Водопонижение

Искусственное понижение уровня грунтовых вод

Во многих случаях, когда строительные котлованы закладываются в толщу водопроницаемых грунтов (или маловодопроницаемых, но подстилаемых водоносными грунтами) ниже уровня грунтовых вод, при открытом водоотливе происходит разуплотнение основания и потеря устойчивости откосов. В таких случаях оказывается необходимым применить искусственное понижение уровня грунтовых вод и обеспечить тем самым нормальные условия работы в котловане. Такое искусственное водопонижение осуществляется способом, называемым глубинным водоотливом.Инженерные изыскания, бурение скважин на воду, бурение скважин

2
Этот способ основан на том, что при откачке воды из скважины, оборудованной фильтром, вокруг нее образуется депрессионная воронка тем большего диаметра, чем выше водопроницаемость водовмещающих грунтов. Если по периметру котлована (а для траншей — вдоль траншеи) заложить систему скважин, из, которых производить откачку воды, то между скважинами произойдет понижение уровня грунтовых вод. При этом прекратится поступление воды в котлован с откосов и со дна, увеличится устойчивость откосов и произойдет уплотнение грунтов
основания под воздействием нисходящего тока откачиваемой воды. Кроме того, таким образом, может быть снят напор подземных вод, залегающих под водоупорными грунтами основания, чем будет уменьшена возможность их выпора и прорыва дна котлована.

Всасывающие насосы понижают уровень воды на 7—8 м, поэтому глубина водопонижения внутри контура работы установки будет не более 5 м. Для получения большей глубины водопонижения применяют ярусную систему расположения водопонизительных скважин.

Во многих случаях при необходимости произвести глубокое водопонижение в скважины на определенную глубину устанавливают погружные центробежные насосы, которые обеспечивают водоотлив с понижением уровня грунтовых вод на заданную глубину. Для этих целей применяют такие эжекторные насосы и эрлифты, которые позволяют получить большую глубину водопонижения при расположении двигателей и компрессоров на поверхности земли.

Для устройства водопонизительных колодцев применяются бурение и гидропосадка. Гидропосадка — это метод погружения в грунт трубы с фильтром путем нагнетания в нее воды и размыва грунта. При этом выходящая на поверхность вода выносит мелкие частицы, а крупнопесчаные частицы оседают вокруг трубы и создают дополнительный песчано-гравелистый фильтр.

Для неглубокого или многоярусного водопонижения широко применяют – легкие иглофильтровые установки. Основная часть установки — иглофильтр состоит из трубы диаметром 50—70 мм, имеющей внизу наконечник с шаровым клапаном. Над наконечником располагается всасывающая часть трубы с отверстиями, покрытая фильтрационной сеткой. При гидропогружении вода, нагнетаемая в трубу, размывает грунт, и иглофильтр погружается под действием собственного веса. При откачке шаровой клапан закрывает нижнее отверстие, и вода через фильтр поступает во всасывающую часть трубы.

Устанавливают иглофильтры на расстоянии 0,6—1,8 м друг от друга (в зависимости от водопроницаемости грунтов) и соединяют их с общим всасывающим трубопроводом, подключенным к насосу.

При гидропогружении иглофильтров в пески воду для размыва подают под давлением 5—8 атм. Для погружения их в толщу песков с глинистыми или торфяными прослоями наконечник иглофильтра снабжается специальным рыхлителем. Для облегчения погружения в крупнообломочный материал (гравий, галечник) одновременно с водой в иглофильтр подается сжатый воздух.

Применение искусственного водопонижения наиболее целесообразно в песчаных и гравийно-песчаных грунтах, коэффициент фильтрации Кф которых находится в пределах от 1 до 150 м/сут.
Водопонижение должно начинаться несколько ранее момента достижения котлованом глубины залегания грунтовых вод и про¬должаться без всяких перерывов (во избежание затопления котлована) в течение всего периода проходки.

Проектирование глубинного водопонижения производится исходя из размеров котлована, его глубины, а также водопроницаемости грунтов. При этом определяют, необходимые мощности насосных установок, расстояние между скважинами, расстояния от скважин, до бровки котлована, глубину и конструкцию скважин и фильтров. Для получения надежных величин водопонижения весь этот расчет ведется с некоторым запасом, обеспечивающим ведение строительных работ в осушенном котловане.

Для проходки котлованов в слабых водонасыщенных суглинках, тяжелых супесях и плывунах, когда понижение уровня грунтовых вод трудно осуществимо, может быть применено искусственное замораживание грунтов, что позволяет получить устойчивые вертикальные, стенки котлована, создать водонепроницаемую преграду притоку вод и вообще увеличить устойчивость грунтов вокруг котлована. Искусственное замораживание грунтов применяется также при проходке шахт и наклонных тоннелей в неустойчивых водонасыщенных грунтах. Этот метод исключительно надежен и обеспечивает безопасное ведение работ. Однако он не лишен недостатков, к числу которых относится высокая стоимость, а также затрата длительного времени до вскрытия котлована для замораживания грунтов. При высоких скоростях движения подземных вод получение мерзлотной завесы является весьма сложным, если не невозможным.