Понижение уровня грунтовых вод
При отрыве котлованов ниже уровня грунтовых вод в большинстве случаев на время производства работ по устройству фундаментов необходимо понизить уровень грунтовых вод. Осушение котлованов осуществляется при помощи открытого водоотлива, глубинного водоотлива и электроосушением грунта.
Открытый водоотлив производится следующим образом. На дне котлована устраиваются приемные колодцы (зумпфы) глубиной 0,5 — 0,7 м, которые засыпаются крупнозернистым песком и гравием, и система канавок глубиной 0,3 — 0,6 м или в оплывающих грунтах система горизонтальных трубчатых дрен по площади всего котлована с уклоном в сторону приемных колодцев.
Из приемных колодцев вода откачивается насосами. Откачивать грунтовую воду прямо из котлована запрещается, так как в результате возникающего гидродинамического давления происходит разуплотнение грунтов дна котлована.
Понижение грунтовых вод в котловане наиболее эффективно осуществляется глубинным водоотливом. При глубинном водоотливе по контуру будущего котлована устраивают скважины, оборудованные фильтрами. Скважины заглубляют ниже дна котлована на 3-7 м и из них производят откачку воды. При откачке воды уровень грунтовых вод понижается по депрессионной кривой ниже дна котлована, в результате чего земляные работы и устройство фундаментов ведутся в сухом котловане.
Так как вода поступает в скважины ниже дна котлована, возникающее при движении воды гидродинамическое давление уплотняет грунты дна котлована и откосов.
Откачка воды из скважин производится при помощи иглофильтровых установок: легких иглофильтровых установок (ЛИУ) и эжекторные иглофильтры.
Легкие иглофильтровые установки состоят из иглофильтров, насосов, всасывающего коллектора и соединительных деталей.
Иглофильтр состоит из фильтрового звена длиной 1-1,25 м диаметром 50 мм, которое соединено с вертикальной металлической трубой диаметром 38 мм, длиной до 8,5 м, отводящей воду к всасывающему коллектору диаметром 100 — 150 мм, оборудованному центробежным насосом и вакуумным насосом для откачки воздуха из системы. Иглофильтр погружается в грунт под действием собственного веса при помощи подмыва грунта под наконечником.
Эжекторные иглофильтры, состоят из двух соосно расположенных труб, работают следующим образом. В иглофильтр накачивается вода, которая, проходя между наружной и внутренней трубами, поступает в насадку эжектора и затем выходит вертикально вверх с большой скоростью во внутреннюю трубу, создавая вакуум. Под действием вакуума во внутренней тубе грунтовая вода засасывается в иглофильтр и, смешиваясь с напорной водой, поднимается вверх. Теоретическая высота всасывания насосов легких иглофильтровых установок равна 8,5 м. В связи с потерями в коллекторе и неплотностями соединений во всей системе, а также в связи с тем, что при откачке воды из иглофильтров кривая понижения уровня грунтовых вод (депрессии) имеет максимальное понижение в месте расположения иглофильтров, полезная глубина понижения уровня грунтовых вод легкими одноярусными иглофильтрами не превышает 4-5 . Для понижения уровня грунтовых вод на большую глубину применяют многоярусные установки.
Легкие иглофильтровые установки (ЛИУ) применяются для понижения уровня грунтовых вод в грунтах, коэффициентом фильтрации которых изменяется от 0,05 до 0,002 см/сек.
Эжекторные иглофильтры применяются для водопонижения в грунтах, у которых коэффициент фильтрации более 0,0001 см/сек, для откачки газонасыщенной воды. Эжекторные иглофильтры понижают уровень грунтовых вод на глубину до 25 м (при одноярусной установке иглофильтров).