Защита котлована от подтопления.

Защита котлованов от подтопления подземными водами осуще­ствляется с помощью водопонижения, устройства противофильтрационных завес или комбинации этих методов. Водопонижение осуществляется с помощью открытого водоотлива или глубинного водопонижения. Для устройства противофильтрационных завес прибегают к естественному или искусственному замораживанию или битумизации грунта вокруг котлована. Противофильтрацион- ной завесой может служить и шпунт, забитый до водоупора.Способы защиты выбирают в зависимости от вида подземных вод, особенностей напластований и свойств грунтов, глубины, раз­меров и формы котлована в плане и других факторов. Все применя­емые способы защиты котлованов от подземных вод должны ис­ключать нарушение природных свойств грунтов в основании воз­водимого сооружения, обеспечивать устойчивость откосов выработ­ки и сохранность расположенных вблизи сооружений.Открытый водоотлив и глубинное водопонижение. Наиболее про­стым способом является открытый водоотлив, при котором воду откачивают насосами непосредственно из котлована. Для организа­ции открытого водоотлива на дне котлована устраивают систему водосборных канавок глубиной 0,3...0,6 м, по которым воду отводят в приямки (зумпфы) глубиной 0,5...0,7 м, откуда она систематически откачивается насосом. Мощность насоса принимается в зависимо­сти от ожидаемого фильтрационного притока воды, который, в свою очередь, зависит от градиента напора воды и фильтрацион­ных свойств грунтов и наиболее точно устанавливается пробной откачкой при гидрогеологических изысканиях.

При откачке надо следить, чтобы зумпфы не переполнялись и вода не покрывала дна котлована, так как это может привести к ухудшению свойств грунтов в основании.В принципе применение открытого водоотлива не имеет ограни­чений в зависимости от видов грунта и их фильтрационных свойств, но в мелкозернистых грунтах его применение может привести к оп­лыванию откосов котлована и разрыхлению грунта основания. Чтобы избежать этих нежелательных последствий открытой откач­ки воды, откосы котлованов приходится пригружать песчано-гра­вийной смесью, а канавки выкладывать щебнем или гравием, что значительно усложняет и удорожает строительство. Поэтому на практике открытый водоотлив применяют при вскрытии котлова­нов только в скальных, обломочных и гравийно-галечных грунтах, а в случае мелкозернистых грунтов — глубинный водоотлив, кото­рый исключает просачивание подземных вод через откосы и дно котлована.Глубинный водоотлив заключается в искусственном понижении уровня подземных вод в районе котлована. Водопонижающие рабо­ты выполняются чаще всего с помощью иглофильтров. В тех случа­ях, когда погружение иглофильтров невозможно или приток воды велик, например если вблизи имеется водоем, водопонижение осу­ществляется откачкой воды из трубчатых колодцев, оборудованных глубинными насосами.        Иглофильтр представляет собой стальную трубу диаметром50 мм, собранную из отдельных звеньев. Нижнее звено на конце оборудовано специальным фильтрующим устройством, через кото­рое производятся всасывание и откачка воды. Фильтрующее устройство не пропускает даже мельчайшие частицы грунта, что обеспечивает водопонижение без нарушения структуры грунтов в районе котлована. Так как при глубинном водопонижении вода откачивается из зоны, расположенной ниже дна котлована, то воз­никающее при движении воды гидродинамическое давление способ­ствует уплотнению грунтов, а следовательно, улучшению их стро­ительных свойств.

Для осуществления водопонижения иглофильтры располагают по периметру будущего котлована, погружая их на 3...7 м ниже его дна. В результате откачки уровень воды вокруг иглофильтров пони­жается, образуя депрессионную воронку. При расположении иг­лофильтров с шагом 0,75...1,5 м депрессионные воронки соединяют­ся и уровень подземных вод становится ниже дна котлована, как это показано на рис. 14.9, а, в результате чего земляные работы и устройство фундаментов ведутся насухо.Иглофильтры погружают в грунт под действием собственного веса благодаря интенсивному подмыву водой или в специально пробуренные скважины.Отдельные иглофильтры водопонижающей установки соединя­ют с коллектором из труб диаметром 100...200 мм гибкими шлангами. Коллектор, в свою очередь, соединяется с одной или несколь­кими насосными установками.В зависимости от фильтрационных свойств грунтов и необходи­мой глубины водопонижения применяют различные типы иглофи­льтровых установок.Легкие иглофильтровые установки (ЛИУ) служат для понижения уровня подземных вод на глубину 4...5 м в песчаных отложениях. При необходимости понижения подземных вод на большую глуби­ну иглофильтры располагают в несколько ярусов (рис. 14.9, 6) или применяют специальные эжекторные иглофильтры (водоструйные насосы, создающие большое разрежение около фильтрующего эле­мента, что способствует увеличению всасывания), позволяющие при их однорядном расположении понизить уровень подземных вод на глубину до 25 м.

ЛИУ отличаются мобильностью, возможностью быстрого по­гружения иглофильтров в грунт в собранном виде, простотой и на­дежностью эксплуатации. Их применение наиболее эффективно в крупных, средних и мелких песках. Энжекторные иглофильтры, как более мощные, применяют в пылеватых песках и супесях с коэф­фициентом фильтрации более 0,1 м/сут.При осуществлении водо­понижения в грунтах, имею­щих коэффициент фильтрации меньше 0,1 м/сут, используют специальные методы водопо­нижения — вакуумирование и электроосушение.

При применении вакуум­ного метода в скважинах и на наружной поверхностифильтров создается и непре­рывно поддерживается ваку­ум. Этот метод, требующий повышенных затрат электроэнергии, используют при осушении мелкозернистых грунтов (пылеватые и илистые пески, супеси, легкие суглинки, илы, лессы) с коэффициен­том фильтрации не ниже 0,01 м/сут при требуемом понижении уровня подземных вод до 20 м. Вакуумные скважины отличаются от открытых водопонизительных скважин тем, что их устья герметизи­руются и из них откачиваются вода и воздух.

Электроосушение (электроосмотическое водопонижение) приме­няют в глинистых грунтах с низкой водоотдачей. Способ электро­осушения основан на свойстве передвижения воды в глинистых грунтах под действием постоянного тока (эЛектроосмос). Для элект­роосушения по периметру котлована вдоль его бровки забивают стальные стержни из арматуры или труб. Затем на расстоянии 1,5...2 м от бровки котлована погружают иглофильтры, располагая их в шахматном порядке относительно стержней (рис. 14.10). Стержни подключают к положительному, полюсу источника постоянного . тока с напряжением 30...60 В, а иглофильтры (через коллектор) — к отрицательному. Под воздействием пропускаемого тока, перемеща­ясь от анода к катоду, грунтовая вода поступает в иглофильтр и откачивается всасывающим насосом. Практика показала, что на 1 м³ осушенного грунта расходуется от 5 до 40 кВт • ч электроэнер­гии.

Применение электроосушения требует соблюдения соответству­ющих правил техники безопасности.