ВОДООТЛИВ И ПОНИЖЕНИЕ УРОВНЯ ГРУНТОВЫХ ВОД ОТКРЫТЫЙ

ВОДООТЛИВ И ПОНИЖЕНИЕ УРОВНЯ ГРУНТОВЫХ ВОД

ОТКРЫТЫЙ ВОДООТЛИВ

Применяют для откачки протекающей воды из котлованов и траншей насосами

При открытом водоотливе грунтовые воды просачиваются через откосы и дно котлована и направляются по прорытым водосборным каналам или лоткам к зумпфам, откуда вода выкачивается насосами соответствующей производительности. Зумпфы приямки, устроенные в пониженной части котлована

Водосборные канавы устраивают шириной по дну 0. 3 -0. 6 м и глубиной 1 -2 м с уклоном 0. 01 -0. 02 м в сторону приямков. - Приямки крепят: в устойчивых грунтах в виде деревянного сруба без дна в оплывающих – дополнительно шпунтовой стенкой

Технологичный недостаток открытого водоотлива Восходящие потоки грунтовой воды, протекающей через стенки и дно котлована, разжижают грунт и выносят из него на поверхность мелкие частицы

НЕДОСТАТКИ Снижение естественной прочности основания выемки; Наличие воды на дне выемки затрудняет разработку грунта;

Требуется крепление стенок выемок, т. к. движение воды к зумпфам приводит в движение грунты; Подток воды к водосборной канаве может вызвать ослабление оснований зданий и сооружений, расположенных рядом

ВОДОПОНИЖЕНИЕ

Обеспечивает Снижение уровня грунтовых вод (УГВ) ниже дна будущей выемки

Схема скважины-колодца 1 - привод насоса; 2 – обсыпка; 3 – фильтровая колонна; 4 – водоподъемная труба; 5 - насос

Иглофильтровый способ Стальные трубы погружают в обводненный грунт по периметру котлована или вдоль траншеи а – общая схема водопонижения; б –подготовленная площадка; а б 1 - иглофильтр; 2 - котлован; 3 - магистральная сеть водопонижения; 4 - депрессионная кривая понижения УГВ; 5 - насосная станция

СХЕМЫ РАБОТЫ ИГЛОФИЛЬТРОВОЙ УСТАНОВКИ

Общий вид Погружение гидравлическим способом 1 - гибкий шланг; 2 - надфильтровая труба; 3 - иглофильтровое звено;

Период погружения иглофильтрового звена в грунт 4 - внутренняя труба; 5 - наружная перфорированная труба; 6 - спиральная фильтрующая обмотка;

Период водопонижения 7 - кольцевой клапан; 8 - седло; 9 - шаровой клапан; 10 - ограничитель; 11 - зубчатый наконечник

При одноярусном расположении – 4 -5 м; При двухъярусном – 7 -9 м; траншеи глубиной до 4. 5 м шириной до 4. 0 м 1 ряд иглофильтров

Обустройство стройплощадки

ВАКУУМНЫЙ СПОСОБ

Основан на использовании эжекторных водопонизительных установок Используются для понижения УГВ в мелкозернистых грунтах (мелкозернистые и пылеватые пески, супеси, илистые и лессовые грунты с коэффициентом фильтрации 0. 021 м/сут)

Эжекторный иглофильтр 3 - иглофильтровое звено; 12 - суженный участок трубы; 13 - зона разрежения; 14 – наружная труба эжектора; 15 – насадка эжектора

Эжекторная установка применима: Для понижения УГВ одним ярусом до глубины 15 -20 м; Оптимальные условия для работы эжектора - 8 -18 м;

ЯВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРООСМОСА Используют для расширения области применения иглофильтровых установок в грунтах с коэффициентом фильтрации менее 0. 05 м/сут.

Схема иглофильтровых установок с электроосматическим водопонижением УГВ 2 – депрессионная кривая после понижения иглофильтром; 3 - фильтрующее звено; 4 – центробежный насос; 5 – стальная труба; 6 – иглофильтр; 7 – депрессионная кривая после электроосушения

СОЗДАНИЕ ИСКУССТВЕННЫХ ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННЫХ ЗАВЕС И ЭКРАНОВ

СПОСОБЫ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТА Замораживание; Инъецирование в грунт растворовотвердителей; Создание тиксотропных противофильтрационных экранов и завес; Устройство шпунтовых ограждений

Естественное замораживание

Искусственное замораживание

Применяется При высоком уровне грунтовых вод; При строительстве шахт, туннелей; При разработке котлованов в песчаных, супесчаных и суглинистых грунтах;

Цель метода Создание льдогрунтовой оболочки вокруг сооружения, под защитой которой будет осуществляться разработка выемки

Площадка в процессе замораживания грунта 1 - колонки; 2 – льдогрунтовые цилиндры; 3 – котлован; 4 – холодильная установка

Схема замораживающей колонки 5 – замораживающая колонка; 6 – труба для подачи замораживающего раствора; 7 – труба для отвода использованного раствора в холодильную установку; 8 – замороженный цилиндр грунта; 9 – водонепроницаемый пласт грунта

Схема холодильной установки 4 9 Рассол 6 7 2 Рассол Холодная 8 вода 10 Теплая 5 3 14 13 вода 12 10 11 7 – испаритель; 8 – терморегулирующий вентиль; 9 – конденсатор; 1 - замораживающая колонка; 10 – маслосборник; 11 – линия низкого давления хладоносителя; 2 – отводящая труба; 12 – компрессор; 3 – питающая труба; 13 – линия высокого давления хладоносителя; 4 – коллектор; 14 – замороженный грунт 5 – распределитель; 6 – циркуляционный насос; 1

Недостатки Малая скорость промерзания грунта (1 -2 см/сут); Возникновение обильного водопритока в зону отрицательных температур, в результате происходит сильное переувлажнение даже тех грунтов, которые обладали вполне удовлетворительными свойствами; В замороженной зоне наблюдается интенсивное пучение грунта

Устранение недостатков Использование в качестве хладоносителя сжиженных газов, главным образом жидкого азота, имеющего температуру испарения - 196 °С. Для закрепления 1 м грунта требуется до 600 кг азота Скорость его замораживания составляет 10 - 15 см/сут и превышает скорость водопритока в замороженную зону, поэтому интенсивного пучения и водонасыщения грунта не происходит.

Холодильная станция

УСТРОЙСТВО ТИКСОТРОПНЫХ ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННЫХ ЭКРАНОВ

Сущность метода Заполнение образованных полостей раствором, обладающим тиксотропными свойствами В качестве тиксотропной суспензии применяют бентонитовую глину

ИСКУССТВЕННОЕ ЗАКРЕПЛЕНИЕ ГРУНТОВ

Совокупность и многообразие существующих методов, в результате которых повышаются: - Прочность грунта; - Водонепроницаемость; - Противодействие агрессивным грунтовым водам

Назначение Применяют при создании вокруг разрабатываемых выемок водонепроницаемых завес или повышения несущей способности грунтовых оснований

Выбор способа зависит от: Физико-механических свойств грунта; Требуемых прочностных характеристик; Назначения закрепления и др. ;

Способы закрепления грунтов: Цементация; Силикатизация; Битумизация; Термический; Химический; Электрохимический;

ЦЕМЕНТАЦИЯ Для закрепления крупно- и среднезернистых песков и трещиноватых скальных пород Выполняется путем нагнетания в грунт цементного раствора через инъекторы

Погружение инъектора 1 2 3 4 1 – отбойный молоток; 2 – оголовок; 3 – труба – удлинитель; 4 – перфорированная часть с острием

Нагнетание раствора 6 2 5 3 4 7 2 – оголовок; 3 – труба – удлинитель; 4 – перфорированная часть с острием; 5 – домкраты; 6 – растворопровод; 7 – зона цементации

Зоны цементизации по высоте Последовательность нагнетания раствора Нисходящими зонами 1 2 1 – зона цементации; 2 - скважина 2 1 Восходящими зонами

Оптимальное давление – 1 атм на 1 пог. м трубы инъектора; Состав раствора: От 1: 1 до 1: 10 по массе (цемент: вода) Радиус закрепления: в трещиноватых скальных грунтах-1. 2. . 1. 5 м; в крупнозернистых песках-0. 5. . 0. 75 м; в песках средней крупности-0. 3. . 0. 5 м.

СИЛИКАТИЗАЦИЯ Последовательное нагнетание в грунт водного раствора силиката натрия и ускорителя твердения Применимо в песках, плывунах, лессовидных грунтах При высоких коэффициентах фильтрации (2…. 80 м/сут)

Прочность и радиус закрепления при силикатизации Грунты Пески -Крупнозернистые -Мелкозернистые Плывуны Лессовидные Прочность, Радиус МПа закрепления, м 3. 0 – 3. 5 1. 5 – 2. 0 0. 4 – 0. 5 0. 6 – 0. 8 1. 3 – 2. 5 0. 8 – 1. 0 0. 3 – 1. 0

Закрепление массива 1. 73 r 1. 5 r 2 1 1. 73 r 1 – скважина; 2 – зона закрепления; r – радиус закрепления

Битумизация Для закрепления песчаных и сильно трещиноватых грунтов Обеспечивает прекращение фильтрации воды Нагнетание в грунт через инъекторы горячего битума

Термическое укрепление грунтов Обжиг лессовидных и пористых грунтов раскаленными газами через пробуренные в грунте скважины В процессе обжига в скважине поддерживается t 600… 1100 С.

Методика Скважины пробуриваются в шахматном порядке на расстоянии 2… 3 м и на глубину до 15 м. Сверху устье скважины заканчивается бетонным оголовком, в котором размещается форсунка для сжигания топлива. К ней по самостоятельным шлангам подается топливо и сжатый воздух.

Топливо: жидкое – нефть, мазут, соляровое масло; газообразное – природный или генераторный газ Сжатый воздух подается под избыточным давлением , превышающим 0. 15…. 0. 5 атм давление в трубопроводе с топливом. Расход топлива До 100 кг/пог. м скважины

Электрический способ Закрепление влажных глинистых грунтов Основан на использовании эффекта электроосмоса

Методика Через грунт пропускают пост. эл. ток с напряженностью поля 0. 5… 1 В/см кв.

Электрохимическое закрепление Для глинистых и илистых грунтов В грунт параллельными рядами через 0. 6… 1. 0 м забивают мет. стержни или трубы, по которым пропускают постоянный эл. ток напряжением 30 -100 В и силой тока 0. 5 -7 А на 1 м. кв. вертикального сечения закрепляемого грунта

Специфика При погружении в грунт чередуют через ряд мет. стержни (аноды) и трубы (катоды), через кот. В грунт подается раствор хлористого кальция, силиката натрия, хлорного железа и др. хим. добавок. Хим. добавки увеличивают проходимость тока Увеличивают интенсивность процесса закрепления грунта