Виды водопонижения в строительстве

Основные способы водопонижения грунтовых вод и их описание

Проведение работ по водопонижению грунтовых вод обеспечивает нормальное функционирование строений и сооружений, а также способствует продуктивной хозяйственной деятельности.

Если в границах участка располагаются мощные водоносные горизонты, провести водопонижение необходимо перед началом строительства. Это позволит избежать прорыва плавунов, гарантирует устойчивость дна выработки и безопасность проведения хозяйственных и строительных работ.

О том, что такое водопонижение грунтовых вод, как понизить их уровень своими силами, расскажем в статье.

Что это такое?

Водопонижение – это комплекс мероприятий, направленных на снижение вредного влияния грунтовых вод на фундаментную основу зданий и сооружений.

Данные виды работ необходимы для того, чтобы:

• исключить попадание грунтовых вод в котлованы, ямы и траншеи;
• предотвратить повышенное давление на дно строительных котлованов и не допустить прорыва грунтовых вод;
• предупредить развитие опасных процессов в грунтовых слоях;
• создать эффективную водоотводящую систему;
• гарантировать техническую безопасность при проведении любых строительных работ на участке.

В каких случаях уровень на участке необходимо понижать?

Работы по водопонижению необходимы при следующих условиях:

• нижняя линия действующего или предполагаемого фундамента будет располагаться ниже грунтовых вод или на высоте, не превышающей 0,5 м;
• подвальный этаж будет расположен на глубине более 1,5 метров в грунте, имеющем глинистую или суглинистую структуру;
• участок относится к зоне капиллярного увлажнения и при низких температурах достаточно глубоко промерзает;
• близкое расположение грунтовых вод, напор которых оказывает критическое давление на фундамент;
• излишняя заболоченность участка;
• переувлажнение участка, ведущее к появлению грязи, размыванию верхнего плодородного слоя почвы, что делает все агротехнические мероприятия малоэффективными и значительно снижает шансы на получение хорошего урожая.

Как понизить своими руками — методы

Как избавиться от лишней влаги на участке? Сделать это можно собственными силами, без вызова профессиональной бригады со спецтехникой.

Можно выделить следующие основные методы проведения работ:

1. Естественный водоотлив, включающий:
   • открытый водоотлив;
   • закрытый дренаж.
2. Принудительная откачка:
   • вакуумное водопонижение;
   • забойное водопонижение;
   • легкие иглофильтровые установки;
   • эжекторные иглофильтры;
   • глубинные насосы.
3. Снижение на стройплощадке.

Естественный водоотлив

Естественное водопонижение уровня грунтовых вод производится следующими методами:

Открытый

Данный метод представляет собой систему траншей, расположенных вдоль фундамента дома, а также в тех местах участка, где наблюдается наибольшее скопление воды. Это самый простой и экономный способ устройства дренажа.

Глубина и количество канав зависит от степени увлажненности почвы. Выкопать эффективную дренажную канаву собственными руками помогут следующие советы:

• габариты траншей должны быть: ширина — 40-50 см, высота – 60-70 см;
• уклон стенок канавы около 40 градусов;
• дно канавы должно иметь небольшой уклон, чтобы вода не застаивалась, а двигалась к водосборнику;
• стенки углубления хорошо укрепить при помощи металлических сеток, либо камней.

Закрытый дренаж

Этот метод потребует больших усилий, но такая система будет более эффективна, она позволит охватить все проблемные зоны участка, на которых наблюдается наибольшее скопление воды.

Кроме того она:

• скрыта от глаз,
• эстетична,
• не нарушает общий вид ландшафта,
• позволяет полностью использовать все пространство участка.

Для ее обустройства собственными силами необходимо определиться с количеством канав и местом их расположения.

Последовательность действий по обустройству закрытого дренажа:

1. Выкопать канавы, с учетом перепадов высоты на участке, иначе вода будет скапливаться в трубах, а не стекаться в дренажный колодец.
2. Уложить на дно траншеи геотекстиль, который послужит фильтром и не позволит забиться илом и песком перфорации дренажных труб.
3. Поверх геотекстиля засыпается гравий, на который укладываются трубы. Можно использовать обычные пластиковые трубы, перфорированные при помощи дрели. Отверстия в трубах должны быть небольшие, чтобы даже самый мелкий гравий не смог их забить.
4. Вывести концы труб к смотровым колодцам, расположенным на всех поворотах дренажного тоннеля, они необходимы для ухода за дренажной системой и для контроля за уровнем воды в разных частях участка.
5. Вывести концы труб в дренажный колодец; если участок большой дополнительным звеном между перфорированными трубами и колодцем служит магистральная труба диаметром не менее 10см.

Принудительная откачка

Принудительный отвод грунтовых вод производится следующими способами:

Вакуумная

Вакуумная система используется при сложном грунте, который обладает неоднородностью, плохой водопроницаемостью. Данный метод основан на создании устойчивого вакуума на поверхности устройств для приемки воды.

Вакуумные установки используют на открытых котлованах и закрытых вакуумных водопонижающих скважинах, которые используются при залегании грунтовых вод на глубине от 10 до 30 метров. При глубине до 5 метров используется открытый способ откачки вакуумными установками. Он более экономичный и быстрый.

С использованием легких иглофильтровых установок

При неглубоком залегании подземных водопотоков, самым эффективным и экономичным методом их понижения является установка иглофильтров по всему периметру участка или вдоль котлована.

Такая технология позволяет осушить большие площади с минимальными затратами.

Основные этапы понижающих работ с использованием легких иглофильтров:

1. Иглофильтры погружают в грунт гидравлическим способом на необходимую глубину на расстоянии 0,5-1 м друг от друга вдоль котлована.
2. Если грунт относится к глинистым и суглинистым породам, возможен монтаж иглофильтров в заранее смонтированные скважины.
3. Установленные иглофильтры подключаются к коллектору при помощи вакуумных шлангов, оборудованных герметичными креплениями.

Если необходимо произвести работы на больших глубинах используются метод установки иглофильтров в несколько ярусов либо применяются другие технологии, такие как монтаж эжекторных иглофильтров (глубина до 10 метров), бурение вакуумных скважин (10-30 метров).

С применением эжекторных фильтров

Эжекторные иглофильтры дополнительно оборудованы подъемниками, коллекторами и центробежными насосными установками.

Для установки эжекторного оборудования в заранее смонтированную скважину, используют:

• эжекторный иглофильтр;
• колонну обсадную;
• обсыпку;
• фильтр.

Понижение при помощи эжекторных иглофильтров состоит из следующих основных этапов:

1. Эжекторные установки погружаются в почву с помощью метода гидроподмыва или используют заранее подготовленные скважины, расстояние между которыми 5-15 м друг от друга.
2. Использовать скважины рекомендуется в случае, если:
   • грунт имеет плотную структуру;
   • рядом располагаются строительные или жилые объекты, проходят коммуникации;
   • есть необходимость делать песчано-гравийную обсыпку вокруг фильтров.
3. Перед монтировкой фильтра скважину промывают пока вода не станет светлой.
4. Обсыпку делают до отметки статического уровня грунтовых вод.
5. Для монтирования фильтров к трубопроводу используют штуцеры с пробковыми кранами.
6. Иглофильтры монтируют с водоносным трубопроводом при помощи шлангов.
7. Для создания трубопровода используют стальные трубы, выдерживающие давление не меньше 1,6 Мпа.
8. Составленный трубопровод необходимо предварительно продуть и промыть водной струей.
9. При подключении к напорному насосу для контроля необходим манометр.

При помощи глубинных насосов

Глубинные насосы монтируются в заранее пробуренные скважины. Это затратный метод, используемый для создания устойчивой депрессионной воронки в области строительного котлована при глубоком залегании грунтовых вод.

Последовательность действий при использовании глубинных насосов:

• Подготовка скважин вдоль котлована при помощи ударно-канатного, вращательного или шнекового оборудования (выбор типа зависит от особенностей грунта).
• Скважины укрепляются специальными колоннами, изготовленными из обсадных труб диаметром 219-325 мм.
• Затем устанавливаются фильтры (в зависимости от типа грунта используются сетчатые, щелевые или проволочные фильтрующие элементы).

Забойное

Забойное водопонижение монтируется непосредственно в забойном тоннеле, проходящем над водонасыщенным грунтом.

Оборудование для забойного понижения:

• иглофильтры;
• коллектор для водосбора;
• всасывающая труба;
• насосная установка.

1. Иглофильтрующие элементы устанавливают на глубину 2-3 метра.
2. Система может быть смонтирована на движущейся платформе, которая позволяет передвигаться по мере продвижения по забою с целью дальнейшей выработки.
3. Иглофильтры монтируются к коллектору при помощи шлангов и закрепляются герметичными креплениями.

Искусственный отвод на стройплощадке

Понижение грунтовых вод на строительной площадке проводится на начальном этапе строительства.

Выбор технологии будет зависеть от:

• типа грунта,
• рельефа,
• глубины пролегания грунтовых вод,
• экономической составляющей строительного объекта.

Способы:

1. Открытый способ предусматривает укрепление стенок котлована свайными конструкциями, проникая через которые, вода скапливается в специальных сборниках.
2. При закрытом методе на строительном участке оборудуют колодцы определенной глубины, в которых скапливаются грунтовые воды, а затем откачиваются.
3. Легкие иглофильтровые установки используют при мелкозернистом грунте для понижения на глубине до 5м. В зависимости от глубины залегания используют одноярусный или многоярусный способ монтажа оборудования.
4. Для глубины от 6 до 8 метров при низких показателях проницаемости (например, крупные фракции песка и гравия) используют вакуумные установки.
5. Для глубины 10-18м используют эжекторные иглофильтровые установки.
6. Для снижения давления водоносных горизонтов и осушения строительных котлованов на глубину до 40м используют метод скваженного водопонижения.

Все, что необходимо знать об уровне грунтовых вод, найдете в этом разделе.

Заключение

Все методы понижения преследуют цель понизить уровень грунтовых вод для успешных строительных работ или проведения любой хозяйственной деятельности.

Выбор метода зависит от:

• характера грунта,
• глубины пролегания грунтовых вод,
• площади осушаемого участка,
• экономической составляющей проекта.

Источник

Водопонижение грунтовых вод на строительных площадках.

Зачастую грунтовые воды находятся достаточно высоко, чтобы мешать рытью котлована, заливке фундамента или установке свай. В таких случаях необходимо реализовать систему мероприятий, призванных осушить участок на нужную глубину. Водопонижение грунтовых вод на строительных площадках имеет своей целью трансформацию консистенции грунта лишь на временной основе. То есть, до тех пор, пока строительство не пройдет этап гидроизоляции фундамента и не поднимется выше уровня грунтовых вод (УГВ).

Различных способов осушить грунт довольно много, к тому же они часто комбинируются. Для правильного выбора подходящей методики проводят гидрогеологическое исследование. Его цель — определить количество, качество, происхождение грунтовых вод, а также состав грунта и его фильтрационные способности. По результатам анализа полученной информации принимается решение о методике понижения УГВ в данном конкретном случае.

Классификация и методология способов водопонижения

Учитывая, что не бывает одинаковых гидрогеологических условий, способы понижения воды на строительных участках постоянно дополняются. Порой применяемая методика представляет собой систему из множества позиций. Поэтому классифицируются они по нескольким признакам.

По используемому методу

• С применением иглофильтров – колодцев из трубных секций диаметром 40-70 см, нижний сегмент которых представляет собой фильтрационное звено с режущим наконечником. С помощью этого наконечника и мощной струи иглофильтр погружается в грунт гидравлическим способом. Установки являются частью системы для понижения уровня воды на участке.
• Открытый способ предполагает защиту котлована сплошными свайными или шпунтовыми стенками, укрепляющими откосы. Шпунты не пропускают воду, позволяя просачиваться ей лишь на уровне дна, где находятся приготовленные водосборники.
• Закрытый метод заключается в бурении на территории строительного участка приемных колодцев. Затем, по мере их наполнения, вакуумным либо гравитационным способом, из этих водосборников откачивают воду, производя водопонижение котлована.
• Уплотнение грунта производится несколькими способами, еще и укрепляющими его: заморозка, цементация, битумизация, а также закачка в грунт жидкого стекла (силикатизация). Замораживание грунтовых вод – временное мероприятие, но прочие технологии дают постоянный эффект. Это — несомненный плюс, особенно при возведении крупных подземных объектов (станции метро, тоннели, паркинги и пр.). Инъекционные трубы иногда используют в качестве электродов, применяя электросиликатизацию, значительно ускоряющую и усиливающую уплотнение пород.
• Пневматическое водоотведение , называемое еще отжатием, предполагает создание высокого давления в глубине грунта. Метод позволяет отжать воду по вертикали, а также по горизонтали давлением сжатого воздуха. Основная его особенность в том, что отжим получается быстрым и эффективным, но краткосрочным.
• Электроосмотическое водопонижение заключается в погружении в грунт больших металлических стержней – катодов, анодов. Электромагнитные поля, возникающие при подаче постоянного тока, изменяют направление движения подземных потоков, что приводит к понижению уровня грунтовых вод. Кроме того, данный способ значительно повышает несущую способность грунта, а также понижает его растворимость водой. Происходит это за счет возникновения гидроксида того металла, из которого сделаны аноды, и уплотнения этими гидроксидами грунтовых пород путем диффузии.

По глубине и времени проведения работ

• Поверхностное водоотведение заключается в бурении скважин с поверхности земли вокруг котлована. Эти мероприятия приводят к образованию стабильной депрессионной воронки (участка с пониженным давлением). Теперь, при наличии пород глубже водоносного уровня, способных поглощать воду, ее не выкачивают наверх, а продавливают по скважинам вниз. При наличии подходящих гидрогеологических условий, такая схема очень эффективна для водопонижения котлована. Однако имеет серьезный недостаток – все или почти все скважины должны работать одновременно и стабильно.
• Подземное понижение УГВ предполагает бурение скважин с дна выработки. Данный способ эффективен при любых условиях, но более трудоемок и длителен.
• Комбинированный способ применяют, когда поверхностное осушение не дало нужного результата.
• Предварительное водоотведение производится до начала нулевого этапа строительства. Применяется при наличии мощных водоносных слоев с целью создания условий для начала строительных работ.
• Параллельное водопонижение на строительной площадке осуществляют одновременно с копкой котлована, траншеи.

Учитывая, что система методик так сложна и разнообразна, подробное рассмотрение здесь имеют лишь некоторые ее компоненты. Те, что являются универсальными, а также используются при реализации практически любых мероприятий данной тематики.

Технология водопонижения иглофильтрами и ее методики

Эта технология представляет собой применение системы иглофильтровых установок, смонтированных через каждые 1.5 м вокруг котлована или траншеи. Агрегаты соединяются между собой водосборным коллектором на поверхности земли. Откачка воды производится насосной установкой, оборудованной помимо основных, резервными насосами для водопонижения.

Попутно с откачкой воды из установок, понижается УГВ в близлежащих слоях благодаря дренирующим свойствам грунтовых пород. Тем самым создается так называемая депрессионная линия – новая граница УГВ.

Методика погружения иглофильтра

Для погружения иглофильтровых установок применяют два метода: с помощью предварительно пробуренных скважин, а также посредством закачиваемой в трубу воды под большим давлением (300 кПа). Нижнее звено установки – фильтрационное, которое состоит из перфорированной внешней трубы и цельной внутренней. Снизу внешней трубы имеется режущий наконечник, а также два клапана, работающие при погружении иглофильтра в землю гидравлическим методом.

Доходя до конца внешней трубы, напор воды выдавливает шаровой клапан вниз, а второй — кольцевой – вверх. При этом герметизируется технологический зазор между внешней и внутренней трубами. Затем напор, выходящий из наконечника, подмывает грунтовую породу, благодаря чему иглофильтровая установка погружается глубже. Когда же начинается отсос воды, во внутренней трубе создается разрежение, способствующее возвращению клапанов в исходное положение. Из-за того, что кольцевой клапан уходит вниз, зазор между трубами открывается, а грунтовая вода, пройдя через фильтрационное звено, попадает в нижний конец внутренней трубы.

Применение иглофильтровой системы водопонижения

На участках с песчаным грунтом использование иглофильтров дает максимальный эффект. Здесь понижение УГВ с помощью одноярусных агрегатов в средних условиях достигает 5 м . При необходимости более глубокого осушения требуется применение двухъярусных установок.

Эжекторы

Эжекторные установки для водопонижения иглофильтрами представляют собой систему с высоким давлением воды. На поверхности земли смонтирован насос с циркуляционным баком, от него идет распределительный коллектор, через который вода опускается в эжекторы.

Эжектор – это водоструйный насос, помещенный внутрь второго снизу яруса иглофильтра.

После прохода эжекторной насадки под давлением свыше 0.7 МПа, водяной столб по внутренней цельной трубе поднимается вверх, создавая вакуум в эжекторе. Благодаря этому происходит откачка грунтовой воды в циркуляционный бак, куда она попадает вместе с рабочей. А ее отвод из бака обеспечивается обычными насосами либо гравитацией.

Данный метод настолько значительно повышает эффективность мероприятий по понижению УГВ, что имеет принципиальное значение. Особенно это касается работ по осушению грунтовых пород с низкими фильтрационными свойствами.

Электроосмос

Согласно законам электрокинетики, пористые тела имеют свойство перераспределять влагу внутри себя под воздействием электрического поля. Часть объема тела, имеющая положительный заряд, отдает влагу той части, которая имеет отрицательный заряд.

Практически это происходит следующим образом: на расстоянии 1-1.5 м в сторону выработки от иглофильтровых установок, в землю помещают металлические стержни. На иглофильтры подают постоянное напряжение (отрицательный полюс), а на стержни – напряжение от положительного полюса источника тока. Под воздействием образовавшегося электрического поля влага высвобождается из близлежащей грунтовой породы, перемещаясь при этом в сторону иглофильтровых агрегатов. Такая технология повышает фильтрационные возможности грунта более чем в 20 раз.

Вакуумное водопонижение

Принцип действия данной технологии основан на создании пониженного давления (вакуума) внутри колодцев или скважин. Иглофильтровые установки часто используются, как необходимые для вакуумного водопонижения скважины. Такое понижение УГВ необходимо, когда влага не может поступать в приемник (колодец) самотеком из грунтовых пород достаточно интенсивно. Например, по причине их низкой способности пропускать влагу. Однако использование иглофильтров, как колодцев или скважин, возможно лишь при полной изоляции от атмосферного давления.

Водопонижение котлована вакуумной установкой, видео:

При необходимости осушения грунтовых пород на глубину более 20 м применяются специальные скважины диаметром 40 см, оборудованные фильтрами. Мощные насосы высокого давления производят откачку грунтовых вод из таких скважин.

Источник