уровень грунтовых вод; 4 — дренажная пригрузка; 5—насос; 6—шпунтовое крепление; 7 — инвентарные распорки; 8 — всасывающий рукав с сеткой (фильтром); Н — высота всасывания до 5. .6 м

в устойчивых грунтах крепят деревянным срубом из бревен (без дна), а в оплывающих —шпунтовой стенкой.

Открытый водоотлив, являясь простым и доступным способом борьбы с фунтовыми водами, имеет серьезный технологический недостаток. Восходящие потоки грунтовой воды, протекающей через дно и стенки котлованов и траншей, разжижают грунт и выносят из него на поверхность мелкие частицы. Явление такого вымывания и выноса мелких частиц называют суффозией грунта. В результате суффозии несущая способность грунта в основаниях может снизиться. Поэтому на практике во многих случаях чаще применяют грунтовый водоотлив, исключающий просачивание во­ды через откосы и дно котлованов и траншей.

Грунтовый водоотлив обеспечивает снижение УГВ ниже дна будущей выемки. УГВ понижается благодаря непрерывной откачки воды водопонизительными установками из системы трубчатых ко­лодцев и скважин, расположенных вокруг котлована или вдоль траншеи.

Для искусственного понижения уровня грунтовых вод разрабо­тан ряд эффективных способов, основными из которых являются иглофильтровый, вакуумный и электроосмотический.

Р ис. 5.4. Схема иглофильтрового способа понижения уровня грунтовых вод: а —для котлована при одноярусном расположении иглофильтров; б —то же, при двухъярусном; в —для траншеи; г —схема работы фильтрующего звена при погружении в грунт и в процессе откачки воды; 1 —насосы; 2 —кольцевой коллектор; 3 —депрессионная кривая; 4 —фильтру­ющее звено; 5—фильтрационная сетка; 6—внутренняя труба; 7 — наружная труба; 8 — кольцевой клапан; 9—гнездо кольцевого клапана; 10— шаровой клапан; 11 —ограничитель

Иглофильтровый способ искусственного понижения фунтовых вод реализуется с использованием 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 траншеи (рис. 5.4).Фильтрующее звено состоит из наружной перфорированной и внутренней глухой трубы. Наружная труба внизу имеет наконечник с шаровым и кольцевым клапанами. На поверхности земли игло­фильтры присоединяют водосборным коллектором к насосной ус­тановке (обеспеченной резервными насосами). При работе насосов уровень воды в иглофильтрах понижается и из-за дренирующих свойств фунта он понижается и в окружающих фунтовых слоях, образуя новую границу уровня фунтовых вод. Иглофильтры погружают в фунт через буровые скважины или путем нагнетания в трубу иглофильтра воды под давлением до 0,3 МПа (гидравлическое погружение). Поступая к наконечнику, вода опускает шаровой клапан, а кольцевой клапан, отжимаемый при этом кверху, закры­вает зазор между внутренней и наружной трубами. Выходя из наконечника под давлением, струя воды размывает фунт 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 уровня фунтовых вод, достигаемое в средних условиях одним ярусом иглофильтров, составляет около 5 м. При большей глубине понижения применяют двухъярусные установки. Явление электроосмоса используют для расширения области применения иглофильтровых установок в фунтах с коэффициентом фильтрации менее 0,05 м/сут. В этом случае наряду с иглофильтрами в фунт на расстоянии 0,5... 1 м от иглофильтров в сторону котлована погружают стальные трубы или стержни (рис. 5.6). Иглофильтры подключают к отрицательному (катод), а трубы или стержни — к положительному полюсу источника постоянного тока (анод). Электроды размещают друг относительно друга в шахматном порядке. Шаг, или расстояние анодов и катодов в своем ряду, одинаков—около 0,75... 1,5 м. Аноды и катоды погружают на одну и ту же глубину. В качестве источника электропитания при­меняют сварочные агрегаты или передвижные преобразователи. Мощность генератора постоян­ного тока определяют исходя из того, что на 1 м² площади электроосмотической завесы необходима сила токаО,5... 1 А, напряжение 30... 60 В. Под дей­ствием электрического тока во­да, содержащаяся в порах грунта, освобождается и перемещается в сторону иглофильтров. За счет движения этой воды коэффици­ент фильтрации грунта увеличи­вается в 5...25 раз

*25*