Этапы и способы строительного водопонижения

В зависимости от времени производства строительных работ водопонижение делится на предварительное и параллельное.

Предварительное водопонижение выполняется до начала строительных работ, параллельное – одновременно со строительст­вом. Это деление, естественно, несколько условно. Так, при водопонижении с помощью многоярусной установки второй, третий и т.д. ярусы водопонижения являются предварительными (посколь­ку призваны снизить уровень подземных вод до определенной от­метки) и одновременно параллельными (поскольку могут эксплуа­тироваться и в период производства строительных работ).

Необходимость и целесообразность предварительного водопонижения определяется в зависимости от сложности гидрогеологиче­ской обстановки района и технических характеристик защищаемого от обводнения объекта.

Предварительное водопонижение в толще водоносных грунтов, вскрываемых котлованом или траншеей, следует применять лишь в тех случаях, когда в этих грунтах содержатся водоносные горизон­ты большой мощности. В этом случае целью предварительного осу­шения является снижение уровня подземных вод на величину, обес­печивающую безопасные условия строительства и гарантирующую невозможность прорыва плывунов и оплывания откосов.

Предварительное снижение напоров напорных водоносных го­ризонтов, залегающих ниже защищаемой выработки и непосредст­венно не принимающих участие в ее обводнении, необходимо либо при наличии гидравлической связи их с залегающими выше дрени­руемыми горизонтами, либо при реальной опасности прорыва вы­соконапорных подземных вод в дно выработки. В этом случае целью предварительного водопонижения является обеспечение устойчивости дна выработки.

Предварительное и параллельное водопонижение осуществля­ется с помощью различного рода водопонизительных устройств – вертикальных и горизонтальных.

Для защиты открытых выработок (котлованов, траншей и т.п.) используются как вертикальные, так и горизонтальные устройст­ва – водопонизительные скважины, иглофильтровые установки, го­ризонтальные дренажные скважины и т.д. Для защиты подземных выработок (например, при строитель­стве линий метро, туннелей и т. д.) используются в основном вер­тикальные дренажные устройства – водопонизительные, поглоща­ющие, разгрузочные скважины, забивные и сквозные фильтры, дре­нажные колодцы и иглофильтровые установки.

Способы водопонижения

В зависимости от природных условий строительной площадки (прежде всего геологического и гидрогеологического ее строения), сложности сооружения и метода его возведения, могут применяться три способа водопонижения – поверхностный, подземный и комби­нированный. При поверхностном способе водопонизительные уст­ройства закладываются с поверхности земли, при подземном спосо­б – из подземных выработок, а при комбинированном — с поверх­ности земли и из подземных выработок. В промышленном и гражданском строительстве используется в основном поверхност­ный способ водопонижения.

Поверхностный способ применяется при защите от обводнения как открытых, так и подземных выработок и осуществляется с по­мощью системы водопонизительных скважин, эжекторных или легких иглофильтровых установок.

Условия применения водопонизительных скважин определяются прежде всего проницаемостью водовмещающих грунтов и их мощ­ностью. Опыт показывает, что эти скважины целесообразны в усло­виях безнапорного водоносного горизонта мощностью не менее 10-5м и при коэффициенте фильтрации не ниже 1-3 м/сутки. В напорных водоносных горизонтах коэффициент фильтрации мо­жет быть несколько меньше, но не менее 0,5 м/сутки.

Этот способ позволяет понижать уровни подземных вод на боль­шие глубины в довольно сложной обстановке, благодаря чему могут быть обеспечены безопасные условия строительства в весьма сжа­тые сроки. Преимуществом водопонизительных скважин является и их мобильность, а основным недостатком – большое число эксплу­атируемых насосов, что несколько осложняет централизованный отвод дренируемых вод от скважин.

Кроме водопонизительных скважин к средствам глубокого дре­нажа следует отнести и эжекторные иглофильтровые установки. Глубина возможного снижения уровня подземных вод эжекторными установками достигает 20 м.

Основная особенность эжекторных иглофильтровых установок заключается в возможности глубинного вакуумирования водонос­ных грунтов, так как максимальный вакуум создается в фильтровом звене иглофильтра и используется в основном для освобождения от воды слабопроницаемых грунтов.

Размеры эжекторных колонн и расстояние между иглофильт­рами, количество их в установке и тип насосного агрегата выбираются в зависимости от гидрогеологических параметров осушаемого массива и условий производства строительных работ.

Несколько ограничивают область применения эжекторных уста­новок специфические условия (например, близкое залегание водоупора ко дну защищаемой выработки или наличие многослойной толщи водоносных и водоупорных грунтов). В первом случае для достижения требуемого эффекта прибегают к заглублению игло­фильтра (фильтрового звена) в водоупор на 0,5-0,7 м с целью снижения зоны вакуумирования. Во втором случае эффект осуше­ния достигается применением эжекторных иглофильтров, обору­дованных внешней фильтровой колонной (вакуумные концентриче­ские скважины).

Одним из основных средств неглубокого водопонижения (4-5м) являются легкие иглофильтровые установки (ЛИУ), устанав­ливаемые как с поверхности земли, так и с уступов и дна защищае­мых выработок. Практика показывает, что оптимальный режим ра­боты установок ЛИУ наблюдается в песчаных грунтах с коэффи­циентом фильтрации не менее 1 и не более 30 м/сутки.

Легкие иглофильтровые установки весьма мобильны, надежны и просты в обращении. Однако при применении ЛИУ верх фильтро­вой сетки рабочего звена должен быть заглублен под динамический уровень не менее чем на 0,6 м при расположении иглофильтров по контуру котлована или с обеих сторон траншеи и на 1-1,25м при расположении их с одной стороны защищаемой выработки.

При несоблюдении этих условий возможен подсос воздуха в фильтровое звено, в результате чего нарушится герметизация си­стемы иглофильтр – коллектор – насосный агрегат и нормальная работа установки.