Водоотлив и его организация. Искусственное понижение уровня воды в котловане

Водоотлив заключается в осуществлении двух операций: удаления воды из котлована до самого основания и удаления воды, поступающей в котлован во время работ. Откачка воды, как правило, производится вначале медленно.

При песчаных и гравелистых грунтах в основании приток грунтовых вод в котлован может быть значителен, что вызывает необходимость установки мощных водоотливных средств. Слишком большой приток воды в котлован может вызвать вымывание отдельных мелких частиц грунта, его взрыхление и уменьшение прочности основания.

Применение водоотлива при мелких песчаных грунтах основания возможно при принятии соответствующих мер предосторожности, связанных с уменьшением скоростей понижения уровня воды. Лучше всего определить расход воды из котлована при помощи пробных откачек, до установления постоянного уровня воды в котловане, что указывает на равенство расхода и прихода воды.

Грубо ориентировочно можно принять, что с 1 м² площади основания котлована может поступать: при мелких песках — 0,16 м³/час; при среднезернистых — 0,24 м³/час; при крупнозернистых — 0,30/0,50 м³/час; при трещиноватой скале—0,15/0,25 м³/час. Кроме того, необходимо учесть поступление воды и со стен котлована.

При небольших котлованах с малым притоком вод для откачки ещё применяются поршневые насосы «Летестю» с диаметром поршня от 100 до 250 мм и производительностью от 6,0 до 56,5 м³/час и насосы «Диафрагма» с диаметром всасывающего рукава 50/100 мм и производительностью от 4,5 до 18,0 м³/час.

В очень тесных котлованах удобно применять пульзометры, которые требуют 1 кг пара на 6 000 кгм работы, измеряемой поднятием воды. Средняя высота засасывания пульзометра 7 м, а высота нагнетания доходит до 50 м; при этом давление пара должно быть на 1,5 — 2,0 am выше давления столба поднимаемой воды.

При возможности использования механического привода обычно устанавливаются центробежные насосы. Большое преимущество центробежных насосов заключается в их малом объёме и отсутствии мелких трущихся деталей. Высота всасывания в этих насосах доходит до 6/8 ж. Технические характеристики центробежных насосов см. ТСЖ, т. 2, раздел «Насосы» и настоящий том, раздел «Строительные машины».

В глубоких котлованах насосы устанавливаются на подмостях. Двигатели и электромоторы обычно располагаются выше возможного подъёма горизонта воды в котловане.

Искусственное понижение уровня воды в котловане. При наличии песчаных и плывунных грунтов, которые взрыхляются при откачке воды, рекомендуется применять искусственное понижение уровня грунтовых вод посредством её откачки из трубчатых колодцев, заложенных ниже дна котлована и устроенных вне котлована.

Уровень воды всё время должен находиться ниже углубляемого дна котлована, земляные работы и кладка котлована производятся насухо (фиг. 11). Для этой цели применяются так же иглофильтры—перфорированные трубки небольшого диаметра.

При необходимости глубокого понижения уровня грунтовых вод применяется ступенчатое понижение уровня воды путём устройства нескольких ярусов скважин с установкой соответствующих насосов. Проходка скважин осуществляется опусканием обсадных труб диаметром 40/60 см. В скважину опускается труба диаметром 15/30 см с щелевидными отверстиями, расположенными в шахматном порядке (фиг. 12).

Фиг. 12. Схема фильтра

Труба снаружи обвязывается спиралью из мягкой проволоки диаметром 2/3 мм и с шагом 2 — 3 см, припаиваемой к трубе. Поверх спиральной трубы припаивается медная сетка с ячейками 0,25 мм. Промежуток между обсадной трубой и фильтром заполняется мелким гравием и крупным песком, после чего обсадная труба вынимается.

В скважину опускается всасывающая труба диаметром 5/10 см. Всасывающие линии располагаются по периметру котлована. При понижении уровня грунтовых вод применяются главным образом центробежные насосы, глубинные типа «Маммут» и специальные электрические насосы глубокого действия, поднимающие воду на высоту до 25 м при производительности 12/15 л/сек.

При расположении n поглощающих колодцев по кругу расчётный расход воды при водоотливе определяется по формуле

Для надзора за состоянием агрегатов, трубопроводов, а также за уровнем стояния грунтовых вод устраиваются специальные контрольные скважины. О понижении уровня грунтовых вод более подробно см. ТСЖ, т. 4, раздел «Постройка мостов».

Естественное промораживание грунтов может применяться в районах с устойчивыми и длительными морозами и заключается в постепенной выборке сверху слоёв замёрзшего грунта толщиной по 5/10 см в сутки. Вследствие уменьшенного слоя мёрзлого грунта происходит его нарастание снизу, что даёт возможность производить выборку грунта без водоотлива и без крепления стенок котлованов.

Площадь котлована делят на клетки по 3/6 м² и выбирают грунт ячейками, оставляя между ними перегородки из мёрзлого грунта по 0,4/0,5 м, которые не убираются до полного окончания промораживания и копки котлована. Такой способ ведения работ даёт возможность довести слой промерзания грунта снизу до 0,15/0,20 м в сутки. Для ускорения промораживания забивают заострённые снизу не проницаемые для воды трубы или ломы, разбивая ими котлован на клетки и ведя выработку грунта ячейками. Указанный способ даёт возможность разрабатывать котлованы глубиной до 8 л и больше.

Промораживание грунтов применяется также в случаях, когда имеются поверхностные воды. Промораживание грунта происходит примерно в 2/3 раза скорее, чем воды.