Уровень грунтовых вод на участке определяется по результатам проведенных геодезических изысканий.
Высокое залегание подземных источников в верхней части грунта может привести к затруднениям при проведении строительных работ, появлению плесени на важных элементах конструкций, подтоплению или разрушению существующих застроек.
Как понизить уровень грунтовых вод на участке, чтобы обеспечить его комфортную и безопасную эксплуатацию?
Разновидности водных источников
Грунтовые воды подразделяются по уровню залегания, типу грунтовых пластов и прочим характеристикам. Существует три вида источников:
- поверхностные воды;
- напорные (артезианские);
- безнапорные.
Поверхностные воды (верховодки) представляют собой водоносные горизонты с глубиной залегания до 2,8 м под верхним пластом грунта.
Почему верховодки могут подняться? Это объясняется тем, что уровень подземных вод напрямую зависит от количества атмосферных осадков и времен года. Однако при исчезновении водоносного слоя верховодка продолжает просачиваться в нижние пласты грунта, насыщенные известняковыми и песчаными элементами. В жаркое время года отмечается быстрое пересыхание поверхностных источников.
Напорные, или артезианские, воды располагаются на большой глубине между отдельными водоупорными грунтовыми слоями. Они применяются для обустройства питьевых водозаборных точек. Расположение напорных источников практически не зависит от климатических условий, поэтому при эксплуатации земельного участка не требуется их отвод.
Безнапорные грунтовые воды располагаются выше главного водоносного горизонта. Уровень их залегания не меняется, поскольку основными источниками таких вод являются атмосферные осадки, проникающие в грунт.
Безнапорные водные источники редко поднимаются на поверхность за счет отсутствия в них напора, но могут оказывать негативное воздействие на фундаментные основания и подземные коммуникации. Поэтому стоит определить их наличие до начала строительных работ.
Негативное воздействие водных источников
Проблемы, связанные с высоким УГВ (уровнем грунтовых вод) на участке, могут привести к увеличению стоимости обслуживания земельной собственности. Некоторые из них:
- Проседание фундаментного основания, деформация строения в результате вымывания грунта. Негативному воздействию подвержены грунты с высоким содержанием глины и песка.
- Образование плавунов и подвижности верхних пластов грунта.
- Засорение гидросооружений, заиливание водных источников.
- Подтопление технических и хозяйственных помещений.
- Повышение влажности в жилых помещениях, образование плесени и грибка.
- Повреждение подземных коммуникаций.
- Подмывание грунта под деревьями и растениями, что приводит к необходимости их переноса на насыпи.
Если стал актуальным вопрос, как бороться с грунтовыми водами на участке, тогда необходимо тщательно изучить основные методы устранения подобной проблемы.
Для безопасного снижения уровня подземных вод применяются следующие методы:
- устройство дренажной системы;
- установка иглофильтров;
- использование электрического осмоса;
- обустройство водосборных сооружений.
Обустройство системы дренажей
Зачастую быстрое понижение уровня грунтовых вод выполняется в результате обустройства надежной дренажной системы. Для осушения грунтовых слоев выполняются дренажи закрытого и открытого типа:
- Закрытый дренаж представляет собой систему земляных траншей глубиной до 2 метров, заполненных перфорированными пластиковыми трубами, которые используются для отвода стоков. Дно траншей укрепляют песчано-гравийными подушками и водозащитным слоем из геотекстиля. После установки труб траншеи засыпают гравием и грунтом.
- Открытый дренаж представлен системой узких канав, в которые устанавливаются специальные емкости, оснащенные решетками. С их помощью выполняется эффективное понижение грунтовых вод и отвод осадочных стоков за пределы участка. Дренажная система открытого типа обустраивается по периметру фундаментной обрешетки и применяется для отвода воды от основания дома или хозяйственных построек.
Установка легких и эжекторных иглофильтров
Эффективная борьба с грунтовыми водами обеспечивается благодаря использованию современных иглофильтров.
- Легкие иглофильтры используются для снижения вод на глубину до 5 метров. Они представлены стальными трубами, внизу которых установлены иглофильтры. Фильтр фиксируется к поверхностному насосу резиновым шлангом и коллектором вакуумного типа. Монтаж установки выполняется по следующей схеме: трубу погружают в грунт вдоль земляной траншеи или по периметру готового котлована. Далее под высоким давлением осуществляют подачу в иглофильтр жидкости, которая способствует размыву почвы и безопасному погружению фильтра на необходимую глубину.
- Эжекторные иглофильтры применяются в случае, когда почвенные воды залегают на большой глубине. Подобные установки оснащаются дополнительными подъемниками эжекторного типа, коллекторами и центробежными насосами.
Использование электрического осмоса
Способ электроосмоса используется в случаях, когда понижение уровня грунтовых вод проводится на участках с коэффициентом фильтрации грунта не более 0,05 м/сутки.
Этот способ предусматривает одновременное погружение в почву иглофильтров и металлических стержней. Установка с иглофильтром подсоединяется к отрицательно заряженному контакту, а стержни – к положительно заряженному контакту.
Важно, чтобы электроды располагались параллельно друг другу на расстоянии от 75 до 150 см. Катодные и анодные контакты устанавливаются на 2,5 м ниже предполагаемого уровня понижения водного источника.
В качестве основного источника тока используется сварочное или преобразующее оборудование. При воздействии тока вода, которая содержится в грунте, поднимается от стержня к установке с иглофильтром.
Обустройство водосборных сооружений
Чтобы безопасно снизить уровень грунтовых вод, можно обустроить на земельном участке специальные водосборные сооружения. Подобный способ отличается простотой реализации и небольшими финансовыми вложениями.
Для этого нужно организовать комплекс гидросооружений – прудов с отдельными бассейнами для сбора воды. Бассейн-приемник различной конфигурации рекомендуется обустраивать возле подвальных помещений или по периметру участка.
Сбор жидкости осуществляется через колодцы дренажного типа с выводом стоков в пруд.
Днище пруда выкладывают ж/б плитами или глиняным раствором. Толщина дна не менее 20 см. Внутреннюю часть бассейна также укрепляют раствором из глины, далее засыпают и трамбуют щебнем, верхний слой – гравий мелкой фракции и песок. Толщина слоя – 8 см.
Для отвода вод используется насосное оборудование.
Снижение уровня грунтовых вод предотвращает возможное размывание грунта на участке, а также защищает готовые строения от деформаций и разрушений.
Проблема грунтовых вод это проблема длительного характера, да за несколько дней катастрофы не будет, но эту проблему нужно решать как можно раньше.
Правильное водопонижение уровня грунтовых вод
Как замерять уровень грунтовых вод?
Есть несколько способов, чтоб определить уровень грунтовых вод на вашей местности.
1. Достать карту грунтовых вод вашей местности, однако информация такого рода не всегда в свободном доступе и сама по себе георазведка это достаточно дорогая процедура.
2. Гораздо проще проверить уровень грунтовых вод по ближайшим колодцам, точнее по отметкам внутри колодца, которые оставляет вода.
Нужно посмотреть отметку в жаркий день летом и наивысшую точку, которая была. Так же замерять расстояние от отметок до поверхности земли. Хороший способ, когда нужно быстро и легко выяснить уровень.
3. Самый спорный способ по определению уровня грунтовых вод это геоботанический, т е по растениям.
По определенным растениям можно вычислить примерный уровень грунтовых вод, однако метод достаточно сложный и нужно рассчитывать для определенной области свои растения.
4. Бурение скважины. Глубина скважины должна составлять минимум 2 метра, и в течение нескольких дней нужно следить за скважиной, если по истечении 3-4 дней дно сухое – значит волноваться не о чем, а если вода постепенно поднимается – это свидетельствует о высоком уровне грунтовых вод.
Проблемы, связанные с высоким уровнем грунтовых вод:
· Вода вокруг септика, которая выталкивает его из земли;
· Трубы канализации быстрее приходят в негодность;
· Лишняя влага в погребе;
· Порча фундамента дома (плюс трещины по стенам);
· При наличии на участке колодца и грунтовых вод, чаще всего пить из колодца уже нельзя, так как там смешивается вода;
· Повреждения растениям и деревьям.
Высокий уровень грунтовых вод, как снизить?
Если у вас достаточно высокий уровень грунтовых вод, но соответственно его нужно снижать, для этого можно использовать несколько способов, однако все они трудны в воплощении.
1. Если совмещать приятное с полезным, то замечательным выходом будет постройка пруда.
Обычно мы дно и стенки пруд укрываем пленкой, а тут же нам наоборот нужно свободное поступление воды с грунта.
Интересно! Как найти воду на участке под колодец, видео.
На дне делаем подушку их гравия и щебня, а верху можно украсить камнями.
Таким образом, вы получаете дренажный красивый пруд и при этом грунтовые воды скапливаются именно туда, а не в гаражи и под фундамент.
2. Затем наиболее простой способ снизить грунтовые воды – это дренажная система. Сама система может быть открытой и закрытой.
Открытую систему применяют для снижения уровня до 40 см, для этого вырывается канава глубиной 70 см, на дно канавы укладывают песок, гравий, общей толщиной до 15 см.
Закрытый дренаж представляет собой перфорированную трубу в окружении грунта. Так же учтите что по таким трубам не должен ездить транспорт и трубы должны пролегать на расстоянии 1 метра от дома.
3. Так же можно удалить воду и механическим способом погружая в колодцы и шахты, наносы и откачивая воду до приемлемого уровня.
4. Можно вырыть отдельный котлован (по образцу озера) и затем с него раз в определенный промежуток времени откачивать воду.
5. Применение иглофильтров. Иглофильтры это трубы 8 метров длиной, которые погружаются грунт и с помощью специального всасывающего оборудования откачивают воду.
С помощью иглофильтров можно понизить уровень грунтовых вод до 4 метров.
6. Если же вам нужно понизить уровень на значительную глубину, то используют более мощное оборудование, например эжекторные иглофильтры, которые могут понизить уровень до 20 метров.
7. А вообще по поводу откачки воды и на какую именно глубину следует понизить грунтовые воды — решает сам хозяин, это может быть просто понижение, чтоб не задевать и не влиять на фундамент или растения.
Но следует проконсультироваться со специалистом, чтоб потом не делать повторную работу по понижению уровня на теперь уже достаточную глубину.
Интересное видео последствие грунтовых воды или воды наступают
Негативные последствия высокого уровня воды на участке, варианты осушения, обустройство водоотводящих систем на эксплуатируемых площадях.
Содержание статьи:
Понижение уровня воды на участке - это защита от безнапорной воды гравитационного характера, которая находится близко к поверхности и относится к первому водонапорному горизонту. Причиной периодического подтопления являются природные источники питания грунтовых вод - озера, реки, а также атмосферные осадки и таяние снега. О том, как понизить уровень воды на участке, поговорим в нашей статье.
Причины повышения уровня воды на участке
Многие дачники сталкиваются с проблемой избытка влаги на эксплуатируемых площадях, что становится причиной многих неприятностей. Вода не только осложняет огородные и садоводческие работы, но и способна разрушить постройки.
Игнорирование излишка влаги может привести к таким неприятным последствиям:
- Преждевременная гибель деревьев из-за того, что их корневая система постоянно мокрая и испытывает кислородное голодание.
- Подземные воды в ряде случаев меняют свойства грунта. Глинистые сланцы при намокании теряют устойчивость. Песчаные почвы быстро отдают воду и перед началом строительства требуют осушения. Отдельные разновидности песчаных грунтов превращаются в плывуны. Некоторые глины разбухают и тяжело разрабатываются.
- Во время дождя или паводка участок становится непроходимым.
- Проседание дачного домика из-за вымывания почвы под ним, т.к. земля становится рыхлой и непрочной и усаживается неравномерно. Стены построек деформируются, появляются трещины.
- Также вымывается цемент из бетона, что и уменьшает несущую способность основания. Фундамент не может выдерживать большие нагрузки от стен.
- Во время строительства дачи грунтовые воды заполняют котлован и траншеи. Они мешают обустройству подвалов.
- Излишняя влажность приводит к увеличению стоимости обустройства дачи и ухода за ней, а также затрат на строительные работы. Понадобятся дополнительная техника и рабочие.
Работы по снижению уровня грунтовых вод на участке возможно выполнять на любой стадии эксплуатации полезной площади. Например, при строительстве дачного домика избавиться от воды необходимо до начала возведения фундамента.
Существует множество вариантов снижения заболоченности грунтов. На их выбор влияют такие факторы:
- Водонепроницаемость почвы;
- Требуемая глубина осушения;
- Длительность водопонижения;
- Условия перемещения грунтовых вод;
- Близость к участку строений.
Наиболее проблемные места располагаются на ровных площадках - на срезе водостока дачи, возле крыльца и террасы, или на грунте с неровным рельефом. Возле них достаточно вкопать бочки или другие емкости, куда будет стекать вода. Затем ее используют для полива или выливают в безопасное место.
Определить глубину залегания грунтовых вод можно с помощью различных методик:
- Геоботанический метод. Основан на наблюдениях за растениями, преобладающими на участках. Для этого понадобятся таблицы, в которых указана растительность, распространенная на различных влажных почвах. В справочниках можно найти также признаки переувлажнения грунта.
- По уровню воды в ближайших колодцах. Измерьте расстояние от поверхности до зеркала воды, а затем перенесите размеры в необходимое место.
- Сверление скважины 2 м глубиной и наблюдение за ней. Периодическое появление воды в ней свидетельствует о высоком расположении воды в данной местности.
Способы уменьшения уровня воды на участке
Для решения проблемы понадобится выполнить достаточно большой объем земельных работ по созданию путей отвода и сбора излишка воды. Ниже мы рассмотрим основные конструкции, способные справиться с поставленной задачей.
Бассейн-накопитель
Этот способ понижения уровня воды на участке считается традиционным, его издавна применяли наши предки. Водоем обустраивают обычно в самом низу, но можно вырыть его и в другом месте. Для сохранения корневой системы деревьев его располагают в центре усадьбы, для защиты погреба от сырости - рядом с домом.
Пруд может быть любой формы и использоваться в декоративных целях. Бассейн-накопитель наполняется через дренажные колодцы, а также от атмосферных осадков.
Основное требование к емкости - герметичность. Для удаления воды из нее предусматривается сливная труба, которая идет под наклоном к ближайшему склону, кювету или оврагу. Если уклона нет, содержимое удаляется насосом, который запускается автоматически после срабатывания поплавкового датчика.
Стены бассейна изготавливают из кирпича или бетона, которые возводят на расстоянии 20-25 см от склонов котлована. Оставшийся зазор заполняется жирной мягкой глиной. Стены должны быть выше предполагаемого уровня грунтовых вод на 15-20 см. Дно выкладывают из того же материала, что и стены.
Все поверхности штукатурят песчано-цементным раствором, а затем герметизируют битумом. Дно можно не штукатурить, а засыпать 2-3 см крупного гравия, а затем 5-7 см песка или мелкого гравия. Бассейн допускается оставлять открытым для гусей и уток или накрыть бетонными плитами с люком, через который забирается вода для хозяйственных нужд.
Если накопитель не помог избавиться от влажности в подвале, допускается обустроить еще один, посредине палисадника. Емкость пруда должна быть большего размера, ведь она собирает подземную воду со всего участка, а также дождевую с кровли и поверхности грунта.
Небольшие накопители можно изготовить из металлических и пластиковых бочек, отслуживших свой срок. Из них удобно брать влагу для полива.
Открытая дренажная система
Открытый дренаж участка с высоким уровнем грунтовых вод позволяет обеспечить всего 30-50 см сухой земли под поверхностью. Он представляет собой траншеи глубиной до 0,7 м, выполненные с наклоном в несколько градусов, чтобы влага перемещалась самотеком. Ширина по дну составляет 0,6 м, а в верхней части - до 1,5 м. Если яма роется на мелкозернистом грунте, ее засыпают щебнем с песком толщиной 10-15 см, что предотвращает оплывание откосов.
Обычно открытую систему используют как дополнение к бассейнам. Вода просачивается сквозь стенки траншеи и самотеком перемещается за пределы эксплуатируемой площади или к месту сбора.
Открытая система имеет ряд недостатков:
- Вода в канаву попадает сквозь стены, разжижая почву и понижая их прочность.
- Мокрое дно выемки затрудняет работу на участке.
- Движение жидкости ослабляет стенки траншеи, а также негативно сказывается на прочности фундаментов рядом стоящих зданий.
Закрытая дренажная система
Подобная конструкция имеет более сложное устройство, чем открытая система - в ее состав входят дренажные трубы. Если проблемная площадь больших размеров, рекомендуется сделать план расположения каналов, смотровых колодцев и емкостей для сбора воды. Также в проекте помечаются самые высокие и самые низкие места, ведь жидкость стекает сверху вниз.
При оборудовании закрытой дренажной системы используйте наши рекомендации:
- Траншею выройте с наклоном в сторону удаления жидкости. Угол наклона дна - 7 см на длине 1 м. Если участок ровный, необходимо вкопать на определенную глубину емкость, куда будет сливаться жидкость.
- Количество канав зависит от влажности грунта. На глинистых почвах их можно располагать достаточно часто.
- Возле зданий траншея роется по периметру постройки и в местах, где нет большой нагрузки.
- Глубина выемки зависит от типа почвы. Для песчаных грунтов - не менее 1 м, для суглинков - 0,8 м, для глин - 0,7 м, но труба обязательно должна лежать ниже уровня промерзания. В этом случае она не будет деформироваться от остатков замерзшей воды.
- Рекомендуется траншеи располагать в виде елочки, когда все они сходятся к одной центральной, ведущей к сливу. Ширину основной канавы выполняют больше всех остальных.
- Дно должно быть без резких перепадов, чтобы не сломать трубы.
- Подготовленную систему проверяйте на автослив. Для этого в разных точках налейте в яму воду и проконтролируйте скорость движения потока. При необходимости увеличьте угол наклона дна.
- В траншею сначала насыпьте слой щебня и песка, а затем поместите трубу. В качестве дренажа можно использовать гончарные трубы, перфорированные или обычные асбестовые, предварительно выполнив в ней пропилы шириной 1 мм и длиной 5 см через каждые 20 см. Вместо готовых изделий можно использовать обмазанные глиной вязанки хвороста.
- Отдельные элементы системы укладываются в траншею, а затем собираются с помощью переходников и тройников.
- Если используются трубы, обязательно предусмотрите смотровые колодцы для их очистки. Они монтируются возле наиболее проблемных участков - у поворотов и мест сужения.
- Для защиты дренажа от грунта, который насыпается сверху, накройте его слоем мха или торфа. Можно также использовать геотекстиль. В обязательном порядке применяются фильтрующие элементы, если почва песчаная или суглинистая. Ткань должна быть малой плотности, иначе жидкость плохо проникает в трубу.
- Сверху насыпается слой песка (10 см), щебня (10 см) и водонепроницаемый материал толщиной не менее 0,5 м, который защищает систему от влаги, поступающей снаружи.
- Оставшееся место заполняется землей с холмиком, который через короткий промежуток времени просядет и сравняется с поверхностью почвы.
- Закрытую дренажную систему можно декорировать, чтобы придать ей эстетический вид. На трубу высыпьте крупный щебень, сверху - фракции поменьше, а затем все закройте мраморной крошкой или декоративным гравием. По краям ямы посадите зеленые насаждения.
Буровые скважины
Такой вариант используется для осушения территории на время выполнения строительных работ. Он способен значительно понизить высокий уровень воды на участке, но для этого понадобятся буровые установки, насосы и другое специальное оборудование. Использование скважин позволяет не ослаблять основания ближайших построек.
Сущность метода заключается в образовании воронкообразной поверхности подземных вод с уклоном к месту расположения глубинного насоса. Чем дольше функционирует аппарат, тем больше диаметр воронки. Через некоторое время наступает стабилизация: размеры осушенного участка не увеличиваются, однако после отключения насосов вода поднимается на прежнее место. Целью использования скважин является удаление жидкости от поверхности на время выполнения подземных работ при строительстве здания.
Для осушения участка с высоким уровнем грунтовых вод также используют эжекторные иглофильтровые установки, которые способны понизить влагу до глубины 20 метров. В комплект входят водоподъемники с помещенными внутри иглофильтрами, распределительные трубопроводы и насосы. Эжекторные подъемники функционируют под действием потока из насосов. Влага, поступающая из иглофильтров, попадает в лоток, а затем в циркулярную емкость. Иглофильтры также устанавливаются по краям участка, где проводятся работы. Они могут иметь линейное расположение, контурное, кольцевое и т.д.
Вакуумный метод водопонижения используется на участках со сложными гидрогеологическими условиями - почве с малой проницаемостью, низкой водоотдачей и при неоднородном сложении грунтов. Суть метода заключается в создании устойчивого вакуума снаружи систем. Их основу составляет установка вакуумного влагопонижения с иглофильтрами.
Как понизить уровень грунтовых вод на участке - смотрите на видео:
Понижение уровня грунтовых вод обеспечивает комфортную эксплуатацию земельного участка, однако интенсивная откачка может привести к нарушению гидрогеологических условий - могут осушиться родники или просесть почва. Поэтому подобные работы должны сопровождаться анализом последствий водоотводящих мероприятий.
У практиков, столкнувшихся с проблемой высокого УГВ, возникает вопрос, как понизить уровень грунтовых вод на участке? Что для этого нужно сделать? Они начинают искать информацию и, как вы думаете, что находят? Ничего!
То есть, совершенно. Ни один источник не дает им ответ на вопрос, который они задают. А почему? А потому, что понизить уровень грунтовых вод на участке невозможно. Нет пока такой технологии, которая позволяла бы управлять в локальном масштабе .
Что же делать? Так и оставить свою землю в распоряжении стихии? Нет. Если нет возможности понизить УГВ, то есть возможность его обмануть. Каким образом? Подняв участок над грунтовыми водами.
Подъем уровня участка
И вот мы плавно переходим к первому действенному способу борьбы с высоким УГВ. Это подъем уровня участка.
Если мы в состоянии поднять участок, то дом и все строения, которые будут выстроены на новом, более высоком горизонте, будут стоять над грунтовыми водами. И относительно «нулевого уровня» дома, УГВ уже будет ниже, чем был до подъема участка.
Каким образом можно поднять участок над грунтовыми водами? Реальный ответ видится только один – подсыпка участка.
Подсыпка участка грунтом
Здесь действует простое правило – чем больше КАМАЗов с грунтом заехало на ваш участок, тем ниже становится уровень грунтовых вод.
Конечно же, предварительно вам следует провести простейшие подсчеты. Например, один КАМАЗ – это десять кубометров грунта. Каждый кубометр грунта, будучи разровнен на участке, поднимает на 10 сантиметров участок площадью 10 квадратных метров (это мы считаем без трамбовки).
Значит, чтобы поднять весь свой участок в 10 соток хотя бы на 10 сантиметров, вам придется загнать на участок как минимум 100 КАМАЗов с грунтом. А после трамбовки у вас останется подъем всего на 4-5 сантиметров (трамбовка «съедает» до 60 процентов объема грунта).
Это значит, что вам нужна грамотная планировка и локальная подсыпка участка грунтом. Стоит делать подъем участка только там, где это необходимо.
Оставьте во власти высокого УГВ полянки и газоны, огород и задний двор. Вам нужно будет приподнять над уровнем грунтовых вод пятно застройки дома (примерно 100-150 квадратных метров), пятно застройки (примерно 40-50 квадратных метров) и пятно застройки бани (примерно 20-30 квадратных метров).
Посмотрите, при таком раскладе расчеты получаются уже более оптимистичными!
Уже упомянутые выше 100 КАМАЗов с грунтом смогут поднять выбранные пятна застройки строений на 30-50 сантиметров. То есть дать почти полметра высоты над прежним уровнем участка. Можно смело строить, но прежде провести дренажные работы по отводу воды из района пятен застройки.
Иначе насыпные холмы под строениями поплывут в первую же многоводную весну. Про правильные дренажные работы на участке читайте в следующих статьях на нашем сайте.
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.
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
