Федеральное агентство по образованию

ФГОУ СПО «Белгородский строительный колледж»

Самостоятельная работа №2

«Водоотлив и понижение уровня грунтовых вод»

Выполнил:

студент группы С-31

Мигунов Юрий Алексеевич

Проверил:

Клочкова Лариса Алексеевна

Белгород 2011г.

Водоотлив и понижение уровня грунтовых вод

При устройстве выемок, расположенных ниже уровня грунтовых вод, необходимо осушать водонасыщенный грунт, чтобы обеспечить его разработку и предотвратить поступление грунтовых вод в котлован, траншею или подземную выработку на период выполнения в них строительных работ. Осушение грунта выполняют открытым водоотливом или искусственным понижением уровня грунтовых вод.

Водоотлив применяют при незначительном притоке воды в выемки.

О сушение выемки открытым водоотливом заключается в том, что при разработке котлована в водоносном грунте подошве выемки придают небольшой уклон к устраиваемому в самой пониженной части приямку (зумпфу). Приямки устраивают вне габаритов сооружений на расстоянии 3...10м друг от друга и заглубляют ниже основания сооружения на 0,5...0,6м. Воду из приямков откачивают поршневыми, диафрагмовыми или центробежными насосами, а затем отводят по лоткам или водоотводным канавам от выемки. Затем разработку котлована ведут наклонными слоями с заглубленным зумпфом. При разработке траншей зумпф устраивают в специальном отсеке траншеи, называемом «усом».

Схема открытого водоотлива

а — из котлована (поперечный разрез); б—из траншеи (план);1 — зумпф; 2 — всасывающая труба; 3 — насос; 4 — водоотводная канава; 5 — «ус»

Открытый водоотлив применяют в глинистых и пес­чаных пылеватых грунтах с коэффициентом фильтрации менее 1м в сутки и отсутствии ниже дна осушаемой выемки напорных грунтовых вод. Недостаток этого метода осушения — возможность разжижения грунта и выноса его частиц фильтрующейся водой.

Понижение уровня грунтовых вод — более совершенный, но и более сложный метод борьбы с их притоком в выемки. Уровень грунтовых вод понижают путем непрерывной откачки из специальных скважин, сооружаемых в массиве грунта.

Для искусственного понижения уровня грунтовых вод разработан ряд эффективных способов, основными из которых являются иглофильтровый, вакуумный, электроосмотический и открытых водопонизительных скважин.

При иглофильтровом способе искусственного понижения грунтовых вод используют иглофильтровые установки, состоящие из стальных труб с фильтрующим звеном в нижней части, водосборного коллектора и самовсасывающего вихревого насоса с электродвигателем. Стальные трубы погружают в обводненный грунт по периметру котлована или вдоль траншеи.

Фильтрующее звено состоит из наружной перфорированной и внутренней глухой труб. Наружная труба внизу имеет наконечник с шаровым и кольцевым клапаном. На поверхности земли иглофильтры присоединяют водосборным коллектором к насосной установке, обеспеченной резервными насосами. При работе насосов уровень воды в иглофильтрах понижается; 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 коды под давлением до 0,3МПа (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.

При вакуумном способе водопонижеиия применяют вакуумные водопонизительные установки, из которых наиболее распространены установки с эжекторными иглофильтрами. Установки используют для понижения уровня грунтовых вод в мелкозернистых грунтах (мелкозернистых и пылеватых песках, супесях, илистых и лессовых грунтах с коэффициентом фильтрации 0,02..,1м/сут), в которых применять легкие иглофильтровые установки нецелесообразно. При работе вакуумных водопонизительных установок вакуум возникает в зоне эжекторного иглофильтра.

Фильтровое звено эжекторного иглофильтра устроено по принципу легкого иглофильтра, а надфильтровое звено состоит из наружной и внутренней трубы с эжекторной насадкой. Рабочую воду под давлением 750... 800кПа подают в кольцевое пространство между внутренней и наружной трубами, и через эжекторную насадку она устремляется вверх по внутренней трубе. В результате резкого изменения скорости движения рабочей воды в насадке создается разрежение и тем самым обеспечивается подсос грунтовой воды. Грунтовая вода смешивается с рабочей и направляется в циркуляционный бак. Из циркуляционного бака избыток воды (за счет поступления грунтовой) откачивается низконапорным насосом или сливается самотеком.

В эжекторнон иглофильтровой установке вакуум создается в глубине иглофильтра, что обеспечивает более интенсивный отсос воды и имеет исключительно важное значение при осушении грунтов с незначительной фильтрационной способностью. Один ярус иглофильтров позволяет уменьшить размеры котлована или траншеи, а следовательно, и объем земляных работ.

Для расширения области применения иглофильтровых установок в грунтах с

коэффициентом фильтрация менее 0,05м/сут используют явление электроосмоса. В этом случае наряду с иглофильтрами в грунт на расстоянии 0,5,.. 1м от иглофильтров в сторону котлована погружают стальные трубы или стержни. Иглофильтры подключают к отрицательному (катод), а трубы или стержни — к положительному полюсу источника постоянного тока (анод).

Электроды размещают друг относительно друга в шахматном порядке. Шаг, или расстояние анодов и катодов в своем ряду одинаков — около 0,75.-.1,5м. И аноды, и катоды погружают на одну и ту же глубину. В качестве источника электропитания применяют сварочные агрегаты или передвижные преобразователи. Мощность генератора постоянного тока определяют, исходя из того, что на 1м² площади электроосмотической завесы необходим ток силой 0.5...1А и напряжением 30...60В. 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...25раз.

Для понижения уровня грунтовых вод на глубину 4м и более применяют открытые (соединяющиеся с атмосферой) водопонизительные скважины. Метод применяют, когда надо осушить большие строительные площадки с сильным притоком вод (коэффициент фильтрации более 2м/сут). Для сооружения скважин — колодцев на территории строительной площадки пробуривают скважины, которые оборудуют фильтровой колонной, включающей фильтр, отстойник и надфильтровые трубы. Внутрь фильтровой колонны опускают высоконапорный специальный скважинный насос, которым и откачивают воду. Водопонизительные скважины просты в устройстве и надежны в эксплуатации.