Понижение уровня грунтовых вод -более совершенный, но и более сложный метод борьбы с их притоком в выемки.
При устройстве выемок, расположенных ниже уровня грунтовых вод, необходимо осушать водонасыщенный грунт, чтобы обеспечить его разработку и предотвратить поступление грунтовых вод в котлован, траншею или подземную выработку на период выполнения в них строительных работ.Осушение грунта выполняют открытым водоотливом или искусственным понижением уровня грунтовых вод.
Рисунок-1. Схема открытого водоотлива
а-из котлована (поперечный разрез); 1-зумпф;2-всасывающая труба; 3-насос;б-из траншеи (план);1-зумпф; 2-ус; 3-всасывающая труба; 4-насос;
Водоотлив применяют при незначительном притоке воды в выемки.Осушение выемки открытым водоотливом заключается в том, что при разработке котлована в водоносном грунте подошве выемки придают небольшой уклон (рис-1) к устраиваемому в самой пониженной части приямку (зумпфу).
Приямки устраивают вне габаритов сооружений на расстоянии 3…10 м друг от друга и заглубляют ниже основания сооружения на 0,5…0,6 м. Воду из приямков откачивают поршневыми, диафрагмовыми или центробежными насосами, а затем отводят по лоткам или водоотводным канавам от выемки.
Затем разработку котлована ведут наклонными слоями с заглубленным зумпфом. При разработке траншей зумпф устраивают в специальном отсеке траншеи, называемом усом. Открытый водоотлив применяют в глинистых и песчаных пылеватых грунтах с коэффициентом фильтрации менее 1 м в сутки и отсутствии ниже дна осушаемой выемки напорных грунтовых вод.Недостаток этого метода осушения -возможность разжижения грунта и выноса его частиц фильтрующейся водой.
Понижение уровня грунтовых вод -более совершенный, но и более сложный метод борьбы с их притоком в выемки.Уровень грунтовых вод понижают путем непрерывной откачке из специальных скважин, сооружаемых в массиве грунта. Для искусственного понижения уровня грунтовых вод разработан ряд эффективных способов, основными из которых являются иглофильтровый, вакуумный, электроосмотический и открытых водопонизительных скважин.
При иглофильтровом способе искуственного понижения грунтовых вод используют иглофильтровые установки, состоящие из стальных труб с фильтрующим звеном в нижней части, водосборного колектора и самовсасывающего вихревого насоса с электродвигателем.Стальные трубы погружают в обводненный грунт по периметру котлована или вдоль траншеи (рис-2).
Рисунок-2. Схема иглофильтрового способа понижения уровня грунтовых вод
а-для котлована при одноярусном расположении иглофильтров; б-то же, при двухъярусном расположении иглофильтров; в-для траншеи; г-схема работы фильтрующего звена при погружении в грунт и в процессе откачки воды; 1- насосы; 2-кольцевой коллектор; 3-депрессионная кривая; 4-фильрующее звено; 5-фильтрационная сетка; 6-наружная труба; 7-внутренняя труба; 8-кольцевой клапан; 9-гнездо кольцевого клапана; 10-шаровой клапан; 11-ограничитель.
Фильтрующее звено состоит из наружной перфорированной и внутренней глухой труб. Наружная труба внизу имеет наконечник с шаровым и кольцевым клапаном. На поверхности земли иглофильтры присоединяют водосборным коллектором к насосной установке, обеспеченной резервными насосами. При работе насосов уровень воды в иглофильтрах понижается.
Из-за дренирующих свойств грунта от понижается и в окружающих грунтовых слоях, образуя новую границу уровня грунтовых вод, называемую депрессионной кривой. Иглофильтры погружают в грунт через буровые скважины или путем нагнетания в трубу иглофильтра воды под давлением до 0,3 МПа(гидравлическое погружение).
Поступая к наконечнику, вода опускает шаровой клапан, а кольцевой клапан, отжимаемый при этом кверху, закрывает зазор между внутренней и наружной трубами. Выходя из наконечника под давлением, струя воды размывает грунт и обеспечивает погружение иглофильтра. Когда вода всасывается из грунта через фильтровое звено, клапаны занимают обратное положение: шаровой клапан за счет разрежения поднимается а кольцевой опускается, открывая воде, профильтровавшейся в зазор между обеими трубами фильтрового звена, путь в открытый снизу конец внутренней трубы.
Применение иглофильтровых установок наиболее эффективно в чистых песках и песчано-гравелистых грунтах. Наибольшее понижение уровня грунтовых вод, достигаемое в средних условиях одним ярусом иглофильтров, составляет около 5 м. При большей глубине понижения применяют двухъярусные установки. При вакуумном способе водопонижения применяют вакуумные водопонизительные установки, из которых наиболее распространены установки с эжекторными иглофильтрами.
Установки (рис-3) используют для понижения уровня грунтовых вод в мелкозернистых грунтах (мелкозернистых и пылеватых песках, супесях, илистых и лессовых грунтах с коэффициентом фильтрации 0,02…1 м/сут), в которых применять легкие иглофильтровые установки нецелесообразно. При работе вакуумных водопонизительных установок вакуум возникает в зоне эжекторного иглофильтра.
Рисунок-3.Схема вакуумной установки
а-вакуумная установка; б-схема действия эжекторного иглофильтра; 1-центробежный насос низкого давления; 2-циркуляционый резервуар; 3-сборный лоток; 4-напорный насос; 5-напорный рукав; 6-эжекторный иглофильтр; 7-напорная вода; 8-сопло; 9-всасываемая вода; 10-обратный клапан; 11-фильтровая сетка
Фильтровое звено эжекторного иглофильтра устроено по принципу легкого иглофильтра, а надфильтровое звено состоит из наружной и внутренней трубы с эжекторной насадкой. Рабочую воду под давлением 750…800 кПа подают в кольцевое пространство между внутренней и наружной трубами и через эжекторную насадку она устремляется вверх по внутренней трубе. В результате резкого изменения скорости движения рабочей воды в насадке создается разрежение и тем самым обеспечивается подсос грунтовой воды.
Грунтовая вода смешивается с рабочей и направляется в циркуляционный бак. Из циркуляционного бака избыток воды (за счет поступления грунтовой) откачивается низконапорным насосом или сливается самотеком. В эжекторной иглофильтровой установке вакуум создается в глубине иглофильтра, что обеспечивает более интенсивный отсос воды и имеет исключительно важное значение при осушении грунтов с незначительной фильтрационной способностью.
Один ярус иглофильтров позволяет уменьшить размеры котлована или траншеи, а следовательно уменьшается и объем земляных работ.Для расширения области применения иглофильтровых установок в грунтах с коэффициентом фильтрации менее 0,05 м/сут используют явление электроосмоса.В этом случае наряду с иглофильтрами в грунт на расстоянии 0,5…1 м от иглофильтров в сторону котлована погружают стальные трубы или стержни(рис-4).
Рисунок-4. Схема водопонижения с использованием электроосмоса
1-иглофильтр(катод); 2-труба (анод); 3-коллектор; 4-токопровод;5-насос;6-генератор постоянного тока
Иглофильтры подключают к отрицательному (катод), а трубы или стержни- к положительному полюсу источника постоянного тока (анод).Электроды размещают друг относительно друга в шахматном порядке. Шаг, или расстояние анодов и катодов в своем ряду одинаков -около 0, 75…1,5 м. И аноды и катоды погружают на одну и ту же глубину.
В качестве источника электропитания применяют сварочные агрегаты или передвижные преобразователи. Мощность генератора постоянного тока определяют, исходя из того, что на 1 м² площади электроосмотической завесы необходим ток силой 0,5…1 А и напряжением 30…60 В.Под действием электрического тока воды, содержащаяся в порах грунта, освобождается и перемещается в сторону иглофильтров. За счет движения этой воды коэффициент фильтрации грунта увеличивается в 5…25 раз.
Для понижения уровня грунтовых вод на глубину 4 м и более применяют открытые (соединяющиеся с атмосферой) водопонизительные скважины.Метод применяют, когда надо осушить большие строительные площадки с сильным притоком вод (коэффициент фильтрации более 2 м/сут).
Для сооружения скважин -колодцев на территории строительной площадки пробуривают скважины, которые оборудуют фильтровой колоной, включающей фильтр, отстойник и надфильтровые трубы. Внутрь фильтровой колоны опускают высоконапорный специальный скважинный насос, которым и откачивают воду. Водопонизительные скважины просты в устройстве и надежны в эксплуатации.
***** РЕКОМЕНДУЕМ выполнить перепост статьи в соцсетях!(или УГВ) может принести немало хлопот как во время строительства, так и представлять опасность для уже готовых строений.
Обязательно нужно произвести понижение уровня грунтовых вод в саду и городе, поскольку участок станет заболоченным и непригодным для выращивания культурных растений. При залегании уровня грунтовых вод в полуметре от поверхности грунта в обязательном порядке нужно организовать искусственный водоотвод на участке. Для решения данной задачи существует много способов.
Применение труб и траншей
Снижение уровня грунтовых вод можно достичь при помощи дренажной системы. В этом случае применяют известный в гидродинамике способ. При укладке коллектора из перфорированных труб на заданной глубине заводненного грунта водный слой всасывается трубой путем образования вогнутой воронки в поперечном сечении трубы. Таким образом, получается осушенная зона грунта на участке. Можно применять специальные гончарные трубы с отверстиями или асбестоцементные. В асбестоцементных трубах необходимо создать поперечные пропилы, ширина которых составит 1-2 мм, а длина — 3-5 см с выдержкой шага в 20-25 см. Пропилы можно сделать при помощи дрели и электролобзика. Для начала дрелью с маленьким сверлом высверливаются отверстия, в которые потом можно будет пройти полотном от электролобзика.
Самый дешевый способ снизить уровень воды — выкопать по всему участку или вокруг дома траншеи с уклоном грунта в направлении водосброса. Уклон позволит воде естественным способом уходить с участка. В середину траншей стоит плотно уложить вязанки хвороста, обмазанные пластичной глиной. Но лучше траншею засыпать крупным строительным мусором, битым кирпичом, бетоном, крупными камнями.
Вернуться к оглавлению
Водосборные пруды и бассейны
Понизить уровень грунтовых вод можно посредством создания прудов в центре или по краям участка в зависимости от рельефа местности. Этот способ требует минимального вложения средств, но для повышения эффекта, нужно создать комплекс прудов в сочетании с дополнительными водосборными бассейнами. При наличии лишней влаги у основания дома или в погребе правильно бассейн-водосборник сделать в палисаднике. Организовывать его целесообразнее вблизи подвала, чтобы быстро снизить уровень грунтовых и осадочных вод, а также отвести их от фундаментной части строений. Форма бассейна может быть различной. Накопление грунтовых вод производится через дренажный колодец. Уровень собранной воды регулируется путем установки трубы с боковой части пруда, которая ведет в овраг или канаву.
Для самотека воды трубу нужно уложить с небольшим понижением — уклоном в сторону оврага. В этом случае лучше использовать ПВХ трубу с большим диаметром, так как через нее будет проходить больший объем воды и она будет меньше забиваться. Но, чтобы защититься от значительного количества опавших листьев и другого мусора, который может засорить трубу, в основании трубы (со стороны пруда) можно прикрепить металлическую сетку с небольшой ячейкой или попросту одеть дуршлаг. Дно пруда необходимо устелить бетонными плитами. Для удешевления мероприятия можно использовать глину. Размятую с водой глину укладывают слоем в 15 см и тщательно утрамбовывают. После высыхания первого слоя повторяют процедуру дважды. Края бассейна тоже необходимо укрепить глиной с расчетом 15-20 см от края уровня воды. На верхний слой глины засыпают щебень и утрамбовывают его. Последний слой состоит из мелкого гравия или песка толщиной 5-8 см.
Подбор методов водоотлива и снижения уровня грунтовых вод реализуется в основном исходя из учета состава грунта и насыщенности притока грунтовых вод. При возведении подземной части строения при водонасыщенных грунтах применяют открытое водопонижение. Этот способ прост и экономичен, но он эффективен в грунтах, где приток воды составляет меньше 10-12 м 3 /ч. Откачка грунтовых вод производится насосом из водосборников размером 1×1 м. Для быстроты применения водосборником может являться обычная выкопанная яма, а для повышения надежности им должна быть резервная насосная система. Минусом в этой системе является то, что в мелкозернистых грунтах открытый водоотвод приведет к осыпанию откосов траншей и котлована, а также к разрыхлению почвы в основании зданий.
Вернуться к оглавлению
Водопонижение иглофильтрами
Снижения уровня грунтовых вод можно добиться при помощи иглофильтровых установок, состоящих из металлических труб с фильтрующим блоком в нижней части конструкции, электродвигателя, самовсасывающего вихревого насоса и водосборного коллектора. Установка иглофильтра заключается в погружении металлических труб в грунт участка вдоль траншеи или по периметру котлована. Фильтрующий блок состоит из внутренней цельной и наружной перфорированной трубы. Нижняя часть наружной трубы имеет наконечник из шаровых и кольцевых клапанов. На поверхности грунта иглофильтры прикрепляют к водосборному коллектору, а затем к насосной установке. Иглофильтры устанавливают в землю гидравлическим погружением, путем подачи в него воды под давлением в 0,3 МПа. Выходя под давлением из наконечника фильтрующего блока, напор воды размывает почву вокруг себя и позволяет погрузить иглофильтр вглубь.
Применение иглофильтров очень эффективно в песчано-гравистых грунтах. При использовании одного яруса иглофильтров можно снизить уровень грунтовых вод до 5 м. Для увеличения уровня осушения почвы стоит применять многоярусную систему. Также иглофильтры можно погружать в грунт путем бурения скважин спецтехникой. Для повышения надежности установки можно сделать резервную систему насосов.
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
Грунтовые воды могут мешать производству строительных работ или пагубно сказываться на эксплуатации автодорог и аэродромов. Такие воды следует полностью отводить в сторону или понижать их уровни, т. е. осуществлять водопонижение. Полный отвод грунтовых вод из водоносного слоя осуществлять очень трудно. Поэтому борьбу с грунтовыми водами практически чаще всего ведут путем понижения их уровней.
Основные положения по водопонижению
- 1. Водопонижение во времени. Уровни грунтовых вод можно, а подчас и необходимо, понижать в период производства строительных работ, например при отрывке глубоких дорожных выемок или котлованов для дорожных или аэродромных сооружений; такое водопонижение получило название строительного водопонижения. Водопонижение, которое осуществляется практически в течение всего времени после окончания строительства, т. е. и в период эксплуатации сооружений, называется дренажем. Это обеспечивает сохранение уровней грунтовых вод постоянно в пониженном состоянии.
- 2. Способы водопонижения. Уровни грунтовых вод можно понижать: 1) самотеком воды; 2) путем принудительной откачки.
- 3. Пути отвода грунтовых вод. Понижение уровней грунтовых вод дренажами осуществляют путем отвода вод как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении.
- 4. Виды дренажных устройств. Дренажные сооружения по своим конструкциям разделяются на открытые и закрытые.
- 5. Размещение дренажей по отношению к земляному полотну и на территориях аэродромов бывает различным, что связано с рельефом и геологическим строением местности, характером и направлением движения грунтовых вод.
Самотек грунтовой воды всецело зависит от рельефа местности. Водоносный слой может быть частично прорезан дренажными канавами («висячие» канавы). Вода получает возможность стекать вниз по склонам, что приводит к снижению уровней в пределах депрессион-ных понижений. Открытый сток воды используют на участках дорог, проходящих по заболоченной местности. Для этого на придорожной территории отрывают несколько дренажных канав. Расстояние между ними устанавливают меньше двух радиусов депрессионных понижений (см. рис. 50). Вода поступает в канавы, течет по ним самотеком и сбрасывается в какие-либо понижения рельефа. Уровень грунтовых вод между канавами, т. е. под земляным полотном, существенно снижается, что позволяет надежно эксплуатировать дороги.
Принудительную откачку воды применяют при проходке глубоких дорожных выемок и котлованов под сооружения. Воду из специально отрытых колодцев (или пробуренных скважин) откачивают насосами. Такую откачку прекращают после устройства дренажных сооружений, которые надежно отводят воду из отрытых выемок. В дорожном строительстве принудительную откачку воды используют не часто.
Горизонтальное и вертикальное снижение уровней. На рис. 51 показаны дренажные сооружения (откосные, подкюветные, головные),
![](https://i2.wp.com/studref.com/im/32/5138/925812-79.jpg)
![](https://i0.wp.com/studref.com/im/32/5138/925812-80.jpg)
![](https://i0.wp.com/studref.com/im/32/5138/925812-81.jpg)
Рис. 51.
а - осушение территорий с помощью открытых висячих дренажных канав (2) б - откосный дренаж; в - подкюветный дренаж; г - головной дренаж против подтопления участка дороги;
3-5 - дренажи
![](https://i1.wp.com/studref.com/im/32/5138/925812-83.jpg)
Рис. 52.
о - дорога в плане; б- разрез участка дороги; 7 -буровые скважины; 2- первый водоупор;
3 - второй водоупор
которые снижают уровни путем горизонтального отвода грунтовых вод. Рис. 52 дает представление о понижении уровня грунтовой воды за счет сброса ее по вертикали в глубину грунтового массива. Такой способ водопонижения возможен, когда под первым водоупором залегает межпластовая безнапорная вода и этот водоносный слой не заполнен полностью водой. Для сброса в глубину используют буровые скважины, прорезающие первый водоупор до второго водоносного слоя. Такие скважины заполняют фильтрующим материалом (гравий, щебень, крупный песок), а устье скважин тампонируют глиной так, чтобы в скважины не попадала вода с глинистыми частицами, которые могут забить фильтр и вывести скважину из строя.
Закрытые дренажные устройства. Устраивать в районе дорог дренажи в виде канав (траншей) с открытым самотеком воды не всегда возможно и целесообразно. На дорогах и особенно на аэродромах наиболее часто уровни грунтовых вод понижают закрытым способом. Типичным для этих целей является закрытая дренажная траншея. На
Рис. 53. Закрытая дренажная траншея:
/-глиняный замок; 2 - фильтрующий материал; 3- потоки грунтовой воды; 4 -дренажная
рис. 53 показана такая траншея (в разрезе). На дно траншеи укладывают трубу с прорезями, для того чтобы в нее поступала грунтовая вода и самотеком уходила в отведенное место. Это обеспечивает понижение уровня грунтовой воды по обе стороны траншеи. Траншею до высоты нормального уровня засыпают фильтрующим материалом (щебень, крупный песок и др.). Выше этого уровня траншею заполняют глиной, чтобы в нее не поступали загрязненные поверхностные воды, которые могут «заплыть» в фильтр. Такие закрытые траншеи успешно работают 30-40 лет, после чего они нуждаются в реконструкции.
Для автомобильных дорог, проходящих на склонах рельефа, устраивают откосный дренаж. Выше дороги закладывают закрытую траншею, которая работает по принципу головного дренажа, который перехватывает грунтовый поток.
Подкюветный дренаж сооружают для понижения уровня грунтовых вод, которые подтапливают основание автодороги и тем самым ослабляют прочность земляных насыпей. С двух сторон вдоль дороги закладывают закрытые дренажные траншеи, которые снижают уровень грунтовых вод под дорогой на расчетную величину.
Автомобильные дороги в сельской местности часто пересекают участки полей, которые подвергаются интенсивному орошению. Многолетнее орошение может приводить к повышению уровней грунтовых вод (до глубины 1-2 м от поверхности земли). Проходящие рядом дороги попадают в условия подтопления. От подтопления можно защититься, если между дорогой и орошаемым полем заложить головной дренаж.
Водопонижение на территориях аэродромов имеет свою специфику и отличается от подобных работ на дорогах. Основное отличие заключается в следующем:
- 1) водопонижение уровней грунтовых вод осуществляют по всей площади аэродрома;
- 2) дренажные сооружения строят до планировки земли на поверхности аэродрома и укладки дорожных одежд;
- 3) дренажи, канавы для отвода поверхностных вод, осушители летных полос и другие виды водоотводов должны находиться в тесном взаимодействии.
На территориях аэродромов уровень грунтовых вод должен быть обязательно снижен. Самый высокий сезонный уровень грунтовых вод не должен сказываться на устойчивости грунтов оснований и аэродромных одежд. Снижение уровней при потоках грунтовых вод достигается головными дренажами, а при площадном подтоплении - систематическим дренажем, который представляет собой систему взаимосвязанных закрытых дренажных траншей. Они перекрывают всю территорию аэродромов и по ним вода уходит самотеком.
Основной источник повышения уровня грунтовых вод (УГВ) на участке - атмосферные осадки, объем которых в весенний период резко возрастает из-за талого снега. Влияние имеет не только объем осадков, но и рельеф местности, особенности строения водоупорных пластов, которые не повторяют поверхности почвы, а наоборот, образуют множество неровностей и впадин.
Вода естественным образом проходит сквозь верхний слой почвы, достигает первого водоупорного пласта (глины) и по нему стекает в нижнюю точку, образуя участки высокой влажности.
Грунтовые воды поднимаются высоко в том случае, когда объем поступаемой воды превышает пропускную способность брешей: затапливаются верхние водоносные слои, закупориваются проходимые участки грунта.
Переувлажненный грунт представляет серьезную угрозу фундаментам зданий:
Опорная стойкость слоев почвы, подверженных сильной водной эрозии, резко ухудшается, появляются плавуны и просадки, пучение становится неравномерным.
Из намокшего бетона постепенно вымываются соединения кальция, придающие ему прочность.
Повышенная влажность - идеальное условие для развития плесени и мха, что порождает биологическую эрозию бетонных массивов.
Не менее опасно застойное намокание грунта для плодородного слоя почвы, ведь питательные вещества усиленно растворяются и вымываются из него, чернозем уплотняется. Страдают от сильного намокания и гниют корни деревьев.
Симптоматическое лечение: откачка, дренаж, отвод воды.
Откачка грунтовых вод
Грунтовые воды, которые скапливается в технических полостях: подвалах, колодцах, сливных ямах, можно удалить с участка при помощи дренажного насоса.
Мощность дренажного насоса необходимо подбирать из расчета 0,5–1,3 м3 с одного квадратного метра площади дренируемого участка. Это значит, что из подвала дома в 100 м2 придется откачать от 50 до 130 м3 воды при условии отсутствия прибывающей влаги.
Поверхностный дренаж
Реализуется открытой траншеей глубиной до 1,5 метров, задача которой - преодолеть складки водоупорного слоя и направить воду в сторону естественного уклона почвы. Дренировать таким образом можно очень масштабные территории, вплоть до нескольких кварталов коттеджного поселка, поэтому часто хозяева участков объединяются и нанимают технику для рытья траншей.
Как бороться с грунтовыми водами на участке
Мелиоративные мероприятия
Обычно подверженные затоплению участки расположены на окраине населенных пунктов в природных низинах и складках местности. В этих случаях вода стекает по естественному уклону, а траншея направляется в сторону нижней точки и имеет постоянную глубину.
В случаях, когда до границы населенного пункта далеко или ландшафт местности исключает сброс воды в низину, используют такую же дренажную канаву, но уже имеющую искусственный уклон. По ней вода отводится из перенасыщенного влагой района в менее насыщенный, где впитывается в почву по мере течения.
Такие мероприятия невозможно выполнить без геодезического нивелирования, также требуются геологические изыскания для извлечения подробной топографии водоупорного слоя. Добавьте сюда затраты на механизированные земельные работы и устройство проходов траншеи под дорогами.
Устройство такой траншеи позволит осушить до сотни участков и еще столько же сможет подвести свой дренаж к общей системе сброса. Так что если поделить расходы на общее количество участников, то сумма будет вполне подъемной. Бюджет можно урезать, если выполнять земляные работы вручную, например, силами членов дачного кооператива.
Такие мероприятия дают только общее улучшение геологической обстановки, локальные затопления придется устранять дополнительными мерами.
Как предотвратить накопление грунтовых вод в подвале
Постройки своей массой, пусть и незначительно, но просаживают водоупорные пласты, из-за чего образуется впадина, в которую стекается вода с прилегающей территории. И даже если почва остается относительно сухой, осадки стекаются к зданию вместо равномерной инфильтрации в почве.
Существует два основных метода защиты фундамента от намокания.
Надежная гидроизоляции основания зданий
На этапе строительства применяется оклеечная или обмазочная внешняя гидроизоляция. Ее можно провести и на построенном объекте, попеременно обкопав весь периметр траншеей шириной около 1 метра. Это целесообразно, если есть необходимость в укреплении фундамента здания. Для строений без цокольного этажа такая мера остается единственно возможной.
Как бороться с грунтовыми водами на участке
Если в здании есть подвал и доступ к внутренним стенам фундамента, применяется метод инъекционной гидроизоляции. Он заключается в перфорации массива стены без нарушения ее основных технических качеств. В изготовленные шпуры заливают состав проникающего действия. Гидрофобизатор кристаллизуется в порах и почти полностью устраняет способность бетона поглощать воду.
Отвод грунтовых вод от здания с помощью глубинного дренажа
По периметру здания закапываются перфорированные дренажные трубы, в местах соединения которых устанавливаются смотровые или технические колодцы. Вокруг элементов дренажной системы укладывается выстилка из гигроскопичного материала - щебня или керамзита. Вода, просачиваясь в отверстия труб, поступает по ним к колодцам, затем по трубам большего диаметра в коллектор и центральный водосток. Отвод осуществляется в дренажную траншею, вода также может быть равномерно сброшена на сухой участок почвы.
Как бороться с грунтовыми водами на участке
Вторичные меры отвода воды от фундамента - поверхностный дренаж защищенными лотками и устройство отмостки.
Оба этих метода целесообразно применять не только для фундамента зданий, но и для всего участка в целом. Защита скважин и колодцев от грунтовой воды
Грунтовые воды, кроме того, что способны нанести урон трубам и бетонным кольцам, могут существенно влиять на качество скважинной и колодезной питьевой воды. В грунтовой воде содержится большое количество растворенных активных веществ, способных на порядок ускорить скорость корродирования металла, а также мелких илистых и механических примесей, сильно загрязняющих воду.
Существует целый комплекс мер, который позволяет сохранить чистоту воды и продлить срок эксплуатации оборудования:
Скважины защищают кессонами и кондукторами. Их монтируют на глубину нижней границы водоупорного слоя, чем преграждают путь грунтовой воде.
В ряде случаев помогает копка в непосредственной близости аккумулирующего колодца для сбора и откачки грунтовых вод. За счет этого можно осушить близлежащий участок и получить дополнительный источник технической воды.
Также вокруг колодца можно устроить защитный замок. Простая насыпка купола из утрамбованной глины отведет от колодца верховодку и грунтовые воды с прилегающей территории.
Как бороться с грунтовыми водами на участке
Устранение проблем, связанных с размоканием почвы
После обильного увлажнения почва теряет плодородность, ее структура нарушается. На такие участки категорически запрещается вносить минеральные удобрения, а дозировку органических следует увеличить до 5–7 кг на 1 м2 в год. Полностью восстановить плодородный слой удастся лишь за 3–4 года. При этом нужно обрабатывать почву химическими веществами, блокирующими развитие вредной микрофлоры, поступающей с удобрениями.
Структура почвы восстанавливается рыхлением два раза в год, засеиванием участка растениями с мочковатой корневой системой. Например, можно на одно лето засеять участок гибридными сортами пшеницы или ржи, выведенными специально для орошаемых полей, это также ускорит процесс восстановления плодородности.
Похожие статьи