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).

Заказать услугу водопонижения в Москве и Московской области рекомендуем здесь. «ТД СТРОЙ» — более 10 лет работы в сфере строительного водопонижения.

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.

Если требуется понижение уровня вод на 20-30 м, используют эжекторные иглофильтровые установки, а в дополнение к ним — глубинные насосы.

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.

Столбчатый фундамент своими руками: пошаговая инструкция. - здесь больше полезной информации.

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.

Вас заинтересует эта статья - Утепление фундамента и цоколя снаружи дома.

Применительно к строительному водопонижению грунтовых вод, явление электроосмоса используется при необходимости расширения сферы применения иглофильтров, а также для повышения эффективности их работы.

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.