7606
.pdfМинистерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
Кафедра гидравлики
А.К. Битюрин, И.А. Кузьмин, Д.И. Миндрин
ОСУШЕНИЕ СТРОИТЕЛЬНОГО КОТЛОВАНА
Учебно-методическое пособие по выполнению курсовых и расчетно-графических работ
по дисциплине «Механика жидкости и газа» для обучающихся по направлению подготовки 08.03.01 Строительство,
направленность (профиль) Производство и применение строительных материалов, изделий и конструкций
Нижний Новгород
2022
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
Кафедра гидравлики А.К. Битюрин, И.А. Кузьмин, Д.И. Миндрин
ОСУШЕНИЕ СТРОИТЕЛЬНОГО КОТЛОВАНА
Учебно-методическое пособие по выполнению курсовых и расчетно-графических работ
по дисциплине «Механика жидкости и газа» для обучающихся по направлению подготовки 08.03.01 Строительство,
направленность (профиль) Производство и применение строительных материалов, изделий и конструкций
Нижний Новгород ННГАСУ
2022
2
УДК 624.15
Битюрин, А.К. Осушение строительного котлована: учебно-методическое пособие / А.К. Битюрин, И.А. Кузьмин, Д.И. Миндрин; Нижегородский госу-
дарственный архитектурно-строительный университет. – Нижний Новгород:
ННГАСУ, 2022. – 25 c. : ил. - [Текст]: электронный
Представлен пример выполнения расчетно-графической (курсовой) рабо-
ты по дисциплине «Механика жидкости и газа».
Предназначено обучающимся в ННГАСУ для выполнения курсовой и расчетно-графической работы при изучении дисциплины «Механика жидкости и газа» по направлению подготовки 08.03.01 Строительство, направленность
(профиль) Производство и применение строительных материалов, изделий и конструкций.
© А.К. Битюрин, И.А. Кузьмин Д.И. Миндрин, 2022
© ННГАСУ, 2022
3
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
Кафедра гидравлики
Задание
к расчетно-графической работе по дисциплине «Механика жидкости и газа»
ОСУШЕНИЕ СТРОИТЕЛЬНОГО КОТЛОВАНА
Студенту________________________группы___________курса_______
Дата выдачи_________________________дата сдачи________________
1. Цель работы
Проектирование основных элементов системы осушения строительного котлована открытым водоотливом для схемы, указанной на рисунке.
2. Исходные данные |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.1. Характеристика котлована: |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
- отметка территории строительства Т = |
|
7,7 |
|
|
|
м; |
||||||
- глубина строительного котлована к = |
|
4,5 |
|
|
|
м; |
||||||
|
|
|
|
|
||||||||
- размеры котлована по дну: = 60,0 |
м; = |
90,0 м. |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
2.2. Инженерно-геологические условия: |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
- водоносный грунт |
|
песок мелкий |
|
|
|
; |
|
|||||
- водоупор |
глина |
|
|
; |
|
|||||||
-глубина залегания грунтовых вод hгв =2,4 м;
-глубина залегания водоупора hвп =7,1 м.
3. Требуется выполнить
3.1.Фильтрационный расчет – построить линию депрессии, вычислить расход фильтрующейся воды.
3.2.Расчет водоприемной системы – сконструировать водоприемный лоток. Определить размеры зумпфа.
3.3.Расчет водоотводящей системы – рассчитать всасывающую и напорную линии, построить пьезометрические и напорные линии.
3.4.Подбор марки насоса – вычислить необходимую подачу и требуемый напор насоса, подобрать марку насоса, проверить на вакуум.
3.5.Расчет сбросного коллектора – определить диаметр и наполнение коллектора.
4
4. Отчетный материал
Отчетный материал представить в виде пояснительной записки, снабженной чертежами и графиками, оформленной согласно действующим стандартам.
Расчет представляется на белой бумаге формата А4 (без рамки и основной надписи, соблюдая поля сверху, снизу, справа –15 мм; слева –25 мм). Оформление выполняется рукописным или компьютерным способом (текстовый редактор Microsoft Word, Times New Roman Cyr №14, межстрочный интервал 1,5).
Рисунок. Схема строительного котлована
1 – строительный котлован; 2 – водоприёмный лоток; 3 – зумпф; 4 – всасывающая линия насоса; 5 – центробежный насос; 6 – напорная линия насоса; 7 – сбросной коллектор
Рекомендуемая литература
1.СП 45.133330.2017 Актуализированная редакция. СНиП 3.02.01-87, Земляные сооружения, основания и фундаменты.
2.Грацианский, М.Н. Инженерная мелиорация / М.Н. Грацианский, – М.: Издательство литературы по строительству, 1965. – 262 с.
3.Справочник по гидравлическим расчетам / Под ред. П.Г. Киселева. – М.: Энергия, 1972. – 312 с.
Задание выдал______________________________
5
|
Содержание |
|
1. |
Цель работы ................................................................................................. |
7 |
2. |
Проектирование водоприёмной системы ................................................. |
8 |
|
2.1. Приток воды в котлован ...................................................................... |
8 |
|
2.2. Расчет водоприёмного лотка............................................................. |
10 |
|
2.3. Расчет зумпфа ..................................................................................... |
12 |
3. |
Проектирование водоотводящей системы.............................................. |
14 |
|
3.1. Условия проектирования................................................................... |
14 |
|
3.2. Расчет всасывающей линии .............................................................. |
14 |
|
3.2.1. Диаметр трубопровода ............................................................... |
14 |
|
3.2.2. Потери напора ............................................................................. |
15 |
|
3.3. Расчет напорной линии...................................................................... |
17 |
|
3.3.1. Диаметр трубопровода ............................................................... |
17 |
|
3.3.2. Потери напора ............................................................................. |
18 |
4. |
Подбор марки насоса ................................................................................ |
20 |
5. |
Расчет сбросного коллектора ................................................................... |
22 |
Заключение .................................................................................................... |
23 |
|
Литература ..................................................................................................... |
24 |
|
6
1. Цель работы
Целью работы является проектирование основных элементов системы во-
допонижения (осушения) строительного котлована (рис.1) открытым водоотли-
вом. Проектируемая система водопонижения состоит из двух основных систем
– водоприемной и водоотводящей.
Водоприёмная система включает в себя водоприёмный лоток и зумпф;
водоотводящая – всасывающий и напорный трубопровод, насос и сбросной коллектор.
Проектирование выполняется на основе гидравлических расчетов указан-
ных элементов системы осушения.
Рисунок 1 – Схема строительного котлована
1 – строительный котлован; 2 – водоприемный лоток; 3 – зумпф; 4 – всасывающая линия насоса; 5 – центробежный насос; 6 – напорная линия насоса; 7 – сбросной коллектор
7
2. Проектирование водоприёмной системы
Для проектирования водоприёмной системы требуется определить приток воды в котлован. Этот приток складывается из притока фильтрующихся (грун-
товых) и ливневых (инфильтрационных) вод.
2.1. Приток воды в котлован
Приток грунтовых вод определяется фильтрационным расчетом, включа-
ющим в себя построение линии депрессии и вычисление фильтрационного рас-
хода.
Линия депрессии (линия свободной поверхности грунтовых вод) характе-
ризует пространственное положение грунтовых вод вокруг котлована.
Рисунок 2 – Линия депрессии. Мг.1:1000; Мверт.1:100
Для построения линии депрессии используется формула [2, с.60]: |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
= √2 |
|
( − ) + 22, |
(1) |
||||
|
|||||||
|
|
ф |
|
|
|
|
|
где , – декартовы координаты; |
|
|
|
|
|||
ф – коэффициент фильтрации водоносного грунта [2, с.62]; |
|
||||||
q – удельный фильтрационный расход: |
|
||||||
= |
12−22 |
, |
(2) |
||||
|
|||||||
|
|
|
ф |
2 |
|
||
где 1, 2 – глубина грунтовой воды в начале и конце депрессионной линии;
8
– радиус влияния котлована на уровень грунтовых вод, определяется формулой [2, с.60]:
≈ |
1− 2 |
, |
(3) |
|
t |
||||
|
|
|
где – осредненный угол наклона линии депрессии к горизонту [2,с.60], для мелкого песка t = 0,01.
По рекомендациям [3, с.213], [4, прил. 1] для мелкого песка
= 100 ÷200 м.
Коэффициент фильтрации назначен по [4, прил. 1]:
|
|
ф = 8 м/сут, |
|
||||
|
|
4,7 − 2,6 |
= 210 м, |
|
|||
|
0,01 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 = вп − гв, |
(4) |
||||
1 = 7,1 − 2,4 = 4,7 м; |
|
||||||
|
|
2 = вп − к, |
(5) |
||||
2 = 7,1 − 4,5 = 2,6 м. |
|
||||||
Для дальнейших расчетов принято = 200 м. |
|||||||
Удельный фильтрационный расход |
|
|
|||||
= 8,0 |
4,72 − 2,62 |
|
= 0,31 м2 |
/сут. |
|||
|
2 ∙ 200 |
||||||
|
|
|
|
||||
Результаты расчета координат точек линии депрессии по формуле (1)
приведены в таблице 1.
|
Координаты линии депрессии |
|
Таблица 1 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
, м |
0 |
50 |
100 |
|
150 |
200 = |
|
|
|
|
|
|
|
, м |
4,7 = 1 |
4,3 |
3,8 |
|
3,3 |
2,6 = 2 |
|
|
|
|
|
|
|
По данным таблицы 1 строится линия депрессии (рис. 2). |
|
|||||
Приток фильтрационных вод в котлован |
|
|
||||
|
|
ф = (2 + 2 ), |
|
(6) |
||
|
|
|
9 |
|
|
|
где (2 + 2 ) – периметр дна котлована, длина водоприемного канала.
ф = 0,31(2 ∙ 60 + 2 ∙ 90) = 93,0 м3/сут.
Приток инфильтрационных (дождевых) вод инф |
в котлован принят |
условно, по рекомендациям [2, с.61]: |
|
инф = ф, |
(7) |
Таким образом, приток воды в котлован будет: |
|
пр = ф + инф, |
(8) |
пр = 93,0 + 93,0 = 186,0 м3/сут = 2,2 ∙ 10−3 м3/с.
2.2. Расчет водоприёмного лотка
Водоприёмный лоток, одновременно являющийся водоотводящим кана-
лом, проектируется прямоугольного поперечного сечения.
Расчетом определяются размеры поперечного сечения, а именно его ши-
рина и глубина.
Канал выполняется в грунте основания котлована и состоит из двух вет-
вей. Каждая ветвь имеет длину плюс и подводит воду в зумпф.
Согласно принятой схемы расчетный расход воды одной ветви будет сле-
дующим
р = 0,5 пр, |
(9) |
= 0,5 ∙ 186,0 = 93,0 м3/сут = 1,1 ∙ 10−3 |
м3/с. |
р |
|
Для расчета размеров поперечного сечения канала используются форму-
лы равномерного движения воды [3]:
|
|
|
|
= √ , |
(10) |
||
где – расход, – живое сечение, – коэффициент Шези, – гидравлический
радиус, – гидравлический уклон (рекомендуется |
0,001 ÷ 0,005), |
принят =0,001. |
|
= ∙ , |
(11) |
= / , |
(12) |
= + 2 , |
(13) |
10 |
|