Глубинное водопонижение: вакуумный способ.
Вакуумный способ водопонижения реализуют применением вакуумных водопонизительных установок. Эти установки используют для понижения уровня грунтовых вод в мелкозернистых грунтах (мелкозернистые и пылеватые пески, супеси, илистые и лессовые грунты с коэффициентом фильтрации 0,02-1 м/сут), в которых применять легкие иглофильтровые установки нецелесообразно. При работе вакуумных водопонизительных установок вакуум возникает в зоне эжекторного иглофильтра. Рабочую воду под давлением подают в кольцевое пространство между внутренней и наружной трубами, и через эжекторную насадку она устремляется вверх по внутренней трубе. В результате резкого изменения скорости движения рабочей воды в насадке создается разрежение и тем самым обеспечивается подсос грунтовой воды. Грунтовая вода смешивается с рабочей и направляется в циркуляционный бак, откуда ее избыток откачивается низконапорным насосом или сливается самотеком.
а — вакуумная установка; б — схема действия эжекторного иглофильтра; 1 — центробежный насос низкого давления; 2 — циркуляционный резервуар; 3 — сборный лоток; 4 — напорный насос; 5 — напорный рукав; 6 -эжекторный иглофильтр; 7 — напорная вода; 8 — сопло; 9 — всасываемая вода; 10 -обратный клапан; 11- фильтровая сетка
Глубинное водопонижение: электроосмотический способ и способ открытых водопонизительных скважин.
Для расширения области применения иглофильтровых установок в грунтах с коэффициентом фильтрации менее 0,1 м/сут используется явление электроосмоса. В этом случае наряду с иглофильтрами в грунт на расстоянии 0,5...1 м от иглофильтров в сторону котлована погружают стальные трубы или стержни. Иглофильтры подключают к отрицательному, а трубы или стержни - к положительному полюсу источника постоянного тока. 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.
1 - иглофильтр; 2 - сборный коллектор;3 - стальная труба
Для понижения уровня грунтовых вод на глубину более 20 м применяют водопонижающие скважины. Скважины устраивают в обсадных трубах диаметром до 400 мм и оборудуют фильтрами. Воду из скважин откачивают высоконапорными насосами.
Защита выемок от грунтовых вод без нарушения водного баланса окружающей территории.
При устройстве выемок в водоносных слоях работы можно вести под защитой водонепроницаемой ледяной стенки из замороженного грунта или при помощи тиксотропных противофильтрационных экранов.
Искусственное замораживание грунтов применяют при проходке сооружений, возводимых в тяжелых гидрогеологических условиях, создавая вокруг них временные водонепроницаемые ледяные стенки. Для этого по периметру выемки погружают колонки, состоящие из наружных замораживающих и внутренних питающих труб, соединенных трубопроводом, по которому нагнетается специальная жидкость — рассол, охлажденный холодильной установкой до минус 20...45°С. В результате циркуляции раствора вокруг колонок образуются ледяные столбы замороженного грунта, которые, постепенно увеличиваясь в диаметре, соединяются между собой в сплошную стену. Раствор, поглотив часть тепла из грунта, возвращается в холодильную установку, где под действием аммиака или углекислоты охлаждается и затем вновь поступает в систему труб. Температуру раствора принимают на 10...15°С ниже требуемой температуры грунта.
- Тиксотропные противофильтрационные экраны (диафрагмы) устраивают, используя свойство тиксотропной суспензии в состоянии покоя затвердевать и снова превращаться в жидкость при перемешивании.
Суспензию приготовляют из бентонитовой глины, способной абсорбировать, т. е. поглощать, воду в количестве до 7 раз большем собственной массы, а после водонасыщения загустевать, приобретая гидрофобные (водоотталкивающие) качества.
Для устройства тонких (0,15...0,25 м) противофильтрационных экранов применяют машины, в основу которых положены принципы действия: ударный, режущий и водовоздушный.