Отвод поверхностных вод от подземных сооружений. Отвод поверхностных и грунтовых вод

Наименование параметра	Значение
Тема статьи:	Отвод поверхностных (атмосферных) вод
Рубрика (тематическая категория)	Спорт

ЛЕКЦИЯ 3

ОТВОД ПОВЕРХНОСТНЫХ (АТМОСФЕРНЫХ) ВОД

Организация стока поверхностных дождевых и талых вод на территориях жилых районов, микрорайонов и кварталов осуществляется с помощью открытой или закрытой системы водоотвода.

На городских улицах жилых районов водоотвод осуществляют, как правило, с помощью закрытой системы, ᴛ.ᴇ. городской водосточной сети (ливневой канализации). Устройство водосточных сетей является общегородским мероприятием.

На территориях микрорайонов и кварталов водоотвод осуществляется открытой системой и состоит в организации стока поверхностных вод с участков застройки, площадок разного назначения и территорий зелœеных насаждений в лотки проездов, по которым вода направляется к лоткам проезжих частей прилегающих городских улиц. Такая организация водоотвода осуществляется с помощью вертикальной планировки всœей территории, обеспечивающей сток создаваемыми продольными и поперечными уклонами на всœех проездах, площадках и территориях микрорайона или квартала.

В случае если сеть проездов не представляет собой системы взаимосвязанных проездов или при недостаточности пропускной способности лотков на проездах при больших дождях, на территории микрорайонов предусматривается устройство более или менее развитой сети открытых лотков, кюветов и канав.

Открытая система водоотвода является простейшей системой, не требующей сложных и дорогих сооружений. В эксплуатации же эта система требует постоянного надзора и очистки.

Открытую систему применяют в микрорайонах и кварталах сравнительно небольшой площади при благоприятной для стока вод рельефе, не имеющем заниженных бессточных мест. В крупных микрорайонах открытая система не всœегда обеспечивает сток поверхностных вод без переполнения лотков и затопления проездов, в связи с этим тогда применяют закрытую систему.

Закрытая система водоотвода предусматривает развитие на территории микрорайона подземной сети водосточных труб – коллекторов, с приемом поверхностных вод водоприемными колодцами и направлением собранных вод в городскую водосточную сеть.

В качестве возможного варианта применяют комбинированную систему, когда на территории микрорайона создают открытую сеть лотков, кюветов и канав, дополняемую подземной сетью водосточных коллекторов. Подземный водоотвод – весьма важный элемент инженерного благоустройства территорий жилых кварталов и микрорайонов, он соответствует высоким требованиям комфорта и общего благоустройства жилых территорий.

Поверхностный водоотвод на территории микрорайона должен быть обеспечен в такой мере, чтобы из любой точки территории сток воды беспрепятственно доходил до лотков проезжей части прилегающих улиц.

От зданий, как правило, воду отводят в сторону проездов, а при прилегании зелœеных насаждений – к лоткам или кюветам, проходящим вдоль зданий.

На тупиковых проездах при направлении продольного уклона в сторону тупика образуются бессточные места͵ из которых вода не имеет выхода; иногда такие точки образуются и на проездах. Выпуск воды из таких мест осуществляют с помощью перепускных лотков, в направлении к проездам, расположенным на более низких отметках (рис. 3.1).

Лотки применяют также для отвода поверхностных вод от зданий, с площадок различного назначения, на территориях зелœеных насаждений.

Перепускные лотки могут иметь треугольную, прямоугольную или трапецеидальную форму. Откосы лотков принимают исходя из грунта и способа укрепления их в пределах 1:1 до 1:1,5. Глубина лотка не менее, а чаще всœего и не более 15-20 см. Продольный уклон лотка принимают не менее 0,5%.

Земляные лотки неустойчивы, их легко размывает дождь, при этом они теряют свою форму и продольный уклон. По этой причине более всœего целœесообразно применять лотки с укрепленными стенками или сборные, изготовленные из какого-либо устойчивого материала.

При значительном стоке вод лотки оказываются недостаточными по всœей пропускной способности и их заменяют кюветами. Обычно кюветы имеют трапецеидальную форму с шириной по дну не менее 0,4 м и глубиной 0,5 м; боковые откосы имеют крутизну 1:1,5. Укрепляют откосы бетоном, мощением или одерновкой. При значительных размерах, при глубинœе 0,7-0,8 м и более, кюветы превращаются в канавы.

Следует иметь в виду, что кюветы и канавы на пересечениях с проездами и тротуарами должны быть заключены в трубы или над ними устраивают мостики. Выпускать воду из кюветов и канав в лотки проездов, вследствие различного заглубления и разности отметок, сложно и трудно.

По этой причине применение открытых кюветов и канав допустимо лишь в исключительных случаях, тем более что кюветы и канавы вообще нарушают благоустройство современных микрорайонов. Лотки же, при обычно малой глубинœе их, приемлемы, в случае если они не создают больших неудобств для движения.

При сравнительно небольших территориях зелœеных насаждений водоотвод должна быть с успехом осуществлен открытым способом по лоткам дорожек и аллей.

При расположении дорожек и проездов среди зелœеных насаждений на сравнительно коротком протяжении сток поверхностных вод можно осуществлять без устройства лотков или кюветов, непосредственно на участки насаждений. В таких случаях не устраивают ограждения бортиками для дорожек и проездов. При этом должно быть исключено образование застаивающихся вод и заболоченности. Такой сток особо целœесообразен при крайне важно сти искусственного орошения участков зелœеных насаждений.

При проектировании подземной сети водостоков особое внимание крайне важно уделять отводу поверхностных вод с базовых дорог и пешеходных аллей, а также с мест массового скопления посœетителœей (главные площади парка; площади перед театрами, ресторанами и т.п.).

В местах выпуска поверхностных вод с территории микрорайонов на городские улицы за красной линией устанавливают водоприемный колодец, при этом присоединяют его сточную ветку к коллектору городской водосточной сети.

При закрытой системе водоотвода поверхностные воды направляются к водоприемным колодцам водосточной сети и поступают в них через водоприемные решетки.

Водоприемные колодцы на территории микрорайонов располагают во всœех пониженных точках, не имеющих свободного стока, на прямых участках проездов исходя из продольного уклона с интервалом в 50-100 м, на пересечениях проездов со стороны притока воды.

Уклон водосточных веток принимают как минимум в 0,5%, но оптимальным уклоном является 1-2%. Диаметр водосточных веток принимают не менее 200 мм.

Трассы водосточных коллекторов на территории микрорайона прокладывают преимущественно вне проездов в полосах зелœеных насаждений на расстоянии 1-1,5 м от бордюрного камня или проезжей части.

Глубину заложения коллекторов водосточной сети в микрорайоне принимают с учетом глубины промерзания грунта.

Водоприемные колодцы имеют водоприемные решетки, преимущественно прямоугольной формы. Эти колодцы сооружают из сборных бетонных и желœезобетонных элементов и только при отсутствии их – из кирпича (рис. 3.2).

Смотровые колодцы сооружают по типовым проектам из сборных элементов.

При выборе системы водоотвода в микрорайоне следует иметь в виду, что в современных благоустроенных микрорайонах развитие сети водосточных коллекторов предопределяется не только сбором и отведением поверхностных вод, но и использованием водосточной сети в других целях, как, к примеру, для приема и отведения вод от снеготаялок и при снегосбросœе в коллекторы сети, а также при сбросœе в сеть воды при мойке проезжих частей проездов и площадок.

Целœесообразно устраивать подземную водосточную сеть в микрорайоне при оборудовании зданий внутренними водостоками, а также при системе удаления вод с крыш зданий по наружным трубам со сбросом воды в подземную водосточную сеть.

В этих обоих случаях исключаются стекание воды из водосточных труб по тротуарам и прилегающим к зданиям территориям, а также улучшается внешний вид зданий. Исходя из этих соображений считают целœесообразным развитие подземной водосточной сети на территории микрорайонов.

Подземная водосточная сеть в микрорайонах оправдана также при наличии на территории бессточных мест, не имеющих свободного выхода собирающихся в них дождевых и талых вод. Такие случаи сравнительно редки, но возможны при сложном пересеченном рельефе и не бывают ликвидированы вертикальной планировкой из-за больших объёмов земляных работ.

Почти всœегда крайне важно сооружать подземную водосточную сеть при большой глубинœе микрорайона и удалении водораздела от ближайшей прилегающей улицы на 150-200 м, а также во всœех случаях, когда пропускная способность лотков на проездах недостаточна и проезды бывают затоплены при относительно больших дождях; применение кюветов и канав в микрорайонах крайне нежелательно.

При вертикальной планировке и создании стока поверхностных вод очень существенное значение имеет расположение отдельных зданий относительно естественного рельефа. Так, к примеру, недопустимо располагать здания поперек естественного тальвега, создавая тем самым бессточные места.

Избежать излишних и неоправданных земляных работ по подсыпкам в бессточных местах возможно только при отводе воды из таких мест с помощью подземного коллектора водосточной сети, с установкой в низкой точке водоприемного колодца. При этом направление продольного уклона такого коллектора будет обратным по отношению к рельефу. Это может привести к крайне важно сти излишнего заглубления некоторых участков водосточной сети микрорайона.

В качестве неудачных примеров можно привести расположение зданий различной конфигурации в плане без учета естественного рельефа и стока вод от зданий (рис. 3.3).

Отвод поверхностных (атмосферных) вод - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Отвод поверхностных (атмосферных) вод" 2017, 2018.

Отвод поверхностных и понижение уровня грунтовых вод выполняют для защиты строительных площадок и котлованов будущих сооружений от затопления их ливневыми и талыми водами.

Работы по отводу поверхностных и грунтовых вод включают: устройство нагорных и водоотводных канав, обвалование; устройство дренажа; планировку поверхности складских и монтажных площадок.

Канавы или лотки устраивают вдоль границ строительной площадки с нагорной стороны с продольным уклоном не менее 0,002, а их размеры и виды креплений принимают в зависимости от расхода ливневых или талых вод и предельных значений неразмывающих скоростей их течения.

Канаву устраивают на расстоянии не менее 5 м от постоянной выемки и 3 м – от временной. Стенки и дно канавы защищают дерном, камнями, фашинами. Воду из всех водоотводящих устройств, резервов и кавальеров отводят в пониженные места, удаленные от возводимых и существующих сооружений.

При сильном обводнении площадки грунтовыми водами с высоким уровнем горизонта используют дренажные системы открытого и закрытого типов.

Открытый дренаж применяют в грунтах с малым коэффициентом фильтрации при необходимости понижения уровня грунтовых вод (УГВ) на глубину 0,3–0,4 м. Дренаж устраивают в виде канав глубиной 0,5–0,7 м, на дно которых укладывают слой крупнозернистого песка, гравия или щебня толщиной 10–15 см.

Закрытый дренаж – это обычно траншеи глубокого заложения с устройством колодцев для ревизии системы и с уклоном в сторону сброса воды, заполняемые дренируемым материалом. Иногда на дно такой траншеи укладывают перфорированные в боковых поверхностях трубы. Поверху дренажную канаву закрывают местным грунтом.

Устройство дренажа необходимо выполнять до начала возведения зданий и сооружений.

Организация водоотлива и искусственного понижения

Уровня грунтовых вод

Выемки (котлованы и траншеи) при небольшом притоке грунтовых вод разрабатывают с применением открытого водоотлива.

При значительном притоке грунтовых вод и большой толщине водонасыщенного слоя до начала производства работ УГВ искусственно понижают.

Работы по водопонижению зависят от принятого метода механизированной разработки котлованов и траншей. Соответственно устанавливают очередность работ как по монтажу водоотливных и водопонизительных установок, их эксплуатации, так и по разработке котлованов и траншей. При размещении котлована на берегу в пределах поймы реки разработку его начинают после монтажа водопонизительного оборудования, чтобы понижение УГВ опережало заглубление котлована на 1–1,5 м. Если котлован расположен непосредственно в русле реки, то до работ по водопонижению его ограждают со стороны воды специальными дамбами (перемычками). Работы по осушению при этом складываются из удаления воды из отгороженного котлована и последующей откачки воды, фильтрующей в котлован.

В процессе осушения котлована важно правильно выбрать скорость откачки воды, так как очень быстрое осушение может вызывать повреждение перемычек, откосов и дна котлована. В первые дни откачки интенсивность понижения уровня воды в котлованах из крупнозернистых и скальных грунтов не должна превышать 0,5–0,7 м/сут, из среднезернистых – 0,3–0,4 м/сут и в котлованах из мелкозернистых грунтов 0,15–0,2 м/сут. В дальнейшем откачку воды можно увеличить до 1–1,5 м/сут, но на последних 1,2–2 м глубины откачку воды следует замедлить.

В открытом водоотливе предусмотрена откачка притекающей воды непосредственно из котлована или траншей насосами. Он применим в устойчивых против фильтрационных деформаций грунтах (скальных, гравийных и т. п.). При открытом водоотливе грунтовая вода, просачиваясь через откосы и дно котлована, поступает в водосборные канавы и по ним в приямки (зумпфы), откуда ее откачивают насосами. Размеры приямков в плане принимают 1×1 или 1,5×1,5 м, а глубину – от 2 до 5 м в зависимости от требуемой глубины погружения водоприемного рукава насоса. Минимальные размеры приямка назначают из условия обеспечения непрерывной работы насоса в течение 10 мин. Приямки в устойчивых грунтах крепят деревянным срубом из бревен (без дна), а в оплывающих – шпунтовой стенкой и на дне его устраивают обратный фильтр. Примерно так же крепят траншеи в неустойчивых грунтах. Число приямков зависит от расчетного притока воды к котловану и производительности насосного оборудования.

Приток воды к котловану (или дебит) рассчитывают по формулам установившегося движения грунтовых вод. По полученным данным уточняют тип и марку насосов, их количество.

Открытый водоотлив – эффективный и простой способ осушения. Однако возможно разрыхление или разжижение грунтов в основании и унос части грунта фильтрующейся водой.

Искусственное понижение УГВ предполагает устройство системы дренажей, трубчатых колодцев, скважин, использование иглофильтров, расположенных в непосредственной близости от будущего котлована или траншеи. При этом УГВ резко понижается, ранее насыщенный водой грунт и теперь обезвоженный разрабатывается как грунт естественной влажности.

Существуют следующие способы искусственного водопонижения: иглофильтровый, вакуумный и электроосмотический.

Способы искусственного водопонижения исключают просачивание воды через откосы и дно котлована, поэтому откосы выемок сохраняются в целостности, отсутствует вынос частиц грунта из-под фундаментов ближайших зданий.

Выбор способа водопонижения и типа применяемого оборудования зависит от глубины разработки котлована (траншеи), инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки, сроков строительства, конструкции сооружения и ТЭП.

Искусственное водопонижение осуществляют, когда осушаемые породы имеют достаточную водопроницаемость, характеризующуюся коэффициентами фильтрации более 1–2 м/сут, применять его в грунтах с меньшим коэффициентом фильтрации нельзя из-за малых скоростей движения грунтовых вод. В этих случаях используют вакуумирование или способ электроосушения (электроосмос).

Иглофильтровый способ предусматривает использование для откачки воды из грунта часто расположенных скважин с трубчатыми водоприемниками малого диаметра – иглофильтров , соединенных общим всасывающим коллектором с общей (для группы иглофильтров) насосной станцией. Для искусственного понижения УГВ на глубину 4–5 м в песчаных грунтах применяют легкие иглофильтровые установки (ЛИУ) . Для осушения траншей шириной до 4,5 м используют однорядные иглофильтровые установки (рис. 2.1, а ), при более широких траншеях – двухрядные (рис. 2.1, б ).

Для осушения котлованов применяют замкнутые по контуру установки. При понижении УВ на глубину более 5 м применяют двух- и трехъярусные иглофильтровые установки (рис. 2.2).

В случае применения двухъярусных иглофильтровых установок вначале вводят в действие первый (верхний) ярус иглофильтров и под его защитой отрывают верхний уступ котлована, после монтируют второй (нижний) ярус иглофильтров и отрывают второй уступ котлована и т.д. После ввода в действие каждого последующего яруса иглофильтров предыдущие можно отключить и демонтировать.

Применение иглофильтров эффективно и для водопонижения в слабопроницаемых грунтах, при залегании под ними более водопроницаемого слоя. При этом иглофильтры заглубляют в нижний слой с обязательной их обсыпкой.

Рис. 2.1. Водопонижение легкими иглофильтровыми установками: а – одно-

рядные иглофильтровые установки; б – двухрядные иглофильтровые установки;

1 – траншея с креплением; 2 – шланг; 3 – вентиль; 4 – насосный агрегат;

5 – всасывающий коллектор; 6 – иглофильтры; 7 – пониженный УГВ;

8 – водоприемное фильтровое звено иглофильтра

Рис. 2.2. Схема ярусного водопонижения иглофиль-

трами: 1 , 2 – соответственно иглофильтры верхнего и

нижнего яруса; 3 – конечное понижение депрессионной

поверхности грунтовых вод

ЛИУ помимо иглофильтров включают также водосборный коллектор, объединяющий иглофильтры в одну водопонизительную систему, центробежные насосные агрегаты и отводящий трубопровод.

Для опускания иглофильтра в рабочее положение при сложных грунтах применяют пробуривание скважин, в которые опускают иглофильтры (при глубинах до 6–9 м).

В песках и супесчаных грунтах иглофильтры погружают гидравли-ческим способом, путем подмыва грунта под фрезерным наконечником водой с напором до 0,3 МПа. После погружения иглофильтра на рабочую глубину полое пространство вокруг трубы частично заполняется просевшим грунтом, частично засыпается крупнозернистым песком или гравием.

Расстояния между иглофильтрами принимают в зависимости от схемы их расположения, глубины водопонижения, типа насосного агрегата и гидрогеологических условий, но обычно эти расстояния равны 0,75; 1,5, а иногда и 3 м.

Вакуумный способ водопонижения основан на использовании эжекторных водопонизительных установок (ЭИУ), которые откачивают воду из скважин с помощью водоструйных насосов-эжекторов. Эти установки используют для понижения УГВ в мелкозернистых грунтах с коэффициентом фильтрации 0,02–1 м/сут. Глубина понижения УГВ одним ярусом составляет от 8 до 20 м.

ЭИУ состоят из иглофильтров с эжекторными водоподъемниками, распределительного трубопровода (коллектора) и центробежных насосов. Эжекторные водоприемники, помещенные внутри иглофильтров, приводятся в действие струей рабочей воды, нагнетаемой в них насосом под давлением 0,6–1,0 МПа через коллектор.

Погружают эжекторные иглофильтры гидравлическим способом. Расстояние между иглофильтрами определяется расчетом, но в среднем оно равно 5–15 м. Выбор оборудования иглофильтровых установок, а также типа и числа насосных агрегатов производят в зависимости от величины ожидаемого притока грунтовых вод и требований ограничения длины коллектора, обслуживаемого одним насосом.

Электроосмотическое водопонижение, или электроосушение , основано на явлении электроосмоса. Его используют в слабопроницаемых грунтах, имеющих коэффициент фильтрации К ф менее 0,05 м/сут.

Вначале по периметру котлована (рис. 2.3) на расстоянии 1,5 м от его бровки и с шагом 0,75–1,5 м погружают иглофильтры-катоды, с внутренней стороны контура этих иглофильтров на расстоянии 0,8 м от них с таким же шагом, но в шахматном порядке, погружают стальные трубы (стержни-аноды), соединенные с положительным полюсом, иглофильтры и трубы погружают на 3 м ниже необходимого уровня водопонижения. При пропускании постоянного тока вода, заключенная в порах грунта, передвигается от анода к катоду, при этом коэффициент фильтрации грунта возрастает в 5–25 раз. Котлованы начинают разрабатывать обычно через трое суток после включения системы электроосушения, а в дальнейшем работы в котловане можно вести при включенной системе.

Открытые (соединяющиеся с атмосферой) водопонизительные скважины применяют при большой глубине понижения УГВ, а также

когда использование иглофильтров затруднительно из-за больших притоков, необходимости осушения больших площадей и стесненности территории. Для откачки воды из скважин применяют артезианские турбинные насосы типа АТН, а также глубинные насосы погружного типа.

Рис. 2.3. Схема электроосушения грунтов:

1 – трубы-аноды; 2 – иглофильтры-катоды;

3 – насосный агрегат; 4 – пониженный УГВ

Применение методов понижения УГВ зависит от мощности водоносного слоя, коэффициента фильтрации грунта, параметров земляного сооружения и строительной площадки, способа производства работ.

Поверхностные воды - которые поступают на площадку в результате дождей или постоянно находящихся на площадке ручьев.

Грунтовые – которые постоянно находятся под землей на некотором уровне от поверхности земли.

Уровень грунтовых вод меняется в зависимости от времени года. Наиболее близко к поверхности земли грунтовые воды находятся осенью и весной.

Для отвода поверхностных вод от стройплощадки устраивают систему водоотводящих канав (кюветов). Кюветам придают уклоны, обеспечивающие отвод воды в заданном направлении.

Грунтовые воды со стройплощадки могут быть отведены временно или постоянно.

1. Временный отвод заключается в понижении уровня грунтовых вод, как правило, ниже отметок заложения фундаментов (только на время производства работ).

Водопонижения производят с помощью специальных установок – системы иглофильтров (обрезки труб небольшого диаметра, заостренные внизу и имеющие отверстия в стенках), которые устанавливают через 1, 5 – 2м по всему периметру здания. Иглофильтры соеденены общим трубопроводом, к которому присоединены насосы.

2. Постоянный отвод устраивают с помощью дренажа.

Дренаж – представляет собой систему траншей, находящихся со стороны поступления воды или по периметру сооружения.

Глубина траншей принимается такой, чтобы дно траншеи было несколько ниже требуемого уровня грунтовых вод.

Грунтовые воды, фильтруясь через грунт, попадают в слой гравия. Большое количество пустот в таком слое способствует дальнейшему движению воды. Вместо гравия, могут быть уложены на дно трубы.

Укрепление грунтов .

Грунты укрепляют различными способами.

1. Цементизация – используют в песчаных грунтах. В грунт закачивают через иглофильтры цементный раствор, который схватываясь с песком образует водонепроницаемое основание.

2. Силикатизация – применяется в суглинистых и глинистых грунтах. В грунт поочередно закачивают растворы хлористого кальция и силиката натрия, которые взаимодействуя с грунтом образуют прочные основания.

3. Битумизация – применяют при влажных песчаных грунтах. В грунт закачивают расплавленный битум. Он отжимает влагу из грунта, и застывая делает грунт более прочным.

4. Обжиг – применяют при различных грунтах. На концах иглофильтров имеется чаша в которой сжигается горючее. С помощью компрессора подается сжатый воздух, который закачивает в грунт горячий газ. Под действием высокой температуры грунт спекается и упрочняется.

Вопросы к зачету по «Основам строительного производства»

1. История развития строительного производства.

2. Особенности строительного производства в Республике Беларусь. Роль строительного производства в формировании инженера-строителя.

3. Виды строительства.

4. Строительные работы и организация труда. Общие положения.

5. Строительные рабочие и их подготовка.

6. Техническое нормирование и законодательство в строительном производстве.

7. Состав и содержание нормативно-технической документации.

8. Охрана труда и окружающей среды в строительном производстве.

9. Здания и сооружения. Типы и классификация.

10. Основные конструктивные элементы зданий.

11. Основные строительные материалы.

12. Управление качеством строительных работ.

13. Организационно-техническая подготовка к строительству.

14. Виды технической документации.

15. Технологические карты и карты трудовых процессов.

16. Общее сведения о грунтах и земельных сооружениях.

17. Организация строительной площадки. Общие сведения о способах производства работ.

18. Транспортные процессы.

19. Требования к проектным решениям.

20. Защита конструкций от грунтовой и атмосферной влаги.

21. Техника безопасности при производстве гидроизоляционных работ.

Поверхностные воды образуются из атмосферных осадков. Различают поверхностные воды «чужие», поступающие с повышенных соседних уча­стков, и «свои», образующиеся непосредственно на строительной площад­ке. Для перехвата «чужих» вод делают нагорные водоотводные канавы или обваловывание. Нагорные канавы устраиваются глубиной не менее 0,5 м и шириной 0,5-0,6 м (рис. 1.9). «Свои» поверхностные воды отводят прида­нием соответствующего уклона при вертикальной планировке площадки и устройством сети открытого водостока .

При сильном обводнении площадки грунтовыми водами с высоким уровнем горизонта осушение осуществляют дренажными системами. Они бывают открытого и закрытого типа. Открытый дренаж применяется при необходимости понижения уровня грунтовых вод на небольшую глубину – 0,3-0,4 м. Их устраивают в виде канав, глубиной 0,5-0,7 м, на дно которых укладывают слой крупнозернистого песка, гравия или щебня толщиной 10-15 см.

Рис 1.9. Защита площадки от поступления поверхностных вод: 1 – бассейн стока воды; 2 – нагорная канава; 3 – строительная площадка

Закрытый дренаж – это траншеи с уклоном в сторону сброса воды, за­полняемые дренирующим материалом. При устройстве более эффективных дренажей на дно такой траншеи укладываются перфорированные трубы (рис.1.10).

При устройстве выемок, расположенных ниже уровня грунтовых вод (УГВ), необходимо: осушать водонасыщенный грунт и обеспечи­вать таким образом возможность его разработки и устройства вы­емок; предотвращать попадание грунтовой воды в котлованы, траншеи и выработки в период выполнения в них строительных работ . Эффективным технологи­ческим приемом решения таких задач является откачка грунтовой воды.

Рис 1.10. Схема закрытого дренажа для

осушения территории: 1 – местный грунт;

2 – средне или мелкозернистый песок; 3 -

крупнозернистый песок; 4 – гравий; 5 -

перфорированная труба; 6 – уплотненный слой

Выемки (котлованы и тран­шеи) при небольшом притоке грунтовых вод разрабатывают с применением открытого водоот­лива (рис.1.11), а если приток значителен и толщина водонасыщенного слоя, подлежащего разработке, большая, то до начала производства работ уровень грун­товых вод искусственно понижают с использованием различных способов закрытого, т. е. грунтового, во­доотлива, называемого строительным водопонижением.

Рис 1.11. Открытый водоотлив из котлована (а) и траншеи (б): 1 – дренажная кана­ва; 2 – приямок (зумпф); 3 – пониженный уровень грунтовых вод; 4 – дренажная пригрузка; 5 – насос; 6 – шпунтовое крепление; 7 – инвентарные распорки; 8 – вса­сывающий рукав с сеткой (фильтром); Н – высота всасывания (до 5-6 м)

Открытый водоотлив предусматривает откачку притекающей воды не­посредственно из котлованов или траншей. Приток воды к котловану рас­считывают по формулам установившегося движения грунтовых вод.

При открытом водоотливе грунтовая вода, просачиваясь через откосы и дно котлована, поступает в водосборные канавы и по ним в. приямки (зумпфы), откуда ее откачивают насосами (рис. 1.11 а). Водосборные кана­вы устраивают шириной по дну 0,3-0,6 и глубиной 1-2 м с уклоном 0,01-0,02 в сторону приямков, которые в устойчивых грунтах крепят дере­вянным срубом без дна, а в оплывающих – шпунтовой стенкой.

Открытый водоотлив, являясь простым и доступным способом борьбы с грунтовыми водами, имеет серьезный технологический недостаток. Вос­ходящие потоки грунтовой воды, протекающей через дно и стенки котлова­нов и траншей, разжижают грунт и выносят из него на поверхность мелкие частицы. Явление такого вымывания и выноса мелких частиц называют суффозией грунта. В результате суффозии несущая способность грунта в основаниях может снизиться. Поэтому на практике во многих случаях чаще применяют грунтовый водоотлив, исключающий просачивание / воды через откосы и дно котлованов и траншей.

Грунтовый водоотлив обеспечивает снижение УГВ ниже дна будущей выемки. Необходимый уровень грунтовых вод достигается их непрерывной откачкой водопонизительными установками из системы трубчатых колод­цев и скважин, расположенных вокруг котлована или вдоль траншеи. Для искусственного понижения уровня грунтовых вод разработан ряд эффективных способов, основными из которых являются иглофильтровый, вакуумный и электроосмотический.

Иглофильтровый способ искусственного понижения грунтовых вод реализуется с использованием иглофильтровых установок (рис. 1.12), со­стоящих из стальных труб с фильтрующим звеном в нижней части, водо­сборного коллектора и самовсасывающего вихревого насоса с электродви­гателем. Стальные трубы погружают в обводненный грунт по периметру котлована или вдоль траншеи. Фильтрующее звено состоит из наружной перфорированной и внутренней глухой трубы.

Рис. 1.12. Схема иглофильтрового способа понижения уровня грунтовых вод: а -для котлована при одноярусном расположении иглофильтров; б – то же при двухъя­русном их расположении; 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 - фильтрующее звено; 5 – фильтрационная сетка; 6 – внутренняя труба; 7 – наружная труба; 8 - кольцевой клапан; 9 – гнездо кольцевого клапана; 10 – шаровой клапан; 11 – ограничитель

Наружная труба внизу имеет наконечник с шаровым и кольцевым кла­панами. 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 он понижается и в окружающих грунтовых слоях, образуя новую границу УГВ. 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.

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.

Вакуумный способ водопонижения реализуют применением вакуумных водопонизительных установок. Эти установки используют для понижения уровня грунтовых вод в мелкозернистых грунтах (мелкозернистые и пылеватые пески, супеси, илистые и лессовые грунты 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 (рис. 1.13).

Рис 1.13. Схема вакуумной установки: а – вакуумная установка; б – схема действия эжекторного иглофильтра; 1 – центробежный насос низкого давления; 2 – циркуля­ционный 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 труб 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, откуда ее избыток откачивается низконапорным насосом или сливается самотеком.

Явление электроосмоса используют для расширения области примене­ния иглофильтровых установок в грушах с коэффициентом фильтрации менее 0,05 м/сут. 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. 1.14). Иглофильтры подключают к отрицательно­му (катод), а трубы или стержни – к положительному полюсу источника постоянного тока (анод).

Рис. 1.14. Схема водопонижения с ис­пользованием электроосмоса: 1 – игло­фильтр (катод); 2 – труба (анод); 3 – кол­лектор; 4 – токопровод; 5 – генератор постоянного тока; 6 – насос

Электроды размещают друг относительно друга в шахматном порядке. Шаг, или расстояние меж­ду анодами и катодами в одном ряду, одинаков – 0,75-1,5 м. 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 необходима сила тока 0,5-1 А, на­пряжение 30-60 В. Под действием электрического тока вода, содер­жащаяся в порах грунта, освобож­дается и перемещается в сторону иглофильтров. За счет ее движения коэффициент фильтрации грунта увеличивается в 5-25 раз.

Подбор средств водоотлива и понижения уровня грунтовых вод осуществляется с учетом вида грунтов, интенсивности притока грунтовых вод и т. д. При возведении подземной части здания в водонасыщенных, скальных, обломочных и галечных грун­тах применяют открытый водоотлив. Этот способ наиболее простой и эко­номичный, однако он применим в грунтах с малым притоком грунтовых вод (Q< от 10 до 12 м3 /ч). Откачку вод производят насосом из приямков размером 1×1 м. При этом насосная установка открытого водоотлива долж­на быть оборудована резервными насосами.

Фундамент любого здания может подвергаться воздействию грунтовых вод. Они же в свою очередь включают в себя особые компоненты, которые могут разрушать фундамент. Даже если в здании предусмотрена гидроизоляция внутри и снаружи и имеются опорные стенки, они не способны защитить в подобной ситуации. Грунтовые и поверхностные воды могут значительно навредить зданию, поэтому нужно позаботиться о дренаже на вашем участке.

Правильно оценить ситуацию на конкретном участке может только специалист. Для этого нужно изучить состав грунта, сделать плановую и высотную топографическую съемку, распланировать местоположение сооружений. В этих работах могут помочь гидролог, архитектор, ботаник и геодезист. Только при комплексном подходе отвод поверхностных и грунтовых вод решит проблемы и даст положительный результат.

Виды систем

Сооружение систем дренажа может осуществляться двумя способами: поверхностным и глубинным. Первый способ предусматривает планировку территории и проведение работ, включающих создание специальных уклонов от конкретного сооружения, также и устройство водосточной сети для перехвата воды. Второй же способ включает в себя отвод воды с использованием особых труб и расходных материалов.

При обустройстве современных придомовых участках используется закрытый вид дренажа. Он позволяет сохранить внешний вид территории, но в то же время можно использовать почву над системой для дальнейшей посадки огорода или обустройства клумб.

Простой вариант дренажа грунтовых вод предусматривает подготовку траншей, куда впоследствии засыпают первым слоем песок, затем щебень, а только после этого можно устанавливать дрены. Сверху нужно будет засыпать слой щебня, потом песка. Снаружи необходимо обложить дерном.

Нужно тщательно соблюдать всю последовательность слоев, так как рядом с водой должен находиться слой песка, а не щебня. Это покрытие из щебня и песка на самом дне будет использоваться в качестве амортизатора, а также позволит создать уклон, куда будет стекать ненужная вода. Фильтр нужен для пропуска воды и предотвращения попадания частиц грунта. Если не соблюсти правильную последовательность, то дренажные отверстия придут в негодность.

Защита площадки от поступления поверхностных вод: 1 – бассейн стока воды; 2 – нагорная канава; 3 – строительная площадка.

Можно применять для отвода грунтовых или поверхностных вод с участка каменный дренаж. В этом случае полость заполняется камнем, а не щебнем.

Современные системы дренажа предполагают применение асбестоцементных или пластиковых труб. Такая конструкция считается более надежной.

Часто случаются ситуации, когда для работ по устройству бассейна на участке и для дренажа приглашают разные фирмы. В таких случаях происходит внедрение в подземную среду, что опять-таки негативно сказывается на гидрогеологической ситуации на участке. Это может привести к порче дренажной системы.

Вернуться к оглавлению

Нормы монтажа

Технически грамотно будет осуществлять глубинный отвод вод с участка. Такая работа способна защитить не только фундамент, но и подвальные, и другие подземные сооружения от подтопления поверхностными или грунтовыми водами. По нормам уровень грунтовых вод обязательно должен быть ниже подвала не менее чем на полметра. Дренажные трубы отличаются по своему расположению. Они могут быть однолинейными, двухлинейными, площадными или контурными.

Дренажная система имеет свою основу — трубу со специальными отверстиями, куда будет стекать вода. По периметру такой трубы насыпают подушку из гравия и песка. Трубы подразделяются на бетонные, пластиковые, асбестоцементные и керамические. Отверстия в подобных трубах должны быть такого размера, чтобы вместе с водой туда не могли попасть сыпучие материалы. Располагаются они по бокам труб.

Появление современных труб в корне изменило всю ситуацию в установке дренажных систем. Такие трубы по сравнению с предыдущим поколением имеют ряд преимуществ: гибкость, прочность, надежность, долговечность, жесткость. Причем все эти свойства удачно сочетаются одновременно.

Качественные дренажные трубы предполагают перфорированную структуру. Это нужно для того, чтобы грунтовые воды полностью попадали в трубу. Также трубы должны быть гофрированы. Это делает их еще прочнее и позволяет выдерживать большие нагрузки, неизбежные при отводе воды.

При проведении дренажных работ по отводу воды нужно использовать только чистый гравий и гранитный щебень. Нельзя использовать песчано-гравийную смесь или известковый щебень, так как они могут забивать пустоты в грунте. Поэтому дренажная система не будет иметь никакого эффекта.