20. Отвод поверхностных вод и открытый водоотлив для понижения уровня грунтовых вод

Для отвода поверхностных вод перед производством земляных работ устраивают временные водоотводные канавы.

Продольный уклон канав принимают не менее 0,003. Ширину канав по дну принимают не менее 0,5—0,6 м а расстояние от бровки выемки 3—5 м.

Если выемка прорезает водонасыщенный слой грунта, то для сбора и отвода грунтовых вод устраивают открытые временные или закрытые дренажи.

Открытый дренаж устраивается в виде лотков и канав с минимальным уклоном 0,003—0,005 и рассчитан только на период строительства.

При устройстве закрытого дренажа экскаватором отрывается траншея, на дно которой насыпают крупный гравий или щебень диаметром частиц до 50 мм; по середине ее из мелкого гравия (6—8 мм) или щебня образуют дренирующее ядро, которое засыпают слоем крупно-го песка. Верх траншеи забивают глиной или закладывают дерном травяным покровом вниз.

При больших притоках воды дренаж делают из перфорированных труб — керамических, асбоцементных, бетонных, деревянных. Трубы укладывают и засыпают песком, гравием или другим дренирующим материалом (рис. III.5). Диаметр труб принимают 125—300 мм. В стыках труб оставляют зазоры. Уклон от 0,004 до 0,0

Открытый водоотлив (или простой водоотлив) применяют при незначительном притоке воды в выемку. Искусственное понижение уровня ГВ при помощи открытого водоотлива применяется, когда накопленную жидкость надо убрать из траншей или котлованов. Для этого в нижней их части делаются приямки, вода просачивается в них, потом она откачивается центробежными насосами. Открытый водоотлив является простым и доступным методом. Однако есть и ряд минусов, среди которых:

1. Потоки воды, которые собираются в приямках, разжижают грунт, в результате он теряет свою прочность.

2. Вода, которая скапливается внизу, способна сильно затруднить работы.

3. Стенки котлована требуют дополнительного укрепления, так как вода их сильно ослабляет.

4. Основания строений, расположенных поблизости, также могут быть ослаблены.

21. Искусственное понижение уровня грунтовых вод

Искусственное понижение уровня грунтовых вод является более совершенным, но и более сложным методом борьбы с притоком воды в выемку. Понижение уровня грунтовых вод обеспечивают путем непрерывной откачки из специальных скважин, расположенных вокруг котлована или вдоль траншеи и оканчивающихся ниже дна выемки. Метод применяют в грунтах с высоким коэффициентом фильтрации (более 2 м/сут).

Водопонижение обеспечивает снижение уровня грунтовых вод ниже дна будущей выемки. При этом уровень грунтовых вод резко понижается, ранее насыщенный водой грунт, и теперь обезвоженный, разрабатывается как грунт естественной влажности. При водопонижении появляется возможность сохранять в целостности откосы выемок и предотвращать вынос частиц грунта из-под фундаментов ближайших зданий.

Для искусственного водопонижения разработано несколько эффективных способов, основными из которых являются иглофильтровой, вакуумный и электроосмотический.

Иглофильтровый способ искусственного понижения грунтовых вод реализуется с использованием легких иглофильтровых установок, состоящих из стальных труб с фильтрующим звеном в нижней части, водосборного коллектора и самовсасывающего вихревого насоса с электродвигателем. Применение иглофильтровых установок наиболее эффективно в чистых песках и песчано-гравелистых грунтах.

Вакуумный способ водопонижения реализуют применением вакуумных водопонизительных установок. Эти установки используют для понижения уровня грунтовых вод в мелкозернистых грунтах (мелкозернистые и пылеватые пески, супеси, илистые и лессовые грунты с коэффициентом фильтрации 0,02…1 м/сут), в которых применение легких иглофильтровых установок нецелесообразно. При работе вакуумных водопонизительных установок вакуум возникает в зоне эжекторного иглофильтра.

Электроосмос используют для расширения области применения иглофильтровых установок в грунтах с коэффициентом фильтрации менее 0,05 м/сут. В этом случае наряду с иглофильтрами в грунт на расстоянии 0,5...1 м от иглофильтров со стороны котлована погружают стальные трубы или стержни на глубину, идентичную погружению иглофильтров.

Иглофильтры подключают к отрицательному (катод), а трубы или стержни – положительному полюсу источника постоянного тока (анод) (рис. 2.5). Электроды размещают относительно друг друга в шахматном порядке. Шаг анодов и катодов в своем ряду принимают одинаковым в пределах 0,75...1,5 м.

В качестве источника электропитания применяют сварочные аппараты или передвижные преобразователи электрического тока. Мощность генератора постоянного тока определяют из необходимой силы тока 0,5…1 А на 1 м² площади электроосмотической завесы при напряжении в цепи 30...60 В. Под действием силы электрического тока вода, содержащаяся в порах грунта, освобождается и перемещается по направлению к иглофильтрам. Благодаря электроосмосу коэффициент фильтрации грунта возрастает в 5...25 раз.

Для понижения уровня грунтовых вод на глубину более 20 м применяют водопонижающие скважины. Скважины устраивают в обсадных трубах диаметром до 400 мм и оборудуют фильтрами. Воду из скважин откачивают высоконапорными насосами.

Нередко при интенсивной откачке грунтовых вод в районе строительства нарушаются гидрогеологические условия, могут произойти нарушения действующих водозаборных систем, осушение родников и т.д.

Продолжительные откачки грунтовых вод особо опасны на застроенных городских территориях, так как они могут вызвать оседание земной поверхности, деформации зданий и сооружений. Поэтому выбор способов защиты земляных сооружений от воздействия подземных вод должен сопровождаться анализом и разработкой соответствующих природоохранных мероприятий.