Водопонижение уровня грунтовых вод

Обеспечение устойчивости земляных сооружений.

Сущность мероприятий этого вида заключается в создании конструкций, воспринимающих боковое давление грунта при устройстве выработок и предотвращающих обрушение их стенок в случае нулевых значений коэффициента откоса (выработку с вертикальными стенками). Эти конструкции не исключают поступления в выработку грунтовых вод, поэтому могут применяться только в сухих и слабофильтрующих грунтах с достаточной для проектируемого сооружения несущей способностью.
При отрывке траншей и узких котлованов небольшой глубины наиболее широко используются наклонные крепления в виде щитов с специальными распорками. При глубине выработок до 3 м применяются инвентарные крепления, у которых сплошные или сквозные (с прозорами) деревянные щиты прижимаются к стенкам с помощью раздвижных винтовых распорок и стоек из труб диаметром 50 - 60 мм. Такие щиты используют при устройстве выработок в сухих грунтах и при наличии водо-притока в выработку независимо от ее глубины. При глубине выработки до 6 м инвентарное крепление устанавливается в два яруса. В таких случаях элементы нижнего яруса проверяются на прочность (а распорки и на продольный изгиб) исходя из фактической схемы загружения. При глубине выработки более 6 м конструкция, и сечение элементов крепления определяются специальным проектом, разработанным применительно к конкретным условиям. Если ширина котлованов большая, то для восприятия сжимающих усилий вместо распорок ставят подкосы или анкеры.

Водопонижение уровня грунтовых вод.

Строительное водопонижение – искусственное понижение уровня грунтовых вод (УГВ) для создания более благоприятных и безопасных условий ведения горно-строительных работ. Под этим определением понимается отвод воды или ее удержание на расстоянии от места производства работ.

Расположение сооружений в котлованах, отметка дна которых располагается ниже уровня грунтовых вод, приводит к необходимости применения строительного водопонижения. Работы по водопонижению имеют своей целью либо понижение естественного уровня грунтовых вод, либо отвод поступающей в котлован воды различными способами, обеспечивающие его защиту от затопления.

Способы водопонижения.В зависимости от места, где будет осуществляться водопонижение, выделяют три способа: поверхностный, подземный и комбинированный.

При поверхностном способе водопонижения необходимое оборудование закладывается с поверхности земли, при подземном способе – из подземных выработок, а при комбинированном – с поверхности земли и з подземных выработок.

Поверхностный способ водопонижения получил самое большое распространение. Суть его заключается в том, что подземную воду откачивают из водопонижающих скважин, пробуренных с земной поверхности вокруг предусматриваемого контура горной выработки, что бы к началу горных работ на участке водопонижения образовалась стойкая депрессионная воронка. Этот способ благодаря оперативности и практичности является достаточно эффективным и менее трудоемким в сравнении с подземным.

При подземном способе скважины бурят из забоя шахтного ствола либо из горных выработок, проведенных раньше либо специально для этой цели. Подземный способ эффективнее и лучше при всех гидрогеологических условиях, но отличается большой трудозатратностью подготовки, продолжительностью осуществления дренажных работ и необходимостью длительного поддержания горных выработок.

При комбинированном (комплексном) способе скважины бурят не только лишь с земной поверхности, но и из забоя ствола шахты либо другой подземной выработки, т.е. это способ являет собой сочетание двух предыдущих. При всем этом часть подземной воды из дренирующих водоносных горизонтов откачивают на земную поверхность с помощью скважин, а другая часть поступает в подземные дренажные выработки. Комплексную схему используют, обычно, в тех ситуациях, когда при применении поверхностной схемы остаются обводненные зоны, не поддающиеся осушению с поверхности.

Подземный и комбинированный способы чаще всего применяются в горной отрасли, так же их используют при строительстве линий метрополитенов.

Поверхностный способ может применяться при защите от обводнения как открытых, так и подземных выработок и осуществляется с помощью насосов, скважин с погружными насосами, эжекторных или легких иглофильтровых установок. Поверхностный способ водопонижение может быть открытым и закрытым.

Открытый способ водопонижения. Сами котлованы при этом могут иметь либо наклонные, либо вертикально закрепленные откосы. При защите откосов сплошными шпунтовыми, свайными стенками или стеной в грунте грунтовая вода может поступать в котлован только через его основание, где собирается в специально устроенных водосборниках, с которых с помощью необходимого оборудования откачивается.

При закрытом способе водопонижения вода откачивается из приемных колодцев, в результате чего происходит понижение УГВ вокруг котлована и уменьшение притока в котлован грунтовой воды.

Если приток осуществляется под действием напора грунтовых вод, и вода поступает в приемные колодцы под действием сил гравитации, то такой метод удаления воды называется гравитационным. Методы, при которых удаление воды из грунта производится при помощи дополнительного понижения давления, называются вакуумными. В мелкозернистых водопроницаемых грунтах движение грунтовой воды может быть усилено созданием постоянного электрического ток магнитного поля. Такой метод называется электроосмотическим.

В тяжелых грунтовых условиях (например, сильноводопроницаемые грунты) для защиты котлована от грунтовых вод применяется ограждение его со всех сторон водонепроницаемыми стенками и устройство днища.

Изоляция котлована может осуществляться устройством стенок-прорезей, буровых скважин и стенок, шпунтовых или инъекционных стенок. Для придания водонепроницаемости дну котлована может применяться способ подводного бетонирования. В особых случаях, особенно при водопонижении в шахтах и при сооружении туннелей, для защиты котлованов применяется метод замораживания грунта. В этом случае для защиты котлована от поступления грунтовых вод сооружается стенка из мерзлого грунта.