ВОДООТВОД, ВОДООТЛИВ

Для водоотвода поверхностных вод устраивают резервы, кавальеры, отвалы, расположенные с нагорной стороны, а также специальные оградительные обвалования, осушительные канавы с уклоном 0,002—0,003 и планируют территорию с уклоном. Все временные водоотводные устройства должны обеспечить перехват напорных вод вдоль границ площадки и ускорить их сток, а также быть рассчитаны на пропуск ливневых вод и таяние снега в течение срока, превышающего плановый срок строительства ограждаемых сооружений в три раза.

Водоотлив со дна котлованов и траншей производят насосами. Для этого дну котлована придают уклон или устраивают открытые канавы с неглубокими водосборными колодцами (зумпфами), из которых равномерно откачивают воду к местам сброса. Быстрое осушение может вызвать повреждение перемычек, откосов и дна котлована, а также унос части грунта фильтрующейся водой.

ИСКУССТВЕННОЕ ПОНИЖЕНИЕ УРОВНЯ ГРУНТОВЫХ ВОД

Понижение уровня грунтовых вод (УГВ) достигается их откачкой из системы трубчатых колодцев, скважин, расположенных вокруг котлована или вдоль траншей, обеспечивающей снижение уровня ниже дна будущего котлована или траншеи.

Для понижения УГВ применяют следующие установки: легкие иглофильтровые; эжекторные иглофильтровые; открытые водопонизительные скважины; вакуумированные; электроосушение (электроосмос). Легкие иглофильтровые установки предусматривают часто расположенные скважины по периметру котлована с трубчатыми водоприемниками малого диаметра (иглофильтрами), соединенными общим всасывающим коллектором с насосной станцией. Иглофильтр представляет собой стальную трубу, в нижней части которой присоединяется фильтровое звено, состоящее из двух труб: наружной диаметром 50 мм с отверстиями и внутренней глухой трубы диаметром 38 мм. Наружная труба обернута фильтрующей и защитной сеткой и выполнена внизу в виде наконечника, внутри которого размещены кольцевой и шаровой клапаны. Иглофильтр погружают в грунт гидравлическим способом. Для этого выкапывают шурфы глубиной 30 см, в них устанавливают иглофильтры со шлангом от насоса. Включают насос, вода под напором до 3 атм по внутренней трубе иглофильтра отталкивает шаровой клапан и закрывает доступ в пространство между наружной и внутренней трубами; далее поступает к наконечнику, выйдя из которого с большой скоростью размывает грунт. В образованную скважину спускают иглофильтр. При откачке воды шаровой клапан иглофильтра под влиянием вакуума поднимается, а кольцевой клапан опускается, открывая путь грунтовой воде, поступающей во внутреннюю трубу через отверстия в наружной трубе фильтра.

Для широких траншей более 4,5 м применяют двухрядную установку фильтров (по обе стороны от траншеи). Второй ряд устанавливают после устройства траншеи. Иногда применяют 2-ярусное расположение иглофильтров для понижения УГВ на глубину более 5 м (рис. 1.5). Расстояние между иглофильтровыми установками назначают в зависимости от свойств грунта и требуемой глубины понижения УГВ. Количество иглофильтров (АО для понижения УГВ в котловане рассчитывается следующим образом:

N=2(0 + Ь + 4с)/е,

где а — длина котлована; Ь — ширина котлована; с — удаление ряда инъекгоров от бровки котлована; е — расстояние между иглофильтрами.

По мере разработки траншеи иглофильтр перемещают с опережением работы экскаватора на 1—4 сут. Для откачки воды применяют самовсасывающие вихревые насосы и центробежные, работающие совместно с вакуум-насосом.

Эжекторные иглофильтровые установки применяют для понижения УГВ на глубину до 20 м. Высота всасывания повышается за счет подачи в иглофильтр воды под давлением 7,5—8 атм. Во внутренней трубе иглофильтра расположен эжектор, к насадке которого направляется вода.

а> 1^-

X

‘4 V.

/

2 Л,/

А А А А А 4 А А А'А*^

аш

  • 1-0

ччмчппфт:

1Ч'1ччч'1||,1,1,1,т|т,1|т|1^

о-

о-

о-

а

о-

о-

1 ^

-

о

ШШ.1.Т

о-

л

?? ? ? ? ?..? 1

У I. Г -Ш*?

*

Г /-/ 5 2 5

V А К

б)

шгжяпгю,

  • •.Л «о
  • чк.:

I

т-

л I

# '• •

Ж Л /»-УГЛГЯ Я '/ГЖ

Схемы водопонижения иглофильтровой установкой

Рис. 1.5. Схемы водопонижения иглофильтровой установкой: а — план котлована с размещением иглофильтров; б — поперечное сечение котлована; в — двухъярусная иглофильтровая установка; г — одностороннее расположение иглофильтров; 1 — иглофильтровые звенья; 2— водосборный коллектор; 3— пробковый кран; 4— самовсасывающий вихревой насос; 5— электродвигатель; 6— депрессионная кривая; 7— фильтровое

звено; 8 — надфильтровая труба

Выходя из насадки, струя рабочей воды создает разрежение в окружающем кольцевом пространстве и подсасывает грунтовую воду, которая смешивается с рабочей водой, увлекается ею и поступает наверх.

Открытые водопонизительные скважины оборудованы насосами, их применяют при больших глубинах понижения УГВ и значительных притоках воды. Основным конструктивным элементом скважины-колодца является фильтровая колонна, внутри которой помещен глубинный насос погружного типа или артезианский турбинный насос. Трубчатый колодец устраивают путем погружения стальных труб диаметром 200—450 мм механическим бурением или гидравлическим способом.

Вакуумирование применяют для осушения мелкозернистых грунтов. В зоне иглофильтра создается устойчивый вакуум. При глубине понижения УГВ до 7 м используют вакуумное понижение с легкими иглофильтрами, снабженными воздушными трубками, а при глубине понижения 10—12 м — эжекторными иглофильтрами с обсыпкой. Для создания вакуума служит водовоздушный эжектор, а для откачки воды — водоводяной эжектор. Вода насосом под давлением через распределительный трубопровод подается в межтрубное пространство эжектора, вытекая с большой скоростью из сопла насадки; в горловине диффузора создается разрежение.

Электроосушение грунта

Рис. 1.6. Электроосушение грунта: 1 — иглофильтровые звенья;

2— надфильтровая труба; 3— металлические стержни-аноды

Электроосушение (электроосмос). Электроосмос — способность воды двигаться под воздействием поля постоянного тока и напряжением 30—60 В с плотностью тока I А/м2 в порах грунта от анода к катоду. Его применяют в глинистых грунтах с коэффициентом фильтрации менее 0,1 м/сут. По периметру котлована на 1,5 м от бровки с шагом 0,75—1,5 м погружают иглофильтры-катоды, соединенные с отрицательным полюсом, а с внутренней стороны контура этих иглофильтров на расстоянии 0,8 м от них с таким же шагом, но со смещением (т.е. в шахматном порядке) — стальные трубы-аноды, соединенные с положительным полюсом. И трубы, и иглофильтры помещают на 3 м ниже необходимого уровня понижения вод (рис. 1.6). Расход электроэнергии составляет 2—10 кВт ч на 1 м3 осушаемого грунта.