61. Мероприятия по защите котлована от притока подземных вод. Открытый водоотлив. Глубинное водопонижение.

Открытый водоотлив организуют при отрывке траншей и котлованов в скальных, обломочных и гравелисто-галечных грунтах. В мелкозернистых грунтах открытый водоотлив приводит к оплыванию откосов и разрыхлению оснований выемок. При необходимости водоотлива в таких грунтах откосы и дно котлованов пригружают песчано-гравийной смесью, которая хорошо фильтрует и предохраняет их от оплывания. Приток воды в котлованы рассчитывают по формулам установившегося движения грунтовых вод с учетом коэффициента фильтрации грунтов.водоотлив

Рис. 4.4. Методы осушения выемок при наличии грунтовых вод:

а — грунтовый водоотлив: 1— водосборная канава; 2 — насос; 3 — зумпф; 4 — линии токов грунтовых вод; 5 — депрессионная кривая (уровень грунтовых вод после понижения); 6 — напорный трубопровод; б — устройство водосборной канавы: 1 — пластина; 2 — зазоры 3 мм; 3 — обсыпка гравием;

Схема открытого водоотлива (рис. 4.4, а) предусматривает устройство водосборных канав и приямков (зумпфов), из которых воду откачивают насосами. Водосборные канавы шириной 0,3...0,6 м и глубиной 1...2 м (рис. 4.4, б) сооружают с уклоном 0,01 ...0,02 в сторону приямка. Размеры приямка принимают от 1 • 1 до 1,5 • 1,5, глубину — от 2 до 5 м из условия обеспечения требуемой глубины погружения водоприемного рукава и объема воды для непрерывной в течение 5... 10 мин работы насоса. Число приямков определяется расчетным притоком воды и производительностью насосов.

Для водоотлива используют центробежные, диафрагмовые и грязевые насосы (типа «Гном»). Среди центробежных насосов широко используются самовсасывающие насосы (типа С). Они менее чувствительны к несоблюдению горизонтальности установки, не требуют заливки всасывающего патрубка перед пуском, для них не опасны примеси в воде. Для откачки воды, содержащей песок, глину и другие механические примеси с частицами до 6 мм, успешно применяются малогабаритные насосы «Гном» и насосы типа МЗ. В целом открытый водоотлив довольно эффективный и простой способ осушения выемок, но не исключает разрыхление и разжижение грунтов в основании и вынос части грунта фильтрующейся водой.

Среди остальных средств водопонизительного оборудования широко используются легкие иглофильтровые установки (ЛИУ), эжекторные водопонизительные установки (ЭВУ), системы скважин (СС) с артезианскими и глубинными насосами и установки вакуумного водопонижения (УВВ). Все перечисленные средства предусматривают забор воды из грунта через цепь расположенных скважин с трубчатыми водоприемниками, соединенных коллектором, насосы (насосные станции) для откачки воды и отводящий трубопровод.

ЛИУ используют для понижения уровня грунтовых вод (УГВ) в песчаных грунтах на глубину 4...5 м.

в — расположение иглофильтров с двух сторон; г — одностороннее расположение ряда иглофильтров; д — двухъярусное расположение рядов иглофильтров: 1 — иглофильтровые звенья; 2 — водосборный коллектор; 3 — пробковый кран; 4 — самовсасывающий вихревой насос; 5 — котлован; 6 — депрессионная кривая; 7 — фильтровое звено; 8 — надфильтровая труба.

Погружают иглофильтры на рабочую глубину 7...8 м гидравлическим способом либо в предварительно пробуренную скважину. В первом случае после установки иглофильтра в вертикальное положение через него нагнетают воду при соответствующих положениях кольцевого и шарового клапанов . Вода под большим напором, выходя из наконечника, размывает грунт и образует скважину, в которую опускается иглофильтр под действием собственного веса.

Количество иглофильтров и расстояние между ними определяются расчетом (диапазон расстояний 0,75...3 м). Откачку производят насосным агрегатом, состоящим из вакуум-насоса или вихревого самовсасывающего насоса, соединенного с центробежным.

Для понижения УГВ до 20 м в грунтах с небольшим коэффициентом фильтрации (k = 2...3 м/сут), при близком залегании водоупора от дна котлована используют ЭВУ. Такие установки оснащены иглофильтрами, внутри которых находятся эжекторные водоподъемники. Высоконапорным насосом повышается давление (0,6... 1,0 МПа) циркуляционной воды, которая через распределительный трубопровод подается в полость между наружной (надфильтровой) и внутренней водоподъемной трубами иглофильтра. Из кольцевой полости она поступает через скобу окон патрубка и устремляется в насадку эжектора. Выходя из нее с большой скоростью, циркуляционная вода создает разряжение, под действием которого через окна в патрубок засасывается грунтовая вода, прошедшая через фильтр. Дальше оба потока поступают в камеру смешения и диффузор, где скорость потока постепенно, уменьшается, а давление возрастает. Поднявшись по водоподъемной трубе, вода изливается в коллектор.

Эжекторные иглофильтры погружают в грунт аналогично ЛИУ. Расстояние между иглофильтрами определяется по расчету в пределах 5...15 м.

Артезианские турбинные и глубинные насосы погружного типа используют для откачки воды из скважин с диаметром труб обсадной колонны не менее 200 мм.