Особенности строительного водопонижения иглофильтрами

Водопонижение – это временное снижение обычного уровня подземных вод с целью проведения строительных или ремонтных работ. Если грунтовые воды прибывают медленно, то при проведении земляных работ используется метод открытого водоотлива. Если же приток существенный, то необходимо использовать именно методологию водопонижения.

Когда необходимо водопонижение?

Без водопонижения не обойтись в случае, когда уровень грунтовых вод не позволяет технике работать в нормально режиме, и подобное положение дел может стать причиной аварийной ситуации. Это может произойти:

на строительном объекте во время проведения работ по капитальному строительству;
при организации ремонта инженерных коммуникаций;
во время замены инженерных сетей при аварии.

Если глубина водопонижения ограничена 5 метрами, то для этих целей используются иглофильтровые установки, если выше, то система монтируется в несколько ярусов. Ну а если глубина увеличивается до 20 метров, то в ход идут эжекторные установки. В случае, если глубина превышает предельные 20 м, то используются глубинные насосы. Мы используем именно строительное водопонижение иглофильтрами, а потому расскажем далее об этом методе более подробно.

Особенности использования иглофильтров

Современное водопонижение иглофильтрами подразумевает уменьшение количества грунтовых вод и снижение их уровня за счет создания сети скважин, в которых располагаются трубчатые приемники воды (они и именуются иглофильтрами). Конструкционно они соединены с коллекторами, насосами и трубопроводами.

Каждый иглофильтр имеет диаметр приблизительно 50 мм, а его длина ограничивается 8,5 м. На его окончании размещают фильтрационное звено. Для проведения подобных работ используются автономные дизельные установки с пониженным уровнем шума, модель : ВВА РТ 90 НА ( производство Голландия), производительность их работы – 90 кубических метров в час. Они рассчитаны на сотню иглофильтров, которые располагаются на расстоянии 1 метра друг от друга.

Для того, чтобы снизить уровень грунтовых вод с помощью иглофильтров, необходимо:

установить сеть иглофильтров в грунт (для этого используется гидравлический способ);
эта сеть подсоединяется к коллектору, который предназначен для всасывания воды;
коллектор подсоединяется с помощью шлангов к всасывающему насосу (или насосам).

Важное правило: все соединения должны быть абсолютно герметичные, только тогда работы могут быть выполнены качественно. Водопонижение грунтовых вод происходит под действием создаваемого вакуума, в результате воздействия которого формируется депрессионная воронка, и мешающая производству строительные и аварийных работ жидкость на время отступает.

Условия проведения водопонижения

Чем больше длится откачка воды, тем больше по площади становится депрессионная воронка. В случае, если интенсивность откачки остается постоянной, то со временем наступает стабилизация, при которой не происходит дальнейшего роста депрессионной воронки. Однако сразу после отключения насоса уровень воды практически мгновенно вернется к естественному уровню.

Если траншея относительная узкая (до 4,5 м), то иглофильтры монтируются с одной стороны, если шире, то с двух сторон. Если речь идет о котлованах, то иглофильтры располагаются по периметру.

Для искусственного понижения уровня грунтовых вод до 5 метров используют иглофильтровые установки, при необходимости понижения УГВ на глубину более 5 метров можно использовать те же установки, но смонтированные в несколько ярусов. В этом случае на начальном этапе монтируется и вводится в работу верхний ярус иглофильтров, под его защитой разрабатывают верхний уступ котлована и монтируется, на предварительно спланированной берме нижний ярус иглофильтров. После ввода в эксплуатацию нижнего яруса иглофильтров, верхний ярус можно отключить и демонтировать. Но на практике, иногда, при наличии водоупорных прослоек между двумя ярусами иглофильтров или при больших расстояниях (по горизонтали) между иглофильтрами, смонтированными на разных ярусах, одновременно работают иглофильтры на двух ярусах.

Если одного насоса будет недостаточно (то есть наблюдается небольшое понижение уровня грунтовых вод из-за большой величины их притока), то необходимо добавить еще один или несколько, исходя из того, какая длина коллектора может быть обслужена одним насосом. Главное, чтобы депрессионная воронка по чуть-чуть развивалась (не слишком стремительно), а грунты находились в осушенном состоянии, пока будут проводиться строительные, ремонтные или восстановительные работы.

Открытый водоотлив

Открытый водоотлив предусматривает откачку грунтовых вод непосредственно из траншей и котлованов. Внутри котлована устраивают канавы с уклоном, по которым грунтовые воды, просачивающиеся в котлован через откосы и дно котлована, попадают в зумпфы и из них откачиваются насосным оборудованием и отводятся за пределы разрабатываемого котлована. Вместимость зумпфа принимается больше, чем приток воды, попадающей в него за 5 минут. Количество зумпфов зависит от расчетного притока воды к котловану и производительности насосного оборудования. Открытый водоотлив довольно простой и действенный способ осушения котлованов и траншей, однако при открытом водоотливе возможно размягчение и размыв грунтов в основании котлованов и траншей, так же стенки котлованов требуют дополнительного крепления, т.к. вода их сильно ослабляет. Чтобы снизить уровень грунтовых вод и избежать просачивание воды в котлован через откосы и дно котлована применяют различные способы исскуственного понижения уровня грунтовых вод при помощи трубчатых колодцев, различных систем дренажа, скважин, иглофильтров.

Эжекторные иглофильтровые установки

Эжекторные иглофильтровые установки понижают уровень грунтовых вод, отбирая воду из скважин с установленными в них иглофильтрами, которые оборудованы эжекторными водоподъемниками, работающими по принципу устройства, в котором энергия движения одной среды, перемещающейся с высокой скоростью, передается другой среде. Получается принцип работы водоструйного насоса, в котором струя воды, движущаяся с большой скоростью, подхватывает с собой некоторое количество воды с нижнего уровня и поднимает его на более высокий уровень. При устройстве строительного водопонижения при помощи эжекторных иглофильтров их монтаж осуществляется аналогично обычным иглофильтрам при помощи гидрозамыва или при помощи предварительно пробуренных скважин, в которые монтируются эжекторные иглофильтры.

Глубинное водопонижение

Глубинное водопонижение применяется когда надо произвести водопонижение грунтов при глубине залегания более 20 метров. Этот способ основан на понижении уровня подземных вод при помощи глубинных центробежных насосов, которые монтируются в предварительно пробуренные скважины. В пробуренные скважины помещают специальные фильтры трубчатого типа на уровень водоносного горизонта, при этом корпус фильтра находится в постоянном контакте с окружающим его грунтом. Во время работы глубинного насоса происходит откачка воды из скважины и образуется депрессионная воронка, внутри полости которой грунты в по большей части осушаются. В заключении приходим к выводу что водопонижение уровня грунтовых вод в строительстве можно выполнять различными методами, в зависимости от поставленной задачи, геологических и внешних условий.

1 – депрессионная кривая; 2 – УГВ; 3 – контур котлована; 4 – иглофильтры