Иглофильтровый способ понижения уровня грунтовых вод

При этом способе используют иглофильтровые установки, которые состоят из отдельных элементов:

1) Стальных труб с фильтрующим звеном в нижней части.

2) Водосборного коллектора.

3) Самовсасывающего вихревого насоса с электродвигателем.

Трубы опускают в грунт по периметру котлована или траншеи.

При работе насосов уровень воды в иглофильтре понижается. Из-за дренирующих свойств грунта он понижается и в окружающих грунтовых слоях. При этом образуется новая граница УГВ, которая называется депрессионной кривой.

Иглофильтры погружают в грунт через буровые скважины или путем нагнетания в них воды под давлением (гидроподмыв). Этим способом можно понизить УГВ до 5м при расположении иглофильтров в один ярус.

Временное крепление стенок выемок

При разработке выемок в водонасыщенных грунтах или в стесненных условиях, когда невозможно обеспечить требуемое заложение откосов, вертикальные стенки закрепляют специальными временными креплениями.

1. Шпунтовое ограждение.

Применяют при разработке выемок в водонасыщенных грунтах или вблизи существующих зданий и сооружений.

Шпунт забивают до разработки выемок, чем обеспечивают устойчивое и естественное состояние грунта за его пределами.

Шпунты погружают в грунт ниже подошвы выработки, на величину определяемую расчетом.

Применяют три способа закрепления с помощью шпунтов и щитов:

1) Консольного типа.

2) Распорного типа.

3) С помощью анкеров.

Крепление консольного типа состоит из стоек- свай, защемленных нижней частью в грунте ниже дна выемки. Они служат опорами для щитов непосредственно, воспринимающих давление грунта.

Крепление с помощью распорок (кансольно - распорное)

Наиболее простое в исполнении, его применяют при устройстве траншей глубиной до 4м.

Крепление состоит из: 1) стоек; 2) горизонтальных досок дощатых щитов; 3) Распорок, прижимающих доски или щиты к стенкам траншей (наиболее эффективны инвентарные распорки).

Крепление с помощью анкеров. При глубине выемки более 4м. применяют анкерное крепление. При этом анкер располагают на поверхности земли или заглубляют.

Искусственное закрепление грунтов

Представляет совокупность воздействий на грунт, в результате чего:

1) Он становится прочнее.

2) Он становится не размываемым.

3) В некоторых случаях становится водонепроницаемым.

Закрепление грунтов применяют:

1)При создании вокруг разрабатываемых выемок водонепроницаемых завес.

2)Для повышения несущей способности грунтовых оснований.

В зависимости от физико-механического состояния грунта и назначения закрепления применяют следующие способы:

Замораживание грунтов.

Применяют в сильно водонасыщенных грунтах (плывунах).

По периметру котлована погружают замораживающие колонки из труб, соединенных между собой трубопроводом.

По этому трубопроводу нагнетают специальную жидкость – рассол (раствор солей с низкой температурой замерзания )

Рассол охлажден холодильной установкой до t=-20…-25 .

Охлаждающие иглы представляют собой двойную трубу, по которой циркулирует рассол. Рассол проходит через внутреннюю трубу, далее по наружной трубе через коллектор. После этого направляется к следующей игле. Окружающий грунт замерзает концентрическими цилиндрами с постепенно увеличивающимся диаметром.

Эти цилиндры смерзаются в сплошную стенку мерзлого грунта, тем самым ограждает временную выемку.

НЕДОСТАТКИ

Эффективна лишь на период действия замораживающей установки.

- Длительный процесс естественного оттаивания.

- Повышение влажности грунта за счет миграции воды от теплых слоев грунта к холодным. Этот способ широко применяют в практике.

Цементация и битумизация.

Заключается в иньецировании цементных растворов или разогретых битумов.

Эти способы применяют для пористых грунтов с высоким коэффициентом фильтрации, а также трещиноватых скальных пород.

Химический способ.

Этим способом закрепляют песчаные и лессовые грунты путем нагнетания в грунт химических растворов.

Химический способ может быть:

- Двухрастворный.

- Однорастворный.

При двухрастворном методе нагнетаются последовательно в грунт:

- Водный раствор натрия (Νа₂ЅiΟ₃).

- Хлористый кальций (СаСl).

Эти растворы вступают в реакцию и образуют гель кремневой кислоты (nЅiΟ₂*mH₂Ο) он обволакивает зерна грунта, твердеет и образуется монолит. При этом прочность грунта 1,5-3,0 МПа.

При однорастворном методе нагнетают силикат натрия (Νа₂ЅiΟ₃) с отвердителем.

Прочность закрепленного грунта составит 0,3-0,6 МПа.

Термическое закрепление.

Применяют для лессовых грунтов. Заключается в обжиге раскаленными газами, нагнетаемыми через скважины в поры грунта.

Электрический способ.

Закрепляют влажные глинистые грунты. Используется эффект электроосмоса. Для этого через грунт пропускают постоянный электрический ток. При этом глина осушается, уплотняется и теряет способность к пучению.

Вертикальная планировка.

На застраиваемой территории, как правило, выполняют планировочные работы. Планировка это срезка выступающих и засыпка западающих мест.

Разность между суммой объемов выемок и насыпей называется балансом земляных масс.

Он может иметь положительное значение, если объем выемки больше объема насыпи (в этом случае грунт вывозят сплощадки) и отрицательное, если объем насыпи больше объема выемки ( в этом случае необходимо завести грунт на площадку).

В процессе проектирования вертикальной планировки можно добиться равенства объемов насыпи и выемки грунта на площадке. В этом случае будет обеспечен нулевой баланс.

Существует несколько методов определения объемов работ по вертикальной планировки территории, наиболее распространенные это:

1) метод четырехгранных призм;

2) метод трехгранных призм.

Метод четырехгранных призм.

1) Площадка разбивается на квадраты со стороной 10-100м. Чем спокойнее рельеф, тем больше размер стороны квадр

2) Для всех вершин квадратов определяют черные отметки (h_ч) путем интерполяции соседних горизонталей.

3) Далее находят красные (проектные) отметки(h_кр) по заданной планировочной отметке и уклону.

4) Затем находят рабочие отметки ( Η) как разность между красной и черной отметками.

5) Рабочая отметка со знаком «+» показывает высоту насыпи, а со знаком « -» глубину выемки.

6) Между двумя вершинами с рабочими отметками разного знака находят такую точку, в которой рабочая отметка равна нулю. В этой точке не требуется, ни каких земляных работ (нет выемки или насыпи).

Подсчет объема грунта при планировке

V=F (H₁+H₂+H₆+H₇)/4 - целый элементарный квадрат

Фигуры, отсекаемые нулевой линией:

а) Треугольник V=FH₈/3

б) Трапеция V=F(H₃+H₈)/4,

где F- площадь в плане соответствующей фигуры.

H - рабочие отметки.

Объем котлована

V=H [(2a+a₁) b + (2 a₁ +a)b₁]/6 ,

где Н – глубина котлована;

a,b – длины сторон котлована в нижней его части;

a_1,b₁ – длины сторон котлована по верху.

Объем траншей

V_1-2 = (F₁+F₂) L_1-2/2 завышен

V_1-2=F_срL_1-2 занижен

Формула Мурзо (точно)

V_1-2=F_ср + [m (Η₁ + Η₂)²/12]L_1-2,

где H_{1 ,} H₂ - глубина в начале и конце участка;

F₁,F₂ – площади поперечного сечения в соответствующих пунктах продольного профиля;

F_ср – площадь поперечного сечения на середине расстояния между пунктами 1 и 2;

m – коэффициент откоса грунта в траншее.