10.11. Водовідведення, водовідлив і пониження поверхневих вод
Відведення поверхневих вод. Перед початком земляних робіт необхідно територію будівельного майданчика захистити від обводнення зливовими і талими водами. Для цього з нагірного боку майданчика влаштовуються обвалування і нагірні канави розраховується по максимальному притоці і допустимій швидкості дренажу води в них. Розміри поперечного перетину нагірної канави можуть бути орієнтовно прийняті:
глибина 0,5–0,8 м,
ширина по дну 0,5 м.
Канаві необхідно додати подовжній ухил не менше 0,002
Для запобігання стіканню поверхневих вод у відкриті котловани і траншеї слід розташовувати кавальєри (бурти) ґрунту з нагірного боку, а за відсутності кавальєрів робити обвалування. Розробку котлованів або траншей слід вести у міру зведення фундаментів або влаштування комунікацій. При цьому слід прагнути до того, щоб проміжок часу між розробкою котловану і влаштуванням фундаментів був мінімальним. Після зведення фундаментів слід відразу ж проводити зворотну засипку пазух з ретельним ущільненням ґрунту.
Водовідлив. Водовідлив застосовується при розробці котлованів і траншей нижче за рівень ґрунтових вод при невеликих притоках води, малих розмірах виїмок, а також при зв’язних (глинистих) ґрунтах і скельних породах.
При розробці траншей для фундаментів слід забезпечити їх ухил 0,001 – 0,003 у бік, протилежним їх розробці. При цьому максимальне перевищення початку і кінця траншей повинне бути не більше 10 см тобто бути в межах товщини вирівнюючого шару піску.
У найбільш низькій частині траншеї (котловану) влаштовується приймальний колодязь (зумпф), а на бермі встановлюється два насоси — той, що діє та запасний.
Для розрахунку кількості насосів, необхідних для відкачування води слід знати приток ґрунтової води з 1 м2 поверхні дна котловану (траншеї) і укосів, розташованих нижче за відмітку рівня ґрунтових вод.
Для відкачування води до 15 м3/год. при глибині виїмок до 7 м рекомендується використовувати привідні діафрагмові насоси, а при протоці води від 15 до 30 м3/год — напірні центробіжні помпи.
При великій площі котловану або протяжності траншей рекомендується вибирати помпи невеликої продуктивності. Це дозволить рівномірно розставити їх по периметру котловану (довжині траншеї), послідовно включаючи їх в роботу по мірі розробки виїмок. Це полегшить також підведення води до приямків (зумпфам). При відкачуванні води з невеликих котлованів під одиночні фундаменти зручно використовувати насоси, встановлені на автомобілі або пересувному візку.
При підрахунку трудомісткості робіт по водовідливу слід враховувати, що відкачування води повинне проводитися цілодобово в 3 зміни. Для обслуговування помп виділяється механік і землекоп, що спостерігає за станом зумпфів і ухилів дна.
У тих випадках, коли приток води більше 30 м3/год і інтенсивне відкачування відкритим способом може викликати винесення дрібних частинок ґрунту і тим самим порушити структуру його в основі, застосовується водопониження.
Пониження поверхневих вод. Пониження поверхневих вод застосовується при розробці котлованів і траншей нижче рівні ґрунтових вод при великих притоках води і при незв’язних ґрунтах (піщаних, піщано-гравелистих і ін.), що характеризуються великим коефіцієнтом фільтрації.
У цивільному і промисловому будівництві для штучного водопониження найчастіше використовуються голкофільтри. Такі установки є типові, проте залежно від необхідної глибини водопониження, величини притоку води і первинного рівня ґрунтових вод необхідно перевірити можливість застосування тієї або іншої установки в конкретних умовах, визначити необхідну відстань між голкофільтрами, голкофільтри розташовуються в один ряд паралельно сторонам котлована на відстані 0,5 – 1,0 м від бровки.
Потрібна продуктивність насосної установки визначається по формулі:
, (10.49)
де
—
коефіцієнт
фільтрації в м/добу;
Н — потужність водоносного шару в м;
S — величина проектованого пониження рівня ґрунтових вод в м (понижений рівень ґрунтових вод повинен бути на 0,5 м нижче за дно котловану);
—
радіус
дії групи голкофільтрів в м, рівний:
(10.50)
де R – радіус дії одного голкофільтра в м, визначається по формулі проф. І. П. Кусаківа:
, (10.51)
r — приведений радіус групи голкофільтрів у м, який визначається:
, (10.52)
де F — площа котловану, огороджена голкофільтрами.
Пропускна спроможність одного голкофільтра в м3/год визначається з виразу:
,
(10.53)
де d — діаметр фільтрової ланки в м.
Кількість голкофільтрів в установці повинна бути не менше:
, (10.54)
Відстань між голкофільтрами не повинна перевищувати:
, (10.55)
де z — периметр огорожі котловану голкофільтрами.
Приклад. Розрахувати голкофільтрову установку для осушення котловану (рис. 10.48) за наступних умов: ґрунт — пісок середньої величини з коефіцієнтом фільтрації Кф = 20 м/діб; рівень грунтових вод нижче за денну поверхню на 1,5 м; глибина котловану — 4,5 м; розміри котловану в плані (по дну) а=10 м, в=10 м; глибина водотривкого шару — 8 м.
Рішення.
Рис. 10.48. Розрахунок голкофільтрової установки
Приймаємо розташування голкофільтрів в один ряд паралельно сторонам котловану на відстані 0,5 м від бровки. Крутизна укосів 1: т = 1:1
Приведений радіус групи голкофільтрів:
Радіус дії одного голкофільтра:
Радіус дії групи голкофільтрів:
Тоді необхідна продуктивність насосної установки:
Пропускна спроможність одного голкофільтра
,
де 0,05 м діаметр фільтрової ланки
Необхідне число голкофільтрів:
Приймаємо установку ЛIV — з продуктивністю 60 м3/год; число голкофільтрів — 28.
Відстань між голкофільтрами:
