2.5. Понижение уровня грунтовых вод

Искусственное понижение уровня грунтовых вод является бо­лее совершенным, но и более сложным методом борьбы с их притоком в выемку. Понижение уровня грунтовых вод обеспечи­вают путем непрерывной откачки из специальных скважин, окан­чивающихся ниже дна выемки.

В грунтах с высоким коэффициентом фильтрации (более 2 м/сут) можно понизить уровень грунтовых вод: легкими иглофильтровыми установками; эжекторными иглофильтрами; водопонижающими скважинами, оборудованными глубинными насоса­ми; скважинами, сбрасывающими воду в нижележащие поглоща­ющие слои или в специальные выработки, и др.

Иглофильтровые установки состоят из ряда стальных труб, погружаемых в грунт по периметру котлована или вдоль тран­шеи. К нижней части трубы присоединено звено для фильтра, состоящее из наружной перфорированной и внутренней глухой труб (рис.2.5.)

Наружная труба внизу имеет наконечник с шаровым и кольцевым клапанами (рис. 2.6) 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 грунта он понижается и в окружающих грунто­вых слоях, образуя новую границу уровня грунтовых вод, назы­ваемую депрессионной кривой. Иглофильтры погружают в грунт 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 грунт и обеспечивает погружение иглофильтра. Когда вода всасывается из грунта через фильтровое звено, клапаны занимают обратное положение: шаровой клапан за счет разрежения поднимается, а кольцевой опускается, открывая воде, профильтровавшейся в зазор между обеими трубами фильтрового звена, путь в открытый снизу конец внутренней трубы.

Применение иглофильтровых установок наиболее эффективно в чистых песках и песчано-гравелистых грунтах. Наибольшее понижение уровня грунтовых вод, достигаемое в средних условиях одним ярусом иглофильтров, составляет около 5м. При большей глубине понижения применяют двухъярусные установки.

Рис.2.5. Схема установки иглофильтров

а - одноярусная установи на котловане; б - двухъярусная установка;

в - однорядная установка при узких траншеях; г - двухрядная установка при широких траншеях;

1 - всасывающий коллектор первого яруса; 2- всасы­вающий коллектор второго яруса;

3 - иглофильтры первого яруса; 4 - игло­фильтры второго яруса; 5 - насосы; 6 - депрессионные кривые

Рис.2.6 Иглофильтры

а - общий вид; б - положение клапанов фильтрового

звена при погружении иг­лофильтра;

в - то же, при откачке грунто­вой воды;

г - уста­новка иглофильтра в частично пробуренное

буровой машиной отверстие;

1 - шланг для подачи воды;

2 - установленный иглофильтр;

3 - песчано-гравийная за­сыпка;

: 4 - буровая машина;

5 - иглофильтр

Для расширения области применения иглофилътровых 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. Напряженность электрического поля 0,5...1 В/см, а плотность тока 1 А/м². 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.

Для понижения уровня грунтовых вод на глубину более 20м применяют водопонижающие скважины. Скважины устраивают в обсадных трубах диаметром до 400мм и оборудуют фильтрами. Воду из скважин откачивают высоконапорными насосами.