Понижение грунтовых вод — Агротехника

Искусственное понижение уровня грунтовых вод

Водопонижение на строительстве метрополитенов применяют при сооружении станций, тоннелей и подземных переходов, возводимых открытым способом, при проходке станционных и перегонных тоннелей закрытым способом, при строительстве стволов шахт, а также выполнении различных работ, сопутствующих сооружению тоннелей метрополитена (перекладка коммуникаций, подводка или укрепление фундаментов и др.).

Для водопонижения применяют: легкие иглофильтровые установки, эжекторные иглофильтры, установки вакуумного и забойного водопонижения, а также глубинные насосы, устанавливаемые в водопонижающие скважины,

Сущность метода водопонижения основывается на том, что при откачке грунтовых вод, поступающих в скважину, котлован или подземную выработку, поверхность воды в грунте приобретает воронкообразную форму с уклоном к месту откачки (рис. 86). Воронкообразную (пониженную) поверхность грунтовых вод называют депрессионной поверхностью, а пространство между этой поверхностью и непониженной поверхностью грунтового потока — депрессионной воронкой.

По мере откачки воды депрессионная воронка увеличивается по площади распространения и в глубину. Если интенсивность откачки остается постоянной, то со временем наступает стабилизация-установившийся режим, при котором не происходит дальнейшего развития депрессионной воронки. С прекращением откачки уровень грунтовых вод восстанавливается. Целью водопонижения является развитие и поддержание депрессионной воронки в водоносных грунтах, т. е. их поддержание в осушенном состоянии в течение всего периода возведения сооружения. В ряде случаев водо-понижение применяют для снятия избыточного напора в подстилающих водоносных грунтах, отделенных от дна котлована слоем водоупорного грунта.

Рис. 86. Схема водопонижения:
а — одной скважиной; б — двумя скважинами при водоупоре ниже дйа котлована; в — то же на уровне дна котлована; 1 — контур котлована под строящееся сооружение; 2 — водопони-жающая скважина; 3 — сухой грунт, находящийся выше уровня грунтовых вод (УГВ); 4 — депрессионная воронка (осушенный водопонижением грунт); 5 — поверхность депрессии; 6 — обводненный грунт; 7 — погружной насос; 8 — водоупорный слой; h — максимальная высота остаточного слоя воды, снимаемого открытым водоотливом

Однако в ряде случаев (например, когда близко под дном котлована залегают водоупорные грунты) полностью осушить водоносные грунты не удается и над водоупором остается слой воды толщиной 0,5-1 м. Для его снятия чаще всего применяют открытый водоотлив с помощью переносных насосных установок, откачивающих воду из устраиваемых временных колодцев (зумпфов).

При выборе способа водопонижения учитывают характеристики грунтов и условия их залегания, мощность водоносного слоя, коэффициент фильтрации, размеры осушаемой зоны в грунте, способы производства горнопроходческих или строительных работ, продолжительность водопонижения, характеристики имеющихся технических средств водопонижения.

Водопонижающие скважины бурят за пределами контура возводимых конструкций. Их расположение в плане зависит от размеров сооружения, а также от гидрогеологических характеристик грунтов и может быть: линейным (в один или несколько рядов по прямой линии, например, при проходке перегонных тоннелей), контурным (по контуру, огибающему сооружение, например, котлован, для сооружения станции метрополитена открытого способа работ), кольцевым (например, при проходке шахтных стволов), комбинированным (например, когда при широких котлованах внутри контура водопонижающих скважин располагают еще один или несколько рядов таких же скважин).

Водопонижение с помощью легких иглофильтров. Этот способ основан на создании и поддержании вакуума самовсасывающими насосами в широко разветвленной сети иглофильтров, погруженных в грунт и соединенных резиновыми шлангами с коллектором (рис. 87). Грунтовая вода засасывается через фильтры во всасывающий коллектор и откачивается насосами за пределы осушаемой площади.

Легкий иглофильтр представляет собой колонну труб диаметром 46-50 мм и длиной до 8,5 м, соединенных герметично. В нижней части колонны имеется фильтровое звено, состоящее из двух труб: наружной, имеющей по всей поверхности равномерно распределенные отверстия, и внутренней, с открытым нижним концом. Наружная труба обматывается спиралью, поверх которой натягивается фильтрационная сетка. Звено заканчивается наконечником с шаровым клапаном. Каждый иглофильтр погружают в грунт с помощью гидроподмыва, используя давление струи воды.

Одним ярусом легких иглофильтров можно понизить уровень грунтовых вод до 4,5 м. Для понижения грунтовых вод на большую глубину применяют иглофильтры, которые располагают ярусами. Легкие иглофильтровые установки типа ЛИУ используют при разработке котлованов и траншей в грунтах с коэффициентом фильтрации до 1 м/сут.

Водопонижение с помощью эжекторных иглофильтров. Такие иглофильтры имеют специальное устройство для подъема воды — эжектор (водоструйный насос). Одним ярусом таких эжекторных иглофильтров можно понизить уровень грунтовых вод до 18-20м в грунтах с коэффициентом фильтрации 0,5-1 м/сут.

В основу конструкции эжекторных иглофильтров положен принцип действия водоструйного насоса, в котором движущаяся с большой скоростью струя воды забирает с собой некоторое дополнительное количество воды с нижнего уровня и поднимает его на более высокий. Схема действия эжекторного иглофильтра основана на следующем (рис. 88). В колонну 1 иглофильтра опускают эжекторный водоподъемник (эжектор) на трубе 2. Рабочая вода в эжектор подается по кольцевому пространству между внешней и внутренней водоподъемной трубами. Вытекая из насадки 6 с большой скоростью под действием насоса 4, струя рабочей воды вовлекает за собой в диффузор 5 воду, поступающую в фильтровое звено 7 из окружающих пород. Откачиваемая иглофильтрами грунтовая вода в смеси с рабочей водой по трубе 2 поступает в циркуляционный резервуар 3, из которого часть избыточной воды уходит в водосток и канализацию, а другая часть снова поступает в центробежные насосы для питания иглофильтров.

Статья по теме:   Абсцизовая кислота

Погружение эжекторных иглофильтров происходит при подмыве воды, поступающей через шаровой клапан 8. При большой глубине, а также неблагоприятных геологических условиях бурят специальные скважины, в которые вставляют иглофильтры.

На строительстве применяются эжекторные установки типа ЭЙ. В комплект установки входят от 16 до 36 иглофильтров, высоко— и низконапорные насосы с электродвигателями, распределительный трубопровод и циркуляционный бак. Эжекторные иглофильтровые установки применяются для водопонижения при разработке грунта котлованов и траншей глубиной до 10-12 м.

Рис. 87. Схема работы легкой иглофильтровой установки:
1 — насосный агрегат; 2 — иглофильтр; 3 — коллектор; 4 — фильтровая часть иглофильтра УГВ — уровень грунтовых вод

Рис. 88. Схема действия эжекторного иглофильтра

Вакуумный метод водопонижения. Метод основан на создании устойчивого вакуума на наружных поверхностях водоприемных устройств (фильтровых участках труб). Вакуумирование водонасыщенных грунтов применяют для усиления эффекта водопонижения в сложных гидрогеологических условиях — в грунтах с коэффициентами фильтрации 0,05— 2 м/сут, при малой водопроницаемости, низкой водоотдаче и неоднородном сложении грунтов, в частности при переслаивании водоносных и водоупорных слоев.

Вакуумирование достигается применением установок вакуумного водопонижения УВВ с обычным иглофильтром для понижения уровня грунтовых вод до глубины 6-7 м, эжекторными вакуумными водопонижающими установками ЭВВУ с вакуумными концентрическими скважинами, позволяющими вести врдополижение до глубины 20-22 м в переслаивающихся водоносных и водоупорных грунтах, и установками забойного водопонижения УЗВМ, предназначенными для осушения мелких и пылеватых песков в призабойной зоне при открытом и закрытом способах работ.

В установках УВВ для создания в полости всасывающего коллектора устойчивого вакуума используется водовоздушный эжектор, активизирующий в основном воду, которая выделяется из во-довоздушной смеси, поступающей из иглофильтров. Вода откачивается водоводяным эжектором. Оба эжектора питаются рабочей водой, поступающей к ним от центробежного насоса. Для обеспечения устойчивой работы каждый из эжекторов может принимать на себя функции другого.

Эжекторные вакуумные водопонижающие установки с вакуумными концентрическими скважинами отличается от обычных установок с эжекторными иглофильтрами конструкцией скважин.

Установка забойного водопонижения, работающая на принципе вакуумного водопонижения (рис. 89) при проходке тоннеля щитовым способом позволяет преодолевать участки со сложными гидрогеологическими условиями.

Глубинное водопонижение. Этот способ основан на откачке воды из водоносных слоев с помощью глубинных центробежных насосов, устанавливаемых в водопонижающих скважинах, пробуренных вокруг будущей подземной выработки. В скважины опускают трубчатые фильтры на уровень водоносного горизонта, и затем буровые обсадные трубы извлекают из грунта, при этом создается непосредственный контакт фильтра с окружающим его грунтом. В результате откачки воды из скважины глубинным насосом образуется депрессионная воронка, внутри которой грунты в значительной степени осушаются. Глубинное водопонижение применяют при откачке воды с глубин более 20 м.

Рис. 89. Расположение установки забойного вакуумного водопонижения при сооружении перегонного тоннеля метрополитена:
1 — иглофильтры; 2 — деревянное крепление груди забоя; 3 — рычаг для укладки тюбингов; 4 — тюбингоукладчик; 5 — тюбинговая обделка тоннеля; 6 — манометр; 7 — вакуумметр; 8 — водоструйный насос; 9 — манометр; 10 — циркуляционный бак; 11 — дефлектор; 12 — сбрасывающий рукав; 13 — центробежный насос; 14 — электродвигатель; 15 — гибкий соединительный рукав; 16 — наращиваемое звено коллектора; 17 — откаточные пути; 18 — домкрат для передвижки тюбингоукладчнка; 19 — коллектор; 20 — породопогрузочная машина; 21 — передвижное звено пути

Понижение грунтовых вод и методики защиты котлована

Тенденция строительства значительных по размерам и глубине котлованов требует принятия мер по повышению их надежности. В первую очередь это касается защиты от затопления грунтовыми водами, способными создать серьёзные препятствия для закладки фундамента. Поскольку при укладке монолитного фундамента на слабопроницаемых грунтах бетонная смесь будет вымываться грунтовыми водами.

Поэтому производство земляных работ должно сопровождаться принятием специальных мер по защите основания от замачивания. Понижение грунтовых вод необходимо для осушки котлована во время проведения строительных или ремонтно-восстановительных работ. Данная процедура позволяет понизить высоту грунтовых вод внутри подготовленного котлована, а затем поддерживать этот уровень в соответствии с требуемыми условиями.

Существует достаточное количество методик позволяющих устранить или предотвратить нежелательное скопление воды.

Из наиболее затратных можно отметить вакуумирование с использованием эжекторных вакуумных установок водопонижения, создание противофильтрационных диафрагм по технологии «стена в грунте» или «набивной шунт».

Статья по теме:   Искандер - гибридная форма винограда

Из более дешевых, можно отметить рытье котлована с созданием преграды из деревянных или шпунтовых ограждений из металла. Недостатком данной методики является необходимость в наличии пологих откосов. Соответственно, это приводит к большой трудоемкости работ и заметно длительной аренде экскаватора.

На текущий момент высота грунтовых вод снижается двумя способами:

  1. Когда котлован создается в грунте с плохой водопроницаемостью и отсутствием опасности разрушения структуры грунта, то используется методика открытого водоотлива, подразумевающего откачивание жидкости, собравшейся в котловане.
  2. Посредством искусственного водопонижения с применением специального оборудования, понижающего высоту грунтовых вод.

Мотопомпы для понижения уровнего показателя грунтовых вод

Производится это следующим образом. Находящаяся в котловане жидкость выкачивается за счет применения мотопомпы. Процесс водослива обеспечивается путем создания и применения специальных водосборных канав, необходимых для откачивания воды насосным оборудованием. С этой задачей прекрасно справляются дренажные мотопомпы для загрязненной воды.

По сторонам котлована роются дренажные канавы, имеющие небольшой уклон в сторону углублений. Устанавливается мотопомпа. Вода постепенно уходит в дренажные канавки и далее выкачивается насосами. По ходу производства земляных работ приямки время от времени углубляются наравне с канавами.

Чтобы исключить разрушение естественного строения грунта влага должна отсутствовать на дне котлована. Методика открытого водослива чаще всего используется в мелких котлованах с небольшим притоком грунтовых вод.

Дренажные насосы для загрязненной воды подразделяются на одно- или многоступенчатые модели центробежного типа, оснащенные гидроизолированным электродвигателем. Тем не менее из-за отсутствия источника электроэнергии поблизости, такие установки, оснащенные электрическим приводом, применяются в дренажировании котлованов довольно редко. Поэтому чаще для осуществления этих операций используются дизельные насосы. Они имеют ряд преимуществ, благодаря чему достигается большая эффективность.

Это благодаря тому, что дизельные насосы работают автономно, затрачивая незначительное количество топлива даже при больших объемах работы. Кроме того, установки обладают высоким моторесурсом, они надежны и долговечны.

Если же Вам предстоит выполнить большой объем работы, то мотопомпа должна обладать высокой износоустойчивостью и возможностью работы с загрязненной водой.

Иногда в котловане можно наблюдать крупные, твердые включения, поэтому насос должен максимально их выдерживать.

Методы искусственного снижения уровня грунтовых вод

Искусственное водопонижение может осуществляться несколькими методами:

  1. Иглофильтры. Из существующих методик искусственного водопонижения, в связи с необходимостью полного исключения возможности поступления грунтовых вод, пристальное внимание заслуживает возможность применения легких иглофильтрационных установок (ЛИУ). Иглофильтры монтируются глубоко в толщу грунта, и откачивание производится всего одной самовсасывающей мотопомпой. Наибольшее значение уровня водопонижения достигает четырех с половиной метров. Когда требуется уменьшить высоту грунтовых вод на значительной глубине, то используются эжекторные иглофильтры либо глубинные насосы для откачки жидкости. Наиболее часто можно встретить мотопомпы, работающие в течение длительного периода времени с производительностью от 90 до 150 куб.м/час.
  2. Дренаж. При осуществлении горизонтального дренажа на определенной глубине прокладывается резиновый шланг, подсоединенный к мотопомпе поверхностного типа. Если дренаж вертикальный, то в грунте просверливаются специальные отверстия, куда засыпают адсорбент.
  3. Электроосмос. Искусственное водопонижение методом применения ЛИУ с электроосмосом выполняется следующим образом: между металлическими предметами, уложенными в грунт, пропускается ток, затем водный поток откачивают мотопомпой. Иглофильтры размещаются по сторонам котлована с промежутками от 1,5 до 2 метров. В шахматном расположении относительно иглофильтров вбиваются трубы или стержни из металла. К иглофильтрам подключается отрицательный полюс тока, к вбитым трубам – положительный полюс. Вода в пористых слоях грунта под воздействием постоянного тока напряжением 40 – 60 В переходит в свободное состояние. Образовавшаяся вода выкачивается насосами. ЛИУ с электроосмосом используется для снижения высоты грунтовых вод в пылевато-глинистых почвах низкой водопропускной способности.

Как сократить расходы

Применение ЛИУ без электроосмоса можно применять в крупных, средних и мелких песчаных грунтах. Так как затраты на искусственное понижение грунтовых вод прямо пропорциональны длительности работы насосов, то их снижение возможно при уменьшении продолжительности строительных операций. Это общее правило справедливо и по отношению к затратам на услуги спецтехники, а также других статей расходов строительных организаций.

Данная методика позволяет сохранить природное строение почвы. В целом же, производство земляных работ и выбора способа защиты от грунтовых вод должны проводиться с учетом специфики грунта, и после проведения геологических изысканий на участке строительства.

Сегодня применение мотопомп для понижения грунтовых вод не считается новинкой ни при осуществлении строительных работ, ни в сельском хозяйстве, ни в технических и научных областях.

Осушение участка

При обустройстве септика на даче или для частного дома приходится проводить дополнительные работы, такие как осушение участка. Подобная необходимость возникает, если УГВ слишком высокий. Чтобы монтаж септика можно было провести, приходится применять специальную технику и технологии осушивания. Кроме того, есть и другие ситуации, когда такие работы необходимы.

Статья по теме:   Армянский столовый - сорт винограда

Необходимость мелиорации

Процедура осушения носит название мелиорации. Суть ее в отведении жидкости или грунтовых вод с поверхности земли в дренажный колодец или водоем, если он расположен поблизости. Осушение потребуется:

  • При высоком залегании грунтовых вод.
  • Если УГВ поднимается до уровня пола в подвале.
  • Для глинистых и суглинистых почв с пылевыми песками, если впитывание атмосферных осадков затруднительное.
  • На участке много мощеных дорожек, построек, что ведет к затруднениям с впитыванием осадков в почву.
  • Участок размещен в низине, то есть вода на него поступает с территорий, расположенных выше.
  • Близко расположен водоем. Что ведет к заболачиванию участка.

Важно! Эти аспекты провоцируют сложности с созданием системы канализации и в частности монтажом септика на участке. Поэтому следует организовать отвод воды.

Методики и способы

Осушение дачного участка может проводиться разными способами, но существует классификация по группам:

Выбор того или иного варианта при высоком уровне грунтовых вод зависит от многих нюансов. У первых двух типов есть важный недостаток – это попадание в отводящую систему атмосферных осадков – дождя и снега, что делает нагрузку на нее более интенсивной.

Поверхностное

Методика поверхностного осушения любого участка с высоким уровнем грунтовых вод – это вариант, при котором отвод воды будет проводиться быстро. Этот способ простой, отводить воду с участка своими руками получится систематически. Используется как вариант отведения сезонных осадков. Чтобы он заработал нужно прокопать канавки с уклоном вниз.

Важно! Хоть этот способ и простой, но он не поможет справиться с другими причинами заболачивания. Также траншеи, в том числе возле дома нужно регулярно очищать от листьев, которые способны задерживать воду.

У этого вариант есть ряд существенных минусов:

  • Потоки воды размывают почву, что ведет к потере плодородности.
  • Скапливаемая вода внизу приводит к еще большим трудностям в работе.
  • Стенки котлована нужно дополнительно укреплять.
  • Фундамент строений, расположенных поблизости может ослабляться.

Важно! Канаву с дренажем нужно рассчитывать. Глубина зависит от целевого предназначения, а ширина на 1/3 меньше глубины.

Искусственное понижение уровня

Искусственное понижение уровня грунтовых вод требует задействования спецтехники и определенных знаний, умений в этой сфере. Планирования монтажа данной системы необходимо проводить еще перед созданием проекта дома и возведением фундамента. Собственно отвод воды осуществляется погружными насосами до требуемого уровня. Насосы погружаются в шахтные колодцы или скважины, которые всегда есть возле рабочего котлована.

Когда происходит откачка воды, пересыщенная ею почва, получает естественную влажность, что делает проще манипуляции с ней.

Закрытый дренаж

Трубы с перфорацией монтируются по всему участку. Глубина их прокладывания не меньше уровня промерзания – это обязательное требования, иначе трубы будут разрываться. Укладываются они на песчаную подушку и щебень. Исключить заиливание помогает геотекстиль, который укладывается на дно траншеи.

Обратите внимание! Этот вариант понижения уровеня грунтовых вод на участке не влияет на внешний вид самого участка. Конечно, об обустройстве данной системы нужно подумать заранее.

Натуральный метод

Деревья готовы ответить на вопрос, что делать, если имеется высокий УГВ. Если нет возможности использовать указанные выше методы, то поможет народный, традиционный способ. Часть территории, в особенности низину, стоит отвести под водолюбивые деревья. Сред самых удобных:

  • Тополь. Это дерево не самое лучше, ведь его корни слабо удерживаются в почве, есть риск, что при сильном порыве ветра оно завалится с корнем.
  • Пушистая береза, ива. Подойдут для высадки на границе участка. Эти деревья интенсивно забирают влагу из почвы, особенно они полезны на болотистых участках.
  • Ольха, клен, лиственница, ясень. Кроме эффективного осушивания садового участка, они представляют декоративный интерес для ландшафтного дизайна.
  • Слива. Единственное плодовое дерево, которое легко уживается с повышенной влажностью почвы.

При посадке деревьев с целью подсушивания почвы нужно использовать такую схему:

  • Диаметр ямы – 1,5 м.
  • Глубина 80-100 см.
  • На дно сделать высыпку гравия – это дренирование.
  • После, слой плодородной почвы и потом саженец.

Конечно, результатов такой системы осушивания придется ждать долго.

Варианты подъема участка

В отдельных случаях советы по осушиванию не помогают, значит нужно искать варианты, как поднять участок. Проводится этот процесс в несколько этапов:

  • Снятие плодородного слоя земли толщиной 10-20 см.
  • Установка колышков для контроля высоты поднятия.
  • Распределение участков, на которых будет проводиться насыпка.
  • Уровень почвы можно поднять на 30 см, но поднятие будет поэтапное по 5-10 см.
  • Землю чередуют с песчано-гравийным слоем, каждый слой тщательно утрамбовывают.

Эта методика отлично поможет справиться с проблемой высокого уровня грунтовых вод.

Строительство любых объектов в условиях высокого УГВ затруднительно. Ряд мер, который удастся предпринять, помогают справиться с проблемой. Практически все методы могут быть реализованы своим руками, но время и ресурсы для этого нужны немалые.

Источники:

http://studopedia.ru/12_62814_iskusstvennoe-ponizhenie-urovnya-gruntovih-vod.html
http://education-web.ru/nalivnoj/ponizhenie-gruntovyx-vod.html
http://kanalizatsiyavse.ru/gruntovyj-uroven/osushenie-uchastka

Ссылка на основную публикацию

Adblock
detector