31. Открытый водоотлив. Элементы.

Открытый водоотлив из котлована (а) и траншеи (б): 1 - дренажная канава; 2 - приямок (зумпф); 3 - пониженный уровень грунтовых вод; 4 -дренажная пригрузка; 5-насос; 6 - шпунтовое крепление; 7 - инвентарные распорки; 5 - всасывающий рукав с сеткой (фильтром).

Открытый водоотлив предусматривает откачку прите­кающей воды непосредственно из котлована или траншей. Способ применим в скальных, обломочных, галечниковых и гравийных грунтах, устойчивых против фильтрационных деформаций. От­крытый водоотлив часто применяют в сочетании с грунтовым водопонижением. При этом открытый водоотлив используют для удаления из котлована вод поверхностного стока, а установки глубинного водопонижения - для понижения УГВ. При открытом водоотливе грунтовая вода, просачиваясь че­рез откосы и дно котлована, поступает в водосборные канавы и по ним в приямки (зумпфы), откуда ее откачивают насосами.

Способ осушения котлована зависит от природных условий, компоновки сооружений, планового расположения, требований организации строительства и производства работ ППР, техники экономических показателей.

Число приямков зависит от расчетного притока воды к котловану и производительности насосного оборудования. Приток воды к котловану (или дебит) рассчитывают по фор­мулам установившегося движения грунтовых вод: .- коэф-т фильтрации водоносного пласта;- толщина водоносного пласта;- заглубление дна котлована относительно УГВ;- радиус кривой депрессии;- приведенный радиус котлована.

При расчетах для простоты считают, что котлованы имеют вертикальные отко­сы. В зависимости от гидравлического состояния водоносного пласта котлованы разрабатывают в условиях безнапорных (слу­чай, наиболее часто встречающийся в практике) или напорных вод. Определив приток воды к котловану, уточняют тип и мар­ку насосов, их количество. Чаще всего для водоотлива применяют центробежные насосы типа С, а для откачки загрязнений во­ды- самовсасывающие центробежные насооы этого же типа. Применяют также центробежные насосы консольного типа К (го­ризонтальные, одноступенчатые) и центробежные секционные на­сооы типа МС (для откачки чистой воды) и др.

32. Грунтовое водопонижение. Виды, условия применения. Понижение уровня грунтовых вод (УГВ) достигается их от­качкой из системы трубчатых колодцев, скважин, расположен­ных вокруг котлована или вдоль траншеи, обеспечивающей сни­жение УГВ ниже дна будущей выемки (котлована, траншеи). Грунтовый водоотлив может быть применен в разнообразных гидрогеологических условиях, кроме того, он имеет ряд преиму­ществ перед открытым водоотливом: отпадает необходимость устраивать пологие откосы или шпунтовые ограждения, создают­ся благоприятные условия для широкой механизации строитель­ных работ, сокращается продолжительность строительства, повы­шается качество. Водопонизительные работы при грунтовом водоотливе могут осуществляться различными способами, в том числе с использо­ванием легких и эжекторных иглофильтровых установок, откры­тых водапонизительных скважин. При осушении глинистых грун­тов, когда вышеперечисленные способы водопонижения недоста­точно эффективны, применяют специальные способы водопони­жения- вакуумирование и электроосушение (электроосмос). Способ водопонижения и тип применяемого оборудования выби­рают в зависимости от глубины разработки котлована (траншеи), инженерно-геологических и гидрогеологических условий площад­ки, сроков строительства, конструкции сооружения и технико-эко­номических показателей. Расчет водопонизительных установок, расположенных по кон­туру котлована, начинают с определения притока воды к котло­вану Q, при котором в пределах заданного контура обеспечивает­ся необходимое понижение УГВ (в безнапорных водах) или на­пора (в напорных водах). Приток воды (м³/сут) совершенных колодцев (доведенных до водоупора), расположенных по периметру котлована, разра­батываемого в безнапорных водах, Q=1.37k(H²-h_к²)/lg((R+r/)r), где k - коэффициент фильтрации, м/сут; Н - толщина безнапор­ного водоносного пласта или высота непониженного пьезометри­ческого уровня над водоупором, м; h_к - высота пониженного уров­ня грунтовых вод в центре осушаемого участка, считая от ниж­него водоупора, м. Глубина воды в колодцах, м, h₀=((h²_к-0.73Q/nk*lg(1/n))^0.5, где п - число колодцев (скважин). Аналогично, общий дебит совершенных колодцев, расположен­ных по периметру котлованов, разрабатываемых в напорных пластах, Q=2.73km(H-h_к)/lg((R+r/)r), где т - толщина напорного водоносного слоя, м. Глубина воды в колодцах при этом h₀=((h²_к-0.37Q/mnk*lg(1/n)) Далее задачу расчета контурной водопонизительной установ­ки решают методом подбора. Вначале задаются некоторым чис­лом скважин п и понижениями уровня воды в них и по вышепри­веденным формулам определяют общий дебит установки Q и каждой скважины Q'. Затем по формулам для h₀ находят высоту пониженного уровня в центре котлована или траншеи. Варьируя числом скважин и понижениями, выбирают такую схе­му, при которой в центре осушаемого участка достигается за­данное положение уровня грунтовых вод. Грунтовый водоотлив или искусственное водопонижение осу­ществляют, когда осушаемые породы имеют достаточную водо­проницаемость, характеризующуюся коэффициентом фильтрации (обычно не менее 1...2 м/сут). Применить его в грунтах с коэф­фициентами фильтрации менее 1...2 м/сут нельзя из-за малых скоростей движения грунтовых вод. В этих случаях используют вакуумирование или способ электроосушения (электроосмос). Для водопонижения в грунтах с коэффициентами фильтрации 1...40 м/сут используют легкие иглофильтровые установки, а при коэффициентах фильтрации грунтов более 40 м/сут (особенно при большой толщине водоносного слоя и длительных сроках откач­ки)- скважины большого диаметра с артезианскими или по­гружными насосами. В грунтах с небольшими коэффициентами фильтрации и при близком залегании водоупора от дна котлова­на применяют эжекторные иглофильтры.

33. Конструкция и условия применения легких иглофильтровых установок.Предусматривает использование для откачки воды из грунта часто расположенных скважин с трубча­тыми водоприемниками малого диаметра-иглофильтров, соединенных общим всасывающим коллектором с общей (для группы иглофильтров) насосной станцией. Для искусственного понижения УГВ на глубину 4...5 м в песчаных грунтах применяют легкие иглофильтровые установки (ЛИУ). При этом для осушения траншей шириной до 4,5 м используют однорядные иглофильтровые установки (рис а), а при устройстве более широких траншей (например, для прокладки коллекторов) - двухрядные (рис б). Для осушения котлованов применяют замкнутые по контуру установки (рис в). При необходимо­сти понижения уровня воды на глубину более 5 м применяют двух- и трехъярусные иглофильтровые установки 1.фильтровое звено, 2.надфильтровое звено, 3.соединительный гибкий шланг, 4.всасывающий коллектор, 5.сбросной трубопровод, 6.насосный агрегат

Если глубина котлована больше длины ЛИУ, то делают бермы.Иглофильтр состоит из фильтрового звена и надфильтрующего звена. Наружный диаметр фильтровой части – 50-60 мм, надфильтр.части – 38-50 мм. Иглофильтры в грунт опускают подмывом с помощью (Н₂0). При опускании иглофильтры поддерживают с помощью треноги в вертикальном положении и пропускают через него воду под давлением: при погружении в крупнозерн. песок – 10-12 атмосфер; в мелкозерн. песок – 6-8 атмосфер. В комплекс ЛИУ входят: 2 насосных агрегата, всасывающий коллектор, иглофильтры. В ЛИУ-5 основной насосный агрегат состоит из ц/б и вакуумного насосов, а во 2-ой агрегат входит только ц/б насос и он используется вместе с 1-ым агрегатом при большом притоке грунтовых вод (до 120м3/ч). В ЛИУ-6 оба насосных агрегата укомплектованы вакуумным и ц/б насосами (Q до 140м3/ч) и могут работать совместно и отдельно. Всасывающий коллектор (4), D=150 мм, собирается из звеньев труб длиной 5-25 м, имеющие общую длину 105 м. Интенсивность притока воды в ЛИУ: Q=[πK_фS(2H-S)]/lnR-lnr: K_ф – коэф. фильтрации грунта; S – глубина пониж. УГВ; H – мощность водоносного слоя; R – радиус кривой депрессии; r – приведенный радиус круга, площадь которого = площади котлована, ограждённого иглофильтрами. r₀= Количество иглофильтров: n=[2(a+b+4c)]/l : a, b – длина и ширина котлована поверху; c – расстояние от кромки котлована до иглофильтра (0,5-1 м); l - расстояние между иглофильтрами (0,75; 1,5; 3 м).