№%20кода%201701%20Фролов%20Инж.геология%202010

−Горизонтальные

−Вертикальные

−Комбинированные

−Пластовые

−Пристенный

Первые три типа водопонижения применяются на период строительства (и если возможно, эксплуатации), причем, пластовый вид – только для отдельных зданий и сооружений; последний вид – при эксплуатации отдельных зданий или сооружений.

Горизонтальный дренаж применяется при неглубоком залегании подземных вод и относительно небольшом требуемом понижении. Он эффективен в однородной, хорошо водопроницаемой среде и при возможности осуществить современный дренаж. При открытом способе производства работ глубина залегания горизонтального дренажа ограничивается величиной 5-6 м, при закрытом способе глубина не ограничивается. Для устройства горизонтального дренажа устраивают открытые канавы, лотки, траншейные дрены из фильтрующего материала (камень, щебень и т.д.), дренажные галереи.

Вертикальный дренаж применяется при глубоком залегании подземных вод, при необходимости значительного понижения его уровня на большой территории и наличии большой мощности водоносного горизонта. Для устройства вертикального дренажа устраивают водопонижающие скважины или сквозные фильтры.

Комбинированный дренаж применяется при большой мощности водоносного горизонта, представляющего собой двухслойную толщу с хорошо водопроницаемыми грунтами в нижней части геологического разреза и при наличии верховодки в верхней части разреза. К устройствам комбинированного дренажа относятся сочетание горизонтальной дрены с вертикальными самоизливающимися скважинами, а также сочетание дренажных штолен и горизонтальных выработок со сквозными фильтрами.

Пластовый и пристенный дренажи применяются в условиях слабопроницаемых грунтов для защиты отдельных зданий и сооружений в случае поднятия уровня подземных вод или при подтоплении, когда использование других типов дренажа неэффективны.

Требуемое понижение уровня подземных вод, как правило определяются в безнапорных водоносных слоях (подземные воды). При необходимости понижения уровня подземных вод в напорных водоносных слоях, залегающих ниже дна котлована, необходимо учесть возможность

71

прорыва воды, что приводит к снижению строительных свойств грунтов основания и устойчивости стоков (бортов) котлована, а также ограждающих конструкций подземной части здания или сооружения.

Водоотлив из котлованов и траншей следует применять в системах строительного водопонижения. В проекте должны быть предусмотрены канавки и лотки для сбора поступающих в выработки подземных и поверхностных вод и отвода их к зумпфам (водоприемникам) с последующей их откачкой на поверхность. Канавки и зумпфы необходимо располагать за пределами основания сооружения. Этот вид водопонижения можно применять, если уровень грунтовых вод не превышает 0,5м отметки дна котлована.

В период эксплуатации зданий и сооружений предусматривается искусственное понижение подземных вод до ведения строительных работ с применением дренажа, водопонизительных скважин и иглофильтров. Эти виды понижения подземных вод применяются при осушении больших территорий. Наиболее часто в таких случаях применяются следующие виды дренажей:

−Траншейный

−Закрытый беструбчатый (траншеи заполняются материалом с высоким коэффициентом фильтрации)

−Трубчатый (применяется в грунтах с коэффициентом фильтрации Kf м/сут

−Галерейный (проходной или полупроходной). Эффективность этого вида дренажа повышается, если галереи могут быть

использованы как коллекторы для размещения различного вида инженерных коммуникаций

Вакуумный дренаж следует применять в грунтах с коэффициентом фльтрации менее 2м/сут.

Водопонизительные скважины (открытые и герметические, оборудованные насосами, сквозные фильтры, самоизливающиеся и водопоглащающие) следует применять как для водопонижения эксплуатационного периода, так и для чтроительного водопонижения.

Иглофильтры целесообразно применять в системах строительного водопонижения. Воды от водопонизительных систем (при невозможности их использования) следует отводить самотеком, с предельно допустимой скоростью, в существующие водотоки или к отведенным местам сброса.

Общие положения расчета водопонижения и дренажа.

72

Застроенная территория населенных пунктов или промышленных предприятий является многокомпонентной и динамической системой, постоянно изменяющейся как в прцессе строительства и реконструкции зданий и сооружений, так и в процессе их эксплуатации. При этом происодит постоянное увеличение сети различных коммуникационных систем, в т.ч. водопроводных, канализационных систем и систем отвода промышленных вод. Это приводит, с одной стороны, к постоянному изменению движения массива, а с другой стороны, ведет к повышению уровня грунтовых вод за счет фильтрации утечек из коммуникаций. Все это ведет к изменению условий питаний и разгрузки подземных вод. Поэтому в строительной практике решению вопросов водопонижения и дренажа территорий уделяют очень большое внимание. Решение этих вопросов сводится к организации либо открытого водоотлива, либо искусственного понижения уровня грунтовых вод. Реализация искусственного понижения уровня грунтовых вод возможна как за счет откачки воды из различного рода вертикальных выработок (принудительное водопонижение, реализуемое, как правило, на период ведения строительных работ нулевого цикла), так и за счет дренирования грунтового массива системой вертикальных и горизонтальных выработок с последующим отводом грунтовой воды в канализационную сеть (дренаж территории – водоосушение больших территорий на длительный срок).

Искусственное понижение подземных вод необходимо проектировать в случаях, когда необходима:

1)защита земляных выработок (котлованов, траншей) от подземных вод при строительстве зданий и сооружений (это строительное водопонижение);

2)дренаж территории промышленных площадок и населенных пунктов;

3)осушение месторождений полезных ископаемых, предназначенных для их разработки открытым способом.

Проектирование дренажа территорий промышленных площадок и населенных пунктов заключается в выборе и назначении мероприятий, обеспечивающих защиту площадок и сооружений, заглубленных ниже существующего УГВ, а также защиту площадок и сооружений, располагаемых выше существующего УГВ, от подтопления, связанного с подъемом УГВ, характерного для крупных промышленных районов.

Основными задачами, решаемыми в проекте осушения территорий является снятие напоров подземных вод, обеспечение устойчивости бортов

73

строительных котлованов и траншей, организация стоков поверхностных вод, а также отвод их за пределы защищаемых территорий.

Проектирование водопонижения очень трудоемкий и кропотливый процесс, заключающийся в том, что для его расчета необходимо выполнять большой объем подготовительных работ:

−собрать исходные данные (общие сведения о районе водопонижающих работ, инженерно-геологические, гидрологические условии района, характеристика производственных и технологических условий и требований)

−выбрать схему водопонижения, соответствующую исходным данным

−в соответствии с выбранной схемой водопонижения необходимо выбрать расчетную схему, для которой по соответствующим расчетным формулам определяется: приток воды и ординаты депрессионных поверхностей при установившемся и неустановившимся режимах фильтрации

−водозахватную способность скважин и сопротивление движению воды в скважинах

−выполнять гидравлический расчет принятых схем (открытый водоотлив, горизонтальный дренаж, игофильтровые установки, пластовый дренаж, самоизливающиеся скважины и сифоны, водопонижающие и водопоглащающие скважины, сквозные фильтры, дренажные устройства в подземных выработках).

−Подбор оборудования (центробежные горизонтальные насосы, глубинные и погружающие насосы, иглофильтровые установки, буровые станки, трубы)

−Организация наблюдения за развитием водопонижения (задачи наблюдения и состав работ, размещение наблюдательных скважин, производство замеров и отбор проб, наблюдение за расходом водопонижающих установок, отборка результатов

наблюдения).

Исходные данные, необходимые для разработки проекта водопонижения включают: характеристику природных условий района, водопонижающих работ и характеристику производственных и технологических условий, а также требования к водопонижающим установкам.

Для сбора материалов, характеризующих условия района водопонижения, проводятся специальные изыскания по программе,

74

согласованной с организацией, проектирующей водопонижение. Границы района изысканий должны охватывать зону развития депрессионной поверхности подземных вод.

Состав и объем данных зависит от того, какие задачи нужно решать (строительное водопонижение, дренаж территории, осушение территории) и способа проектируемого водопонижения, а также от длительности эксплуатации водопонижающих установок.

В общих сведениях о районе водопонижающих работ указывается его географическое положение и физико –географические условия (климат; особенности поверхности; гидрография – наличие рек, озер, водохранилищ; гидрология – характерные расходы воды, уровни и уклоны зеркала грунтовых вод, данные по стоку).

Для описания геологического строения района необходимы сведения о стратиграфии, литологии и тектоники района. Для этого требуется: колонки геологических выработок (скважин, шурфов, котлованов) с указанием отметок появления в них подземных вод, геологические разрезы и карты, характеризующие мощность и распределение отдельных литологических разностей с выделением тектонических зон (разломы, трещины, сдвиги, надвиги и т.д.), карты изолиний подошвы и кровли водоносных горизонтов. Все геологические выработки должны быть привязаны к плану строительной площадки. При этом их заглубление от установившегося уровня подземных вод должно быть не менее 5м. Для всех слоев грунта, вынесенных на геологические разрезы, должны быть приведены данные, характеризующие сопротивление гидравлическому погружению фильтров и механическому бурению скважин.

Для оценки инженерно-геологических условий необходимо иметь сведения об основных свойствах грунта: зерновой состав, удельные веса, влажностные характеристики, пористости, водопроницаемости и водоотдачи, прочностные и деформационные характеристики сведения о возможности карстообразования, химической и механической суффозий, эрозий, оползней и т.д.

Гидрогеологические условия районаоцениваются характеристиками водоносных горизонтов (количество, распространение и взаимосвязь отдельных водоносных горизонтов, их мощность и напор воды, источники питания подземных вод, химический состав воды).

Фильтрационные свойства грунтов при установившемся режиме фильтрации характеризуются коэффициентом фильтрации, а при неустановившемся – коэффициентом уровнепроводности или коэффициентом пнезопроводности. Наиболее достоверные значения

75

коэффициентов фильтрации получаются в результате отработки данных опытных откачек, осуществляемых в полевых условиях в районе проектируемого водопонижения. Коэффициент фильтрации определяется по формулам в соответствии с принятой расчетной схемой водопонижения.

Для характеристики производственно-технологических условий и требований необходимы такие сведения: необходимая величина понижения уровня подземных вод; размеры и конфигурация участка, на котором проектируется водопонижение; длительность эксплуатации водопонижающих устройств; существующие источники энергоснабжения; наличие вблизи дренируемого участка сооружений, которые могут оказать влияние на движение подземных вод; данные о подземном хозяйстве.

Выбрав необходимую схему водопонижения по «Справочнику проектировщика. Основания, фундаменты и подземные сооружения», выбирают расчетную схему и формулы гидрогеологических расчетов для определения притоков воды и ординат депрессионных поверхностей, согласно которым проектируется система требуемого для конкретных условий водопонижения, подбирается соответствующее оборудование и намечаются задачи наблюдения за развитием водопонижения и состав работ.

Основными целями работ по наблюдениям за развитием водопонижения являются контроль за соответствием расчетных значений притоков и положений уровней действительным, а также получение необходимых исходных материалов для корректирования принятых проектных решений.

Наблюдение за развитием водопонижения выполняется с целью:

1)Уточнения гидрогеологических условий в районе водопонизительных работ;

2)Изучения характера развития дипрессионной поверхности на отдельных этапах водопонизительных работ во всех водоносных горизонтах;

3)Определения радиуса депрессии в различные промежутки времени;

4)Изучения и уточнения фильтрационных свойств грунта и установление характера изменения среднего значения коэффициента фильтрации с развитием глубины депрессионной воронки;

5)Получения и уточнения данных о влиянии различных водоемов и водотоков, а также климатических факторов на характер развития депрессии и размеры притоков подземных вод к дренажным устройствам;

76

6)Изучения и уточнения взаимосвязи отдельных водоносных горизонтов и источников их питания;

7)Изучения химического состава и температурного режима

подземных вод и их изменений в процессе водопонижения. Схема сети наблюдательных скважин должна быть запроектирована с

учетом геологических и гидрогеологических условий района водопонизительных работ.

Наблюдение скважины для изучения изменения режима подземных вод в процессе водопонижения располагаются главным образом по лучевым линиям, исходящим из центра водопонижающей установки. При этом следует иметь ввиду, что лучи необходимо направлять по потоку подземных вод, перпендикулярно этому потоку и по кратчайшему расстоянию к источникам питания подземных вод (река, озеро, водоем).

Частота производства замеров уровней устанавливается в зависимости от режима водоносного горизонта и амплитуды колебаний уровней воды.

Количество и частота отбора на химический анализ устанавливаются по сезонам года.

Изменение температуры воды производится относительно редко – 4-6 раз в год.

Замеры расхода водопонижающих установок могут быть индивидуальными, когда замеряется расход у каждой скважины или у каждого насоса, и групповыми, когда замеряются расходы всей установки в целом.

Для измерения расходов используются следующие приспособления:

−Стандартные водомеры;

−Тарированные кольцевые диафрагмы, устанавливаемые на сливных трубопроводах;

−Мерные резервуары с замером времени их наполнения по секундомеру;

−Треугольные и трапецеидальные водосливы, сооружаемые в

сбросовых лотках.

Данные результатов наблюдения обрабатываются и служат основой для уточнения расчетных формул для определения параметров водопонижения и дренажа.

77