3. Водоотвод и водопонижение

Водоотвод выполняется для защиты выемок от затопления их ливневыми и талыми водами. Для водоотвода используют расположенные с нагорной стороны резервы, а также специальные оградительные обваловывания, водоотводящие канавы, лотки и системы дренажей.

Водоотлив. Предварительное осушение котлованов при небольшом притоке грунтовых вод выполняется с применением открытого водоотлива. Открытый водоотлив заключается в том, что подошве выемки придается уклон ( = 0,003) к зумпфу, размер которого в плане 1,00 1,00м, а глубина − 2,00−5,00 м. Воду из приямка откачивают насосами. Откачанная из зумпф-колодца вода отводится по трубам (рис. 3.1). Число приямков зависит от расчетного притока воды к котловану и производительности насосного оборудования.

Расчет открытого водоотлива начинают с определения притока воды (м³/сут) в котлован.

Для совершенных котлованов, когда их дно доходит до водоупора, при безнапорном режиме приток воды рассчитывается по формуле

,

(3.1)

где − коэффициент фильтрации водоносного пласта, м/сут;

− толщина безнапорного водоносного пласта, м;

− радиус депрессии, м;

− приведенный радиус котлована, м.

Рис. 3.1. Открытый водоотлив: 1 − дренажная канава; 2 − зумпф-колодец; 3 − депрессионная кривая; 4 − дренажная пригрузка; 5 − насос

Значение приведенного радиуса для прямоугольных в плане котлованов

,

(3.2)

где − коэффициент, зависящий от соотношения / ( и − ширина и длина котлована, м).

Таблица 3.1. Значение коэффициента

/	0,00	0,20	0,40	0,60	0,80	1,00
	1,00	1,12	1,16	1,18	1,18	1,18

Для несовершенных котлованов, когда их дно не доходит до водоупора, в напорных условиях приток воды рассчитывается по формуле

,

(3.3)

где − заглубление дна котлована относительно неподвижного уровня грунтовых вод, м;

− толщина напорного водоносного пласта, м.

В случае притока к несовершенному котловану безнапорных вод его величину вычисляют (3.1, 3.2 и 3.3), рассматривая приток выше дна котлована как безнапорный к совершенному котловану, а поступающий через дно − как напорный.

Количество насосов или насосных установок для водоотлива, шт.:

,

(3.4)

где − расчетный приток воды к котловану, м³/ч;

− коэффициент резерва мощности насосных установок, равный 1,5;

− производительность насосной установки, м³/ч, принимаемая по паспортным данным.

Производство работ при открытом водоотливе может быть осложнено постоянным присутствием воды и возможным нарушением стенок грунта и основания, поэтому на практике чаще применяют искусственное понижение уровня грунтовых вод с помощью иглофильтров (рис. 3.2), электроосмотическим способом или вакуумным способом.

Рис. 3.2. Водопонижение иглофильтровальными установками: 1 − насос; 2 − водоотводной коллектор; 3 − иглофильтр

Расчет водопонизительных установок, расположенных по контуру котлована, начинают с определения притока воды к котловану . Приток воды к совершенным колодцам по периметру котлована в безнапорных водах, м³/сут:

,

(3.5)

где − коэффициент фильтрации, м/сут;

− толщина безнапорного водоносного пласта или высота непониженного пьзометрического уровня над водоупором, м;

− высота понижения уровня грунтовых вод в центре осушаемого участка, считая от нижнего водоупора, м.

Глубина воды в колодцах, м:

,

(3.6)

где − число колодцев (скважин).

Общий дебит совершенных колодцев, расположенных по периметру котлована, разрабатываемого в напорных пластах:

,

(3.7)

где − толщина напорного водоносного слоя, м.

Глубина воды в колодцах (скважинах) при этом, м:

.

(3.8)

Далее задачу контурной водопонизительной установки ведут методом подбора в следующей последовательности:

1. задаются некоторым числом скважин и понижением воды в них;

2. определяют приток воды ;

3. определяют дебит каждой скважины ;

4. находят − высоту пониженного уровня в центре котлована.

Варьируя числом скважин и понижениями, выбирают такую схему, при которой в центре осушаемого участка достигается заданное понижение уровня грунтовых вод.

Грунтовый водоотлив или искусственное водопонижение осуществляют, когда осушаемые породы имеют коэффициент фильтрации не менее 1−2 м/сут. В грунтах с коэффициентом фильтрации менее 1−2 м/сут используют вакуумирование или способ электроосушения (электроосмос).