4. Водоотлив и водопонижение

Перемычки, обеспечивая защиту котлована от затопления в период половодий и паводков, не обеспечивают не затопляемость котлована грунтовыми водами и атмосферными осадками. Потому, для обеспечения нормальных условий работ, в котловане постоянно ведутся работы по откачке воды из котлована.

При строительстве сооружений в котловане, отметка подошвы которого ниже уровня грунтовых вод, откачку воды ведут таким образом, чтобы УГВ был ниже отметки дна котлована на 1 – 1,5м.

Кроме осушения котлована и поддержания его в рабочем состоянии, строительное водопонижение решает задачу снижения избыточного давления воды в подстилающих водоносных грунтах. Прикрытых водоупором. Условие устойчивости водоупорного пласта описывается уравнением:

, (1)

где и - плотность грунта и воды, т/ м³;

Т – мощность водоупора, подстилающего выработку, м;

Производительность парка, определенная по формуле 1 составит: для парка первого типа емкостью 44 массива при n=45 cуток и Т=30 суток примерно 30 массивов в месяц, при тех же условиях производительность парка второго типа составит уже примерно 147 массивов в месяц.

- глубина воды в котловане, м;

- превышение пьезометрического уровня напорных вод в водоносном слое над подошвой водоупора, м.

Напор в подстилающем водоносном горизонте снижают самоизливающимися скважинами или водопонизительными установками (водостоками, водосборниками, зумпфами).

Следует различать начальный и текущий водоотлив. Начальный водоотлив осуществляют до начала строительных работ в котловане, текущий – одновременно с ними.

4.1. Начальный водоотлив.

Начальный водоотлив (Рис. 9) начинается с момента замыкания котлована. В этот момент уровень воды в котловане соответствует уровню воды в реке.

Рис. 9 Схема открытого водоотлива

1 – канава; 2 – зумпф; 3 – пониженный уровень грунтовых вод; 4 – дренажная пригрузка; 5 – водосборный коллектор; 6 – насос.

Объем воды, удаляемой при осушении котлована, складывается:

, (2)

где -первоначальный объем воды в замкнутом котловане, м³;

- приток воды в котлован соответственно через перемычку, откосы и дно котлована, м³/ч;

t – продолжительность осушения котлована, ч.

Объем приточности в котлован определяется по формулам теории фильтрации или методом аналогий. При отсутствии данных о коэффициентах фильтрации грунтов приточность воды в котлован можно оценить по ее удельным показателям на 1м² площади котлована отнесенном к напору 1м:

- при мелкозернистых песках – 0,16 м³/час;

- при среднезернистых песках – 0,24 м³/час;

- при крупнозернистых песках – 0,3 м³/час.

Через двухрядную шпунтовую перемычку с заполнением мелкозернистым песком удельный приток можно принять равным 0,005 м³/час на 1м² напорной поверхности перемычки, для ячеистой перемычки соответственно 0,02 – 0,025 м³/час. Обычно при длительности первоначального водоотлива.

Обычно при длительности первоначального водоотлива 2 – 4 недели откачивают в среднем 3 – 4 первоначальных объемов воды.

Продолжительность водоотлива определяется допустимой интенсивностью понижения уровня воды:

- первые дни: 0,5 – 0,7 м/сут в крупнозернистых и скальных грунтах, 0.3 – 0,4 м/сут в среднезернистых и 0,15 – 0,2 м/сут в мелкозернистых грунтах. По мере снижения уровня воды интенсивность понижается.

Если дно котлована подвержено воздействию напорных грунтовых вод, то одновременно с понижением производят снижение пьезометрического уровня напорных грунтовых вод до безопасного значения установками грунтового водопонижения или самоизливающимися скважинами и сохраняют этот уровень в течение всего срока строительства.