3.3 Водоотвод, водоотлив, водопонижение.
Водоотвод.
Необходим для отвода от выемок ливневых и сточных вод. Для этого обычно используют расположенные с напорной стороны водоотводящие канавы, ограждающие обвалования, лотки и дренажные системы открытые и закрытые (по типу дренажей мелкого заложения). Их устраивают с уклоном 0,002-0,003. Воду из этих водоотводящих устройств отводят в пониженные места, удаленные от возводимых и существующих сооружений или в систему ливневой канализации.
Водоотлив.
Применяется для отвода воды из котлованов строящихся зданий с помощью насосов.
Рис. 3.3. Схема водоотлива:
1 – котлован; 2 – приямок (тумпф); 3 – насос; 4 – всасывающий шланг с сеткой (фильтром); 5 – направление отведения воды.
Водопонижение.
Водопонижение применяется в глубоких котлованах (≥6 м), при высоком уровне грунтовых вод и сильном подпоре. Осуществляется с помощью иглофильтровальных установок (ИФУ), эрлифтов, гидроэлеваторов.
ИФУ. Применяются в котлованах с уровнем воды до 10 м, имеют производительность до 100 м3/час.
Рис. 3.4. Схема водопонижения с помощью ИФУ:
а) – разрез котлована с ИФУ; б) – схематичный план размещения ИФУ; 1 – иглофильтр; 2 – перфорированный наконечник; 3 – депрессионная кривая; 4 – водосборный коллектор (трубы или шланги); 5 – вихревой (вакуумный) насос; 6 – отвод воды.
В затопленных котлованах при уровне воды более 10 м применяется 2-х ярусное расположение ИФУ (2-й ярус – на дне котлована).
Эрлифты.
Эрлифт – воздушный водоподъемник. Применяется для затопленных котлованов с уровнем воды более 3 м.
Принцип работы: сжатый воздух или пар под давлением до 0,3 МПа нагнетается по газовой трубе в жидкостную трубу, где образуется эмульсия – смесь воздуха или газа с водой. Вода увлекается вверх пузырьками воздуха или газа.
Рис. 3.5. Схема водопонижения с помощью эрлифта:
1 – газовая труба; 2 – жидкостная труба; 3 – подача воздуха; 4 – вода в котловане; 5 – отведение эмульсии.
Гидроэлеваторы.
Тоже применяются для затопленных котлованов. Принцип работы: всасывает пульпу под действием вакуума, создаваемого протеканием струи воды с большой скоростью через отверстия смесительной камеры.
Производительность эрлифтов и гидроэлеваторов 5-20 м3/час.
Рис. 3.6. Схема водопонижения с помощью гидроэлеватора:
1 – всасывающий башмак; 2 – эжектор, создающий разряжение; 3 – пульпопровод; 4 – канат для опускания краном гидроэлеватора; 5 – трубопровод для воды; 6 – направление подачи воды; 7 – направление отвода пульпы.
3.4 Специальные работы по закреплению грунтов.
Иногда возникает необходимость в закреплении грунтов с целью повышения их прочности и устойчивости или придания им водонепроницаемости. Для этого используют способы:
закрепления грунтов инъекцией;
термического закрепления;
замораживания грунтов (в сложных гидрогеологических условиях).
Закрепление грунтов инъекцией.
Сущность метода заключается в пропитке пор и трещин грунтов и скальных пород раствором, который, затвердевая, повышает их прочность и водонепроницаемость. Раствор нагнетают через пробуренные скважины.
Виды инъектирования:
цементация;
глинизация;
битумизация горячая (расплавленным битумом) и холодная (битумной эмульсией);
силикатизация;
смолизация высокомолекулярными смолами.
На рис. 3.7. приведен пример инъектирования методом цементации.
Рис. 3.7. Схема цементации:
1 – самоходная буровая установка; 2 – скважина; 3 – инъектор; 4 – цементационный агрегат; 5 – бункер для раствора; 6 – растворосмеситель.
Для цементации применяют специальные составы цементных, цементно-песчаных или цементно-глинистых тампонажных растворов с использованием портландцемента марки не ниже 300, а для глинизации – глиносиликатные и бентонитосиликатные растворы. Нагнетают указанные растворы диафрагмовыми (при давлении до 1,5 МПа) и специальными (при давлении до 10 МПа) насосами.
Битумизацию грунтов с нагнетанием горячего битума производят насосами в пробуренные скважины с помощью установленных в них инъекторов, обеспечивающих подогрев битума в стволе скважины. Битум нагнетают с постоянным увеличением давления, обычно в несколько циклов, с перерывами для остывания битума.
Силикатизацию
и смолизацию
грунтов производят путем нагнетания
через систему инъекторов водных растворов
силиката натрия или смолы с отвердителем.
Этими способами закрепляют песчаные и
просадочные грунты. В качестве инъекторов,
погружаемых забивкой, используют
стальные трубы
.
Термическое закрепление грунтов осуществляют путем нагнетания в пробуренные скважины высокотемпературных газов. Способ применяют для упрочнения маловлажных просадочных грунтов. Максимальная температура в скважине не должна превышать 900-1000°С.
Замораживание грунтов.
Применяется в слабых неустойчивых водоносных грунтах и в трещиноватых горных породах. Способ замораживания повышает прочность и водонепроницаемость грунтов. Замораживание производится с помощью хладагента (чаще всего аммиак, реже фреон или жидкий азот) и хладоносителя.
Сущность способа:
бурят скважины по контуру сооружения через 0,8-2 м;
в скважины помещают замораживающие колонки;
насосы прокачивают хладоноситель через колонки, при температуре – -20-40°С;
производят замораживание грунтов;
поддерживают замороженное состояние до окончания строительства.
Рис. 3.8. Схема замораживающей установки:
1 – компрессор с хладоносителем; сжатие хладагента до 1 МПа;
2 – трубопроводы;
3 – конденсатор со змеевиком; конденсирование хладагента;
4 – подача и отвод воды;
испарение хладагента, охлаждение хладоносителя до темпер. -20-40°С с постоянным перемешиванием;
|
6 –бак растворомешалки;
7 – хладоноситель;
8 – испаритель;
9 – распределитель хладоносителя;
10 – замораживающие колонки; замораживание грунта;
11 – скважины;
12 – циркуляционный насос.
Не надо путать хладагент и хладоноситель. В качестве хладоносителей применяют соли (рассолы):
хлористого кальция;
хлористого магния.
Иногда применяется безрассольный способ (например, оперативно, при внезапных прорывах воды).
Рис. 3.9. Схема замораживания грунтов безрассольным способом:
1 – замораживающие колонки; 2 – заглушка скважины; 3 – подача жидкого азота (t°=-195,7°C); 4 – отвод азота в атмосферу (t°=-40-60°C).