Удельный приток воды в котлован Таблица 5.3

Для грубой оценки притока воды в котлован можно использовать следующие значения удельного притока q_w с 1 м² площади дна котлована:

через мелкозернистый песок 0,05...1,16 м³/ч;

через среднезернистый песок 0,10...0,24 м³/ч;

через крупнозернистый песок 0,30...3,00 м³/ч;

через трещиноватую скалу 0,14...0,25 м³/ч. Тогда

Q_w = q_wA_к, (5.17) где А_к — площадь дна котлована.

По количеству воды Q_w, увеличенному в 1,6 раза, подбирают насосы. На случай их поломки предусматривают резервные насосы.

Обычно насосы устанавливают на бровке котлована. Глубина всасывания для большинства насосов составляет 6–7 м. Если котлован имеет большую глубину, то насосы располагают внутри него.

Открытый водоотлив является простым и дешевым способом осушения котлованов. Недостатком его является то, что в пылеватых грунтах при интенсивном водоотливе возможно вымывание частиц (механическая суффозия) и снижение несущей способности основания.

Глубинное водопонижение

Искусственное понижение горизонта грунтовых вод на месте расположения котлована применяют в мелкозернистых пылеватых и глинистых грунтах. Сущность способа заключается в откачке воды из скважин, устраиваемых по периметру котлована. В результате откачки вокруг котлована образуется депрессионная поверхность грунтовых вод. Режим откачки назначают таким, чтобы уровень грунтовых вод опустился ниже дна котлована не менее 0,5 м.

При глубинном водопонижении исключается возможность вымывания частиц из грунта в основании гидродинамическим давлением восходящих токов воды, как это имеет место при открытом водоотливе. При водопонижении нисходящими токами воды происходит даже некоторое дополнительное уплотнение осушаемого грунта.

Для глубинного водопонижения применяют иглофильтровые установки типа ЛИУ-6Б, УВВ, эжекторные иглофильтры ЭИ-70 и водопонизительные скважины с глубинными насосами. В мостостроении обычно применяют иглофильтровые установки. В комплект такой установки входят иглофильтры, насосы, всасывающий коллектор и соединительные всасывающие шланги.

Иглофильтр представляет собой стальную трубу диаметром 38–50 мм, нижний конец которой снабжен специальным фильтрующим устройством (рис. 5.20). Фильтр состоит из двух труб. Наружная перфорированная труба обмотана спиральной проволокой с шагом 100 мм, поверх которой натянута плотная проволочная сетка из латуни или капрона. Внутренняя труба имеет в стенке всего несколько отверстий и закрывается шаровым клапаном.

Рис. 5.20 Конструкция иглофильтра: 1 — латунная сетка; 2 — спиральная проволока; 3 — наружная труба; 4 — внутренняя труба; 5 — шаровой клапан

Погружают иглофильтр, размывая перед ним грунт водой, которую подают под давлением через внутреннюю трубу (шаровой клапан открыт).

Перед началом откачки воды в иглофильтрах создают разряжение специальным вакуум-насосом (шаровой клапан закрыт) и после заполнения водой всей всасывающей сети включают центробежные насосы, которые ее откачивают. Полезная глубина понижения воды установкой типа ЛИУ составляет 4–5 м.

При слабой водопроницаемости и плохой водоотдаче грунтов приток воды к иглофильтру можно усилить, создавая в нижней части водопонизительных скважин вакуум. Для глубинного вакуумирования применяют эжекторные иглофильтры, которые откачивают воду эжекторными водоподъемниками. Эжекторные установки пригодны для водопонижения на глубину до 25 м.

Для глубокого водопонижения используют также глубинные насосы, которые погружают в оборудованные фильтрами глубокие скважины диаметром 200–250 мм.

Приблизительно приток воды в водопонизительную систему можно определить следующим образом.

Расположение иглофильтров по прямоугольному контуру при соотношении сторон a/b  10 (рис. 5.21) заменяют контуром по кругу радиусом

(5.18)

Рис. 5.21 Схема глубинного водопонижения иглофильтровой установкой: 1 — иглофильтр; 2 — коллектор; 3 — насос

Каждый иглофильтр создает вокруг себя депрессионную воронку радиусом R_w, который определяют пробными откачками. Для приближенных расчетов его можно определить по формуле, м,

(5.19) где S_w = S_o + S — требуемая глубина понижения уровня грунтовых вод (S = 0,5…1,0 Ом); H_w — мощность водоносного слоя, м; k_ф — коэффициент фильтрации, м/с.

Общий радиус действия всех иглофильтров R_w, отсчитываемый от оси системы, можно принять

R_w = r_w + R_w, (5.20) а приток воды в систему можно определить по формуле

Q_w = k_ф(2H_w – S_w)S_w /ln(R_w/r_w). (5.21)

Иглофильтры расставляют с шагом 0,75...1,5 м, исходя из того, что предельная подача каждого иглофильтра q_пр, при которой еще не происходит размыва грунта, будет

   (5.22) где d_o — диаметр иглофильтра.

Очевидно, число иглофильтров n в системе должно быть таким, чтобы выполнялось условие

Q_w /n< q_пр. (5.23)