Строительное водопонижение

Применение в проекте водопонижения должно решать следующие задачи:

- предотвращение поступления подземных вод в подземные выработки: котлованы, траншеи, штольни и др.;

- предупреждение прорывов подземных вод или выпора водоупорных слоев грунта в днище котлованов в случаях наличия в водовмещающих грунтах напорных водоносных горизонтов;

- предотвращение неблагоприятного изменения природных гидрогеологических условий и свойств грунтов и развития опасных процессов в грунтовой толще;

- организацию отвода поверхностных и каптированных вод к местам сброса;

- обеспечение стабильности экологических условий окружающей среды с сохранением водного баланса на участке строительства;

- обеспечение техники безопасности выполняемых работ.

При проектировании водопонижения должны быть предусмотрены мероприятия против нарушения природных свойств грунтов, по предотвращению недопустимых осадок оснований близрасположенных зданий и сооружений и деформаций их конструкций в результате снижения уровня подземных вод.

Выбор способов водопонижения должен учитывать конструктивные особенности и размеры сооружения, особенности его подземной части, инженерно-геологические и гидрогеологические условия, размеры осушаемой площади, особенности производства общестроительных работ в защищаемом котловане, возможные изменения физико-механических свойств грунтов основания будущего сооружения, прогноз влияния водопонижения на осадки окружающей территории, продолжительность работ и др.

В зависимости от гидрогеологических условий, следует рассмотреть возможность комбинированного использования разных способов водопонижения, способствующего повышению эффективности их применения, в том числе: водоотлива, дренажа, иглофильтров (легких и эжекторных), водопонизительных скважин (вертикальных, горизонтальных, сквозных, лучевых), электроосмоса.

Водопонизительные работы должны быть взаимоувязаны с земляными и другими строительными работами в зоне действия водопонизительных систем по срокам и технологии производственных процессов, а также по условиям размещения технических средств.

Все строительные работы, которые ведутся с применением водопонижения, должны выполняться без перерывов и в минимальные сроки.

Способ открытого водоотлива является наиболее простым и дешевым, не требующим специального оборудования. Однако применение его ограничивается в случае невозможности предохранения от нарушения свойств грунтов в откосах и в основании котлована, невозможности обеспечения необходимого понижения уровня подземных вод, применения эффективных методов земляных и строительных работ.

Иглофильтровый способ следует применять в неслоистых грунтах, имеющих коэффициенты фильтрации от 1 до 50 м/сут. с использованием установок типа ЛИУ, позволяющих достичь понижения уровня подземных вод одной ступенью на глубину до 4 - 5 м от оси насоса.

Иглофильтровый способ при вакуумном водопонижении следует применять в слабопроницаемых грунтах с коэффициентом фильтрации от 0, 1 до 2 м/сут. При применении установок вакуумного водопонижения типа УВВ и иглофильтров с обсыпкой возможная глубина понижения уровня грунтовых вод составляет 6 - 7 м.

При необходимой глубине водопонижения до 10 - 12 м следует применять эжекторные иглофильтры с обсыпкой.

Электроосмотический способ следует применять в слабопроницаемых грунтах с коэффициентами фильтрации менее 0, 1 м/сут. Способ может быть применен для незасоленных грунтов при ширине котлована до 40 м.

Водопонизительные скважины применяют при глубоком понижении уровня подземных вод или для снятия напора подземных вод в грунтах с коэффициентом фильтрации более 2 м/сут.

Для предотвращения осадки окружающей территории вследствие возможного выноса мелких частиц грунта при откачке воды следует при установке фильтров в предварительно пробуренные скважины в дисперсных грунтах вокруг фильтровой части скважины устраивать обсыпку из отсортированного и промытого песчано-гравийного материала, который не должен содержать частиц диаметром менее 0, 5 мм и более 7 мм.

Обсыпка обязательно должна устраиваться, если водоносные слои состоят из грунтов, в которых содержание частиц размером менее 0, 5 мм составляет более 50 % по массе или если минимальный размер проходных отверстий фильтрового каркаса d превышает величину диаметра d ₅₀ грунта. Состав обсыпки необходимо подбирать из условия

5 ≤ D ₅₀ / d ₅₀ ≤ 10,

где D ₅₀ - диаметр частиц, мельче которых в подбираемой обсыпке содержится 50 % и более частиц по массе;

d ₅₀ - диаметр частиц, мельче которых в грунте водоносного слоя или в наружном слое обсыпки содержится 50 % и более частиц.

Обсыпка выполняется однослойной и двухслойной. Однослойная песчано-гравийная обсыпка, как правило, устраивается после установки фильтра в скважине.

В мелкозернистых грунтах, когда требуется обсыпка, а также при напорных водах, когда устройство обсыпки в скважине затруднено, могут быть применены фильтры с гравийной обсыпкой, погружаемые в скважину вместе с каркасом.

Толщина одного слоя обсыпки δ устанавливается из следующих условий:

δ ≥ 30 D ₈₀; δ ≥ 0, 25 D,

где D ₈₀ - размер частиц, мельче которых в обсыпке содержится 80 % и более частиц по массе;

D - наружный диаметр фильтра.

В связи с возможной осадкой грунтового массива в результате снижения уровня подземных вод, а также деформацией зданий и сооружений в зоне влияния водопонизительных работ необходимо проведение мониторинга в период ведения этих работ.

До начала водопонизительных работ необходимо обследование технического состояния зданий и сооружений, уточнение состояния существующих подземных коммуникаций.

При проектировании водопонижения необходимо руководствоваться требованиями СНиП 2.06.14-85, СНиП 2.06.15-85, СНиП 2.02.01-83*, МГСН 2.07-01.

Расчеты водопонижения следует производить для установившегося режима фильтрации во всех случаях, а для неустановившегося режима в период формирования депрессионной воронки - от начала откачки до установившегося режима.

Для условий неоднородного фильтрационного потока при сложном очертании контуров питания и водоприемного фронта расчет водопонизительных систем следует производить с использованием моделирования или других специальных методов.

При понижении уровня подземных вод более чем на 2 м, особенно в слабых глинистых грунтах, торфах и илах необходимо производить расчет ожидаемых дополнительных осадок зданий или территории в зоне развития депрессионной воронки.

При устройстве заглубленных в водоносный слой протяженных подземных сооружений возможен барражный эффект. В этом случае необходимо предусмотреть мероприятия по устранению неблагоприятных последствий барражного эффекта (дренаж, противофильтрационные завесы и др.).