ТехЛиб

Библиотека научно-технического портала Технарь

Водопонижение. Часть II

a410c0d145ba7b8792a865bb9939ceceВ зависимости от природных условий строительной площадки (геологического и гидрогеологического ее строения) а также от времени производства работ, водопонижение делится на предварительное и параллельное.

Предварительное водопонижение выполняется до начала строительных работ, параллельное — одновременно со строительством. Водопонижение выполняется с помощью различных устройств. Так, при строительстве в Москве высотного здания на берегу реки Москвы водопонижение было выполнено с помощью многоярусной установки иглофильтров.

До установки второго яруса, т. е. до вскрытия котлована до определенной отметки, — первый ярус являлся предварительным и одновременно параллельным, поскольку эксплуатировался и в период производства строительных работ. То же второй и третий ярусы. Предварительное осушение является мерой, гарантирующей откосы от оплывания и прорыва плывунов.

В промышленном и гражданском строительстве применяют в основном поверхностный способ водопонижения, с использованием водопонизительных скважин, эжекторных или легких иглофильтровых установок. Опыт показывает, что водопонизительные скважины целесообразны в условиях безнапорного водоносного горизонта мощностью не менее 10…5м и при .коэффициенте фильтрации 1…3 м/сутки. В напорных водоносных горизонтах коэффициент фильтрации может быть несколько меньше, но не менее 0,5 м/сутки.

Водопонизительные скважины позволяют понижать уровни подземных вод на большие глубины в довольно сложной гидрогеологической обстановке, благодаря чему могут быть обеспечены безопасные условия строительства.

Проектирование водопонижения следует осуществлять в две стадии: проект и рабочая документация. Технико-экономическое обоснование (ТЭО) работ по водопонижению выполняется, как правило, с использованием аналогов.На стадии проекта должны быть определены:

  • величина требуемого понижения уровня грунтовых вод;
  • размеры территории, в пределах которой должно быть выполнено необходимое понижение уровня грунтовых вод;
  • способ водопонижения;
  • расположение системы водопонижения в плане;
  • типы необходимого оборудования;
  • продолжительность действия системы водопонижения;
  • ориентировочный расчет системы водопонижения;
  • объемы работ и их стоимость.

Рабочую документацию следует выполнять на основании уточненных сведений о гидрогеологических условиях участка работ и гидрогеологических расчетов, учитывающих конкретную градостроительную обстановку. В результате гидрогеологических расчетов должны быть установлены:

  • производительность водопонизительных устройств и необходимое их количество с учетом взаимодействия;
  • размеры депрессионной воронки;
  • понижение уровней грунтовых вод в заданных точках;
  • продолжительность формирования депрессионной воронки необходимых размеров.

В сложных гидрогеологических условиях режим водопонижения должен уточняться в лабораторных условиях (методами аналогии, моделирования и др.) или опытно-производственными работами, осуществляемыми на стадии разработки рабочей документации.

Рабочая документация по водопонижению должна соответствовать нормативным требованиям и должна содержать:

план расположения водопонизительных и наблюдательных скважин, насосных агрегатов, водоотводящих устройств (лотков, труб, канав), контуры устраиваемой подземной выработки или котлована, а также расположенные на участке работ сооружения и коммуникации;

  • геологические разрезы, на которых указаны водопонизительные скважины, положение фильтров и насосов, а также контуры проектируемых и существующих сооружений;
  • перечень и характеристики оборудования, а также спецификацию труб и основных материалов;
  • указания по способам устройства водопонизительных скважин и пьезометров;
  • указания о расположении источников и схемы энергопитания;
  • указания о местах сброса откачиваемой воды;
  • график монтажа и эксплуатации водопонизительных установок;
  • чертежи конструкций водопонизительных скважин и фильтра;
  • гидрогеологические расчеты.

Рабочая документация по водопонижению согласовывается с городскими организациями. В случае влияния систем водопонижения на работу действующих водозаборов, рабочая документация должна быть согласована с организацией, эксплуатирующей водозабор.

a410c0d145ba7b8792a865bb9939cec

Поскольку большинство сооружений и сетей возводят либо в непосредственной близости от водоемов, либо в условиях обводненных и неустойчивых грунтов, при устройстве котлованов и траншей часто возникает необходимость в предварительном осушении грунтов с использованием средств водоотлива или способов искусственного водопонижения. Выемки (котлованы и траншеи) при небольшом притоке грунтовых вод разрабатывают с применением открытого водоотлива, а если приток значителен и толщина водонасыщенного слоя, подлежащая разработке, большая, то до начала производства работ уровень грунтовых вод (УГВ) искусственно понижают с использованием различных способов закрытого, т.е. грунтового водоотлива, называемого еще строительным водопонижением.

Работы по строительному водопонижению во многом зависят от принятого метода разработки котлованов и траншей:

1) разработка грунта сухоройными машинами и механизмами с предварительным его осушением;

2) разработка грунта средствами гидромеханизации с последующим осушением котлованов и траншей.

В соответствии с ними устанавливают очередность работ как по монтажу водоотливных и водопонизительных установок, их эксплуатации, так и по разработке котлованов и траншей. Так, если котлован размещен на берегу, в пределах поймы реки, то разработку его начинают только после монтажа и пуска водопонизительного оборудования, причем так, чтобы понижение уровня грунтовых вод опережало заглубление котлована на 1 — 1,5 м. Если котлован расположен непосредственно в русле реки (при строительстве, например, водозабора или насосной станции I подъема), работам по водопонижению предшествуют работы по ограждению котлована специальными дамбами (перемычками), после чего удаляют воду из котлована и организуют откачку воды, фильтрующей в котлован.

При заглублении такого котлована необходимо производить в нем глубинное понижение уровня грунтовых вод под всей его площадью. При разработке котлованов средствами гидромеханизации (например, земснарядами) к откачке воды из котлована и водопонижению преступают лишь после устройства всего котлована. Правильное решение задач строительного водопонижения облегчает производство земляных работ и последующих по возведению сооружений и прокладке трубопроводов, повышает устойчивость их откосов.

Начальное осушение котлованов требуется после ограждения их перемычками. При этом объем воды, подлежащей откачке (W), составит


где V — объем воды в котловане, м3; g — приток воды в котлован, м3/ч; t- продолжительность осушения котлована, ч.

По величине объема начального водоотлива подбирают тип и количество насосных агрегатов.

В процессе осушения котлована очень важно правильно выбрать скорость откачки воды, так как очень быстрое осушение может вызвать повреждения перемычек откосов и дна котлована. В первые дни откачки понижение уровня воды не должно превышать 0,5 — 0,7 м/сут в котлованах из крупнозернистых и скальных грунтов, 0,3 — 0,4 из среднезернистых и 0,15 – 0,2 м/сут в котлованах из мелкозернистых грунтов. В дальнейшем понижение уровня можно увеличить до 1 — 1,5 м/сут, но на последних 1,2 -2м глубины, откачку воды следует замедлить. Нельзя допускать аварийного затопления котлованов (из-за остановки насосов), так как это может привести к длительному перерыву в строительстве сооружений и, кроме того, к повреждению котлована.

Открытый водоотлив предусматривает откачку притекающей воды непосредственно из котлована или траншеи. Способ применяют в скальных, обломочных, галечниковых и гравийных грунтах, устойчивых против фильтрационных деформаций. Открытый водоотлив часто применяют в сочетании с грунтовым водопонижением. При этом открытый водоотлив используют для удаления из котлована вод поверхностного стока, а установки глубинного водопонижения — для понижения УГВ.

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; а). Водосборные канавы устраивают шириной по дну 0,3 — 0,6 м и глубиной 1 — 2 м с уклоном 0,01- 0,02 в сторону приямков.

Размеры приямков в плане в целях удобства их очистки 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 также крепят траншеи в неустойчивых грунтах при использовании открытого водоотлива.

Число приямков зависит от расчетного притока воды к котловану и производительности насосного оборудования.

Приток воды к котловану рассчитывают по формулам установившегося движения грунтовых вод. В зависимости от гидравлического состояния водоносного пласта котлованы разрабатывают в условиях безнапорных (случай, наиболее часто встречающийся в практике) или напорных вод.

Для совершенных котлованов (когда их дно доходит до водоупора) приток воды при безнапорном режиме рассчитывают по формуле

 

где Q — приток воды в котлован, м3/сут; k — коэффициент фильтрации водоносного пласта, м/сут; H — толщина безнапорного водоносного пласта, м; R — радиус депрессии, м; r0 — приведенный радиус, м котлована.

Значения приведенного радиуса для котлованов прямоугольной формы подсчитывают по формуле


где L — длина котлована, м; В — ширина, м; η — коэффициент, зависящий от соотношения ()

~ 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
η 1 1,12 1,16 1,18 1,18 1,18

Для котлованов неправильной формы r0 определяют из выражения

 

где F — площадь реального котлована, м2

Когда котлован не доходит до водоупора (несовершенный) приток воды в напорных условиях определяют по формуле

 

где m — толщина напорного водоносного пласта, м; S — заглубление дна котлована относительно неподвижного УГВ, м.

В случае притока к несовершенному котловану безнапорных вод его величину вычисляют по формулам, (4.2) и (4.5), если рассматривать приток выше дна котлована как безнапорный к совершенному котловану, а поступающий через дно — как напорный.

Коэффициенты фильтрации (к) отдельных слоев грунта определяют путем инженерных гидрогеологических изысканий, но для предварительных расчетов можно воспользоваться следующими ориентировочными значениями к; м/сут:

для галечника — 200;

гравия — 100 — 200;

песка крупного и гравелистого – 50 — 100,

среднезернистого — 10 — 25 и мелкозернистого — 2 — 10;

супеси — 0,2-0,7;

суглинка — 0,005 — 0,4;

глины — 0,005 и менее.

Определив приток воды к котловану, уточняют тип и марку насосов, их количество. Чаще всего для водоотлива применяют центробежные насосы тип. С, а для откачки загрязненной воды — самовсасывающие центробежные насосы этого же типа. При глубине котлованов и траншей до 7 м применяют одиночные или спаренные диафрагмовые насосы, устанавливаемые на берме, которые могут откачивать загрязненные воды.

При глубине выемок более 7 м применяют как напорные центробежные насосы, так и специальные погружные насосы типа «Гном» способные откачивать загрязненные воды в количестве до 40 м3/ч при высоте подъема до 18 м. Насосы этого типа с герметически закрытым двигателем, опущенные на дно приямков, могут работать непрерывно практически без обслуживания и смазки.

Количество насосов или насосных установок (Nн.у) для водоотлива определяют по формуле

 

где Q — расчетный приток воды к котловану, м3/ч; φ — коэффициент резерва мощности насосных установок (равный 1,5); П — производительность насосной установки.

Системой насосных установок качают воду в водосборный коллектор и по нему отводят ее за пределы котлована. Открытый водоотлив довольно эффективный и простой способ осушения котлованов и траншей.

Однако он несвободен от одного существенного недостатка, а именно при нем возможно разрыхление или разжижение грунтов в основании и унос частиц грунта фильтрующейся водой. Поэтому на практике во многих случаях чаще применяют различные способы искусственного понижения уровня грунтовых вод, т.е. грунтового водоотлива.

Понижение уровня грунтовых вод достигается их откачкой из системы трубчатых колодцев (иглофильтров) расположенных вокруг котлована или вдоль траншеи, обеспечивающей снижение УГВ ниже дна будущей выемки (котлована, траншеи). Грунтовый водоотлив может быть применен в различных гидрогеологических условиях и, кроме того, он имеет ряд преимуществ перед открытым водоотливом; отпадает необходимость устраивать пологие откосы или шпунтовые ограждения, создаются благоприятные условия для широкой механизации строительных работ и др.

Водопонизительные работы при грунтовом водоотливе осуществляют различными способами, в том числе с помощью легких и эжекторных иглофильтров, открытых водопонизительных скважин. При осушении глинистых грунтов применяют специальные способы водопонижения — вакуумирование и электроосушение (электроосмос). Способ водопонижения и тип применяемого оборудования выбирают в зависимости от глубины разработки котлована (траншеи), инженерно-геологических и гидрогеологических условий, сроков строительства, конструкции сооружения и технико-экономических показателей

На выбор метода понижения уровня подземных вод влияют следующие факторы:

  • размеры и форма сооружаемого котлована;
  • водопроницаемость грунта;
  • необходимая глубина водопонижения;
  • продолжительность водопонижения;
  • условия движения грунтовых вод до начала работ;
  • наличие рядом с котлованом уже имеющихся сооружений.


Расчет водопонизительных установок, расположенных по контуру котлована, предполагает определение их дебита (Q), при котором в пределах заданного контура обеспечивается понижение УГВ (в безнапорных водах) или напора (в напорных).

Общий дебит (Q м3/сут) совершенных колодцев (доведенных до водоупора), расположенных по периметру котлована, разрабатываемого в безнапорных водах, определяют по формуле

 

где k — коэффициент фильтрации, м/сут; H — толщина безнапорного водоносного пласта или высота непониженного пьезометрического уровня над водоупором, м; hk — высота пониженного уровня грунтовых вод в центре осушаемого участка, считая от нижнего водоупора, м.

Глубину воды в колодцах, м, при этом находят из выражения

 

где n — число колодцев (скважин).

Аналогично общий дебит совершенных колодцев, расположенных по периметру котлованов, разрабатываемых в напорных пластах, составит

 

где m — толщина напорного водоносного слоя, м.

Глубина воды в колодцах при этом

 

Далее задачу расчета контурной водопонизительной установки решают методом подбора. Вначале задаются некоторым числом скважин (n) и понижениями уровня воды в них и по формулам (4.7) или (4.9) определяют общий дебит установки (Q) и каждой скважины

 

a410c0d145ba7b8792a865bb9939ceceЗатем находят высоту пониженного уровня в центре котлована или траншеи. Варьируя числом скважин и понижениями, выбирают такую схему, при которой в центре осушаемого участка достигается заданное положение УГВ. Грунтовый водоотлив или искусственное водопонижение осуществляют, когда осушаемые породы имеют достаточную водопроницаемость, т.е. когда коэффициент фильтрации их составляет не менее 1-1/5м/сут.

Применить его в грунтах с коэффициентами фильтрации менее 1-2 м/сут обычно нельзя из-за малых скоростей движения грунтовых вод. В этих случаях используют вакуумирование или способ электроосушение (электроосмос). Для водопонижения в грунтах с коэффициентами фильтрации 1-40 м/сут используют легкие иглофильтровые установки, а при коэффициентах фильтрации грунтов более 40 м/сут (особенно при большой толщине водоносного слоя и длительных сроках откачки) скважины большого диаметра с артезианскими или погруженными насосами. В грунтах с небольшими коэффициентами фильтрации и при близком залегании водоупора от дна котлована применяют эжекторные иглофильтры.

В водопонижении при строительстве тоннелей и метрополитенов могут применяться следующие типы водоприемных сооружений — буровые скважины, оборудованные насосами; вертикальные скважины-дрены; иглофильтровые установки; горизонтальные выработки и скважины; лучевые водозаборы; комбинированные системы средств водопонижения.

Выбор того или иного способа водопонижения определяется:

  • гидрогеологическими условиями;
  • проектом организации строительства объекта (тоннель, участок линии метрополитена);
  • условиями городской застройки;
  • расположением подземных коммуникаций и сооружений;
  • технико-экономическими показателями.

a410c0d145ba7b8792a865bb9939Водопонизительные скважины, оборудованные насосами, являются наиболее распространенными типами систем водопонижения и могут применяться в самых разнообразных гидрогеологических условиях. Глубины скважин должны определяться в зависимости от глубины залегания и мощности водоносного горизонта, фильтрационных характеристик пород, необходимой величины понижения уровня грунтовых вод.

Вертикальные скважины-дрены могут применяться при специальном обосновании в соответствующих гидрогеологических условиях для перепуска воды из вышележащего в нижележащий водоносный горизонт. При этом нижележащий водоносный горизонт должен иметь бóльшую проницаемость и более низкий уровень подземных вод по сравнению с вышележащим горизонтом.

Системы дренажных скважин должны быть оборудованы фильтровыми звеньями на осушаемый и поглощающий водоносные горизонты.

Горизонтальные дренажные выработки (галереи, штольни) устраиваются параллельно основной сооружаемой выработке; могут быть временными — на период строительства, и постоянными — на период эксплуатации тоннелей.

Горизонтальные дренажные выработки и скважины следует устраивать, как правило, в скальных и полускальных трещиноватых водонасыщенных грунтах. В неустойчивых рыхлых отложениях горизонтальные дренажные скважины допускается применять при соответствующем технико-экономическом обосновании.

Лучевые водозаборы (системы горизонтальных или вертикальных скважин, сооружаемых из горной выработки и имеющих радиальное расхождение для осушения водоносных пластов) рекомендуется применять в пластах небольшой мощности. При этом в зависимости от гидрогеологических, градостроительных, технологических и других условий могут применяться следующие схемы лучевых водозаборов:

  • лучевой водозабор с одним ярусом горизонтальных скважин-фильтров;
  • многоярусный лучевой водозабор с расположением фильтров на разных уровнях (этот способ основан на устройстве водосборных шахт, оборудованных системой радиально расходящихся фильтров);
  • лучевой водозабор с вертикальными скважинами, пробуренными в кровлю выработки для снятия напора в водоносном пласте, расположенном вблизи кровли горизонтальной выработки.

Комбинированные системы водопонижения могут быть эффективно применены в многослойной толще, когда котлованом вскрываются два или более водоносных слоя, разделенных водоупорными породами.

При этом основное водопонижение должно осуществляться скважинами, оборудованными погружными насосами, а остаточная вода — сниматься легкими иглофильтрами или прибортовым дренажом.

В качестве средств для водопонижения при строительстве тоннелей и метрополитенов в водонасыщенных грунтах могут применяться:

  • легкие иглофильтровые установки (ЛИУ);
  • эжекторные иглофильтры (ЭИ);
  • установки вакуумного (УВВ) и забойного (УЗВМ) водопонижения;
  • водопонизительные скважины, оборудованные погружными, водоструйными, пневматическими насосами, эрлифтными установками.

Выбор технических средств водопонижения должен определяться гидрогеологическими условиями и необходимой величиной понижения уровня грунтовых вод.

Рекомендуемые средства водопонижения (по ВСН 127-91)

Грунты

Коэффициент фильтрации Кф, м/сут

Величина понижения уровня грунтовых вод, м

до 5

до 20

более 20

Супесь, пески пылеватые

0,2 — 0,7

Установки ЭВВУ, УВВ, ЛИУ, ЭИ

Ярусные установки, ЛИУ, ЭИ, ЭВВУ

Скважины с погружными насосами и дополнительным вакуумированием

Пески:

 

Легкие иглофильтровые установки

мелкие

1 — 10

Одноярусные

Многоярусные, эжекторные иглофильтры

То же

средние

10 — 25

крупные

25 — 50

Пески крупные гравелистые.

Гравийный грунт

более 50

Откачка воды из скважины центробежными насосами

Откачка воды из скважины погружными насосами

То же

Многослойная толща пород различной водопроницаемости

0,005 — 200

Определяется в зависимости от конкретных геологических и гидрогеологических условий

Необходимое понижение уровня грунтовых вод следует определять от статического уровня грунтовых вод до отметки на 0,5 — 1,0 м ниже наиболее пониженной части котлована или тоннеля.

Для понижения уровня грунтовых вод на глубину более 5 м рекомендуется применять многоярусные установки легких иглофильтров, одноярусные установки эжекторных иглофильтров, вакуум-концентрические скважины или водопонизительные скважины, оборудованные погружными насосами — вертикальными центробежными типа ЭЦВ или водоструйными и пневматическими. При ширине котлованов более 18 — 20 м, а также в грунтах с низкими фильтрационными свойствами следует предусматривать промежуточный ряд иглофильтров. Рабочее и установленное резервное оборудование должно обеспечивать в течение всего периода работ поддержание сниженного уровня грунтовых вод на заданной отметке. Резерв водопонизительных скважин, оборудованных насосами, должен составлять до 20 % расчетного количества скважин водопонизительной системы.

При откачке воды из супесей, пылеватых и мелких песков в проекте должна быть предусмотрена песчано-гравийная обсыпка вокруг фильтров. В проектах по водопонижению должна предусматриваться возможность измерения расхода воды, откачиваемой каждым насосом водопонизительной системы. В проекте производства работ должны быть предусмотрены дополнительные мероприятия, обеспечивающие безопасность ведения работ вблизи высоковольтных линий, на пересечениях железных дорог, в условиях сплошной городской застройки, вблизи подземных коммуникаций и сооружений и т.п.

При необходимости эксплуатации водопонизительных установок в зимнее время в проекте должны быть предусмотрены специальные мероприятия по утеплению насосных станций и коммуникаций. Программа проведения опытно-производственных работ составляется проектной организацией и включает следующие вопросы:

  • выбор местоположения и схемы опытного куста — количество рабочих и наблюдательных скважин, расположение их на местности с указанием расстояний между водопонизительными и наблюдательными скважинами, глубину и конструкцию скважин, тип и конструкцию фильтровых звеньев;
  • оборудование водопонизительных скважин с указанием типа насосного оборудования и расположения его в скважине;
  • порядок включения скважин в работу, предполагаемый дебит скважин, частота замеров уровней воды и дебитов скважин;
  • продолжительность откачки.

Система водопонижения на опытно-производственном участке должна монтироваться и включаться в работу с опережением общестроительного графика.

Оборудование и производство работ

a410c0d145ba7b87До начала производства работ по водопонижению должно быть уточнено расположение и состояние подземных коммуникаций, осмотрено состояние зданий и сооружений, расположенных в зоне расчетной депрессионной воронки, оформлено разрешение на производство работ, связанных с вскрытием земной поверхности. Участок производства работ в пределах городской застройки необходимо оградить забором.

В случае необходимости отдельные здания и сооружения следует оборудовать системой реперов в соответствии с проектом.

В процессе производства работ за деформациями реперов должно быть организовано постоянное наблюдение, а при появлении на сооружениях деформаций и трещин необходимо устанавливать «маяки» из гипсовых или цементных покрытий, металлических стержней и т.п.

Земляные выработки должны быть ограждены от поступления поверхностных вод. Устройства, необходимые для отвода поверхностных вод, выполняются до начала земляных работ. При производстве земляных работ на косогоре в первую очередь устраиваются нагорные канавы. Продольный уклон кюветов, отводящих воду, должен быть не менее 0,002. На болотах и речных поймах уклон допускается уменьшать до 0,001. Углы откосов кювета должны соответствовать категории грунта.

Сброс откачиваемой воды в водотоки или городские водостоки необходимо согласовывать с соответствующими организациями. До начала производства работ по водопонижению маркшейдерской службой должны быть размечены на местности точки заложения водопонизительных и наблюдательных скважин, трассы всасывающих и напорных коммуникаций, водостоков, места установки насосных агрегатов.

Схема многоярусного проведения работ по понижению уровня грунтовых вод в котловане
1 — первоначальный уровень грунтовых вод; 2 — водооткачивающий коллектор; 3 — иглофильтры; 4 — наконечник иглофильтра; 5 — уровень грунтовых вод после 1-го яруса водопонижения; 6 — уровень 2-го яруса водопонижения; 7 — проектная отметка дна котлована; 8 — уровень понижения грунтовых вод после 3-го яруса водопонижения

Различные способы водопонижения


а — водопонижение с помощью системы иглофильтров и насосной откачки влаги; б — комбинированный способ, совмещающий откачку влаги через иглофильтры и электроосмос; 1 — поверхность земли; 2 — зоны осушения; 3 — водооткачивающий коллектор; 4 — иглофильтр; 5 — контур котлована; 6 —-уровень грунтовых вод при откачке иглофильтрами; 7 — иглофильтры, соединенные с отрицательным полюсом генератора; 8 — стержни, соединенные с положительным полюсом генератора; 9 — уровень грунтовых вод до применения электроосмоса

До начала монтажа водопонизительных установок следует проверить их техническую исправность и соответствие требованиям проекта.

Оборудование для работ по водопонижению (насосные агрегаты, буровые станки, компрессорные станции, контрольно-измерительное оборудование и т.д.) должно иметь паспорта с указанием технических характеристик.

Оборудование, бывшее в употреблении, должно быть проверено на соответствие его характеристик паспортным данным. В случае необходимости должен быть произведен соответствующий ремонт или оборудование должно быть снабжено актом, уточняющим его характеристики в связи с износом.

Иглофильтры, коллекторы и насосные агрегаты при многоярусном водопонижении рекомендуется монтировать на специальных площадках, на бермах котлованов с откосами или на кронштейнах в котлованах со свайным ограждением.

В подготовительные работы также входит:

определение порядка передвижения и совместной работы буровых агрегатов и кранов;

обеспечение снабжения водой, электроэнергией и сжатым воздухом;

подготовка площадок для бурения скважин и подъезда к ним;

подготовка комплектов инструмента и необходимых материалов.

Все работы должны производиться в сроки, установленные графиком производства работ.

Конструкции и обустройство систем водопонижения

Конструкции и установка фильтров

Тип и конструкции фильтров водопонизительных скважин устанавливаются проектом. В зависимости от гидрогеологических условий при устройстве фильтров применяются покрытия из проволочной обмотки, сетки галунного плетения, сетки квадратного плетения, штампованные просечные листы.

При откачке грунтовой воды, обладающей агрессивными свойствами, фильтры водопонизительных скважин следует изготавливать из антикоррозионных материалов или покрывать антикоррозионным слоем.

Размеры проходных отверстий фильтров при их контактировании с водоносным грунтом рекомендуется определять в зависимости от коэффициента неоднородности грунта Kн

Рекомендуемые размеры проходных отверстий фильтров, мм (по ВСН 127/colgroup-91)

Тип фильтра

Kн
£ 2

Kн
³ 2

Трубчатый с круглой перфорацией

(2,5 — 3) d50

(3 — 4) d50

То же со щелевой перфорацией

(1,25 — 1,5) d50

(1,5 — 2) d50

Сетчатый

(1,5 — 2) d50

(2 — 2,5) d50

В таблице принято:

d50 — размер частиц, содержание которых в водоносном пласте по массе составляет 50 % (определяется по графику гранулометрического состава грунтов, построенному в полулогарифмическом масштабе);

 — коэффициент неоднородности, представляющий собой отношение диаметров частиц, соответствующих 60- и 10-% содержанию в грунте, определяемых по кривой гранулометрического состава.

Меньшие размеры проходных отверстий относятся к мелким пескам, большие — к крупным. Размеры проходных отверстий фильтров, контактирующих со слоем гравийной обсыпки (толщиной не менее 50 мм), должны подбираться, исходя из среднего диаметра частиц обсыпки.

Скважность фильтра (отношение площади отверстий ко всей поверхности фильтрующей части) следует доводить:

в фильтрах с проволочной обмоткой и каркасно-стержневых — до 40 — 60 %;

в трубчатых фильтрах с круглой или щелевой перфорацией — до 20 — 25 %.

Расстояние между проходными отверстиями фильтров для обеспечения необходимой скважности и прочности рекомендуется принимать:

для круглых отверстий — 20 — 40 мм;

для щелевых отверстий между осями щелей — 10 — 20 мм.

Во всех случаях длину щелей следует принимать равной 10-кратной ширине щели. Расчетная производительность скважины, определяемая гидрогеологическим расчетом, не должна превышать водозахватную способность фильтра, которую определяют по формуле:

 м3/сутки,

где Vф — допустимая скорость фильтрации, м/сутки;  — для сетчатых фильтров;


 — для гравийных фильтров;

K — коэффициент фильтрации, м/сутки; ω — площадь рабочей смоченной поверхности, м2;

l0 — длина фильтровой части, погруженной ниже динамического уровня, м;

d — диаметр фильтра, принимаемый для дырчатых и щелевых фильтров по внешней поверхности трубы, для сетчатых по внешней поверхности сетки, для гравийных по внешней поверхности обсыпки.

Расчетом определяются или длина фильтра при заданном диаметре, или диаметр при заданной длине.

При устройстве гравийных фильтров в зависимости от гранулометрического состава водоносных грунтов в качестве обсыпки могут быть применены пески, гравий и песчано-гравийные смеси.

В гравийных фильтрах толщину обсыпки необходимо назначать в соответствии с принятой конструкцией фильтра.

Толщина обсыпки для фильтров, собираемых на забое скважин и засыпаемых гравием по затрубному пространству, должна быть не менее 50 мм.

Заглубление фильтровой части следует принимать с расчетом, чтобы верх сетки находился ниже расчетного пониженного уровня грунтовых вод.

При близком залегании водоупора относительно лотка сооружения и применении установок, способных откачивать водо-воздушную смесь, заглубление фильтровой части следует устанавливать проектом.

Перед установкой фильтровой колонны, при ударно-канатном способе бурения, должен быть тщательно очищен забой скважины путем налива в нее чистой воды и желонирования до полного осветления; при вращательном бурении с прямой и обратной промывкой скважину прокачивают или промывают чистой водой с помощью бурового насоса.

При установке фильтра необходимо убедиться в прочности и плотности соединений опускаемых его звеньев, в наличии на колонне направляющих фонарей и заглушки отстойника колонны.

Обсыпку фильтровой колонны песчано-гравийным материалом следует производить после ее установки в скважине по мере удаления обсадной трубы. Ось колонны фильтровых труб должна совпадать с осью скважины.

Поверхность песка и гравия, насыпаемых перед каждым очередным подъемом обсадных труб, не должна превышать отметку низа обсадной трубы более чем на один метр при диаметре фильтра до 150 мм и более чем на два метра при диаметре фильтра более 150 мм. После каждого очередного подъема обсадной трубы над ее низом должен оставаться слой обсыпки высотой не менее 0,5 м.

Сразу после установки фильтровой колонны и устройства песчано-гравийной обсыпки необходимо тщательно прокачать скважину эрлифтом.

При установке фильтра в скальных и полускальных грунтах допускается производить прокачку скважин насосами. Запрещается прокачивать скважину насосом, предназначенным для ее эксплуатации.

Если по окончании сооружения водопонизительной скважины в нее не монтируется глубинный насос, то устье скважины необходимо закрыть металлической крышкой.

Внутренний диаметр фильтровой колонны должен превышать наружный диаметр эксплуатационного насоса не менее чем на 50 мм.

В конструкцию скважины, предусмотренную проектом, в процессе производства работ изменения могут быть внесены только после согласования их с проектной организацией. Оборудование скважины фильтром оформляется актом.

Устройство иглофильтровых установок

Обычно иглофильтры легких и эжекторных водопонизительных установок погружаются в песчаные однородные грунты гидроразмывом под давлением (0,4—0,6 МПа). При наличии в песчаном слое больших включений гравия или значительных по высоте прослоек плотного глинистого грунта иглофильтры устанавливают в заранее пробуренные скважины. Вакуумные концентрические водоприемники установок ЭВВУ устанавливаются только в пробуренные скважины. Водоподъемная (внутренняя) колонна труб с эжекторным водоподъемником монтируется после погружения в грунт надфильтровой (наружной) колонны труб эжекторного иглофильтра.

Вокруг иглофильтров в грунтах с коэффициентом фильтрации менее 5 м/сут устраивается песчано-гравийная обсыпка. В безнапорном водоносном слое с коэффициентом фильтрации 0,5—2 м/сут песчано-гравийная обсыпка иглофильтров установок типа УВВ выполняется высотой 2,5—3,5 м от забоя скважины, а верхняя часть зазора заполняется местным грунтом. В грунтах с коэффициентом фильтрации менее 0,5 м/сут обсыпка доводится до поверхности земли.

 

Иглофильтровая установка:
а — общий вид;  6 — устройство иглофильтров;  в — фильтрующее звено иглофильтра  с цилиндрическим  наконечником:  1 — надфильтровая труба;  2 — фильтрующее звено;  3 — наружная труба  с отверстиями;  4 — внутренняя  труба;  5 — фильтрующая  сетка;   6 — шаровой  клапан;    7 — наконечник; г — погружение иглофильтров при помощи воды

Схемы установки иглофильтров
о-установка на котловане; б-однорядная установка при узких траншеях; в— двух-рядная установка при широких траншеях; 1 — всасывающий коллектор; 2 —иглофильтры, 3 —насосы; 4 — депрессионные кривые

Общий вид котлована с водопонижающими установками:
1 — трубчатые колодцы;  2 — иглофильтры;  3 — коллекторы;   4 — шарниры  соединения иглофильтра с коллектором; 5 — насосы; 6 — напорный отводной трубопровод; 7 — насосы для откачки атмосферных вод.

 

Трубопроводы эжекторных установок после монтажа следует испытать на давление воды 1 МПа, а легких установок — на давление 0,1—0,2 МПа. Звенья труб водоподъемных колонн скважин должны быть проверены опрессовкой водой при давления, на 50 % превосходящем расчетное значение. Из скважин, оборудованных эжекторными водоподъемниками, откачиваемую воду, содержащую взвешенные частицы грунта, следует отводить в сторону, минуя циркуляционный бак.

Перед спуском погружного насоса в скважину сопротивление изоляции обмотки электродвигателя должно быть не менее 0,5 МОм.

Для определения готовности смонтированной водопонизительной системы проводятся пробные откачки, в процессе которых определяются эффективность работы насосов, герметичность соединений и отсутствие в откачиваемой воде песчаных частиц. Водопонизительная система может быть принята в эксплуатацию при условии ее нормальной работы в течение не менее 1 сут после запуска.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ИГЛОФИЛЬТРОВЫХ УСТАНОВОК

Параметры

ЛИУ-6Б

УВВ-2

УВВ-3-6КМ

ЭИ-70
(ЭВВУ)*

насос № 1

насос № 2

Максимальная производительность установки по воде, м3

140

65

43

43

150

Напор на выходе, м

35

28

20

Масса насосного агрегата, кг

650

470

1320

790

639

Габариты насосного агрегата
(с электродвигателем), мм:
в плане
высота

1845×945
1250
1680×735
1234
4400×2200
1900
1800×780
1400
1500×690
715

Мощность электродвигателя, кВт

22

11

30

15

75

Длина коллектора, м:
всасывающего
напорного
сливного


105


54


105



48
42

Длина одного звена, м

6

4,5

6

6

Размеры фильтрового звена:
наружный диаметр по сетке, мм
общая длина, м
длина водоприемной части, м


68,5
0,94
0,80


70
1,0
0,80


68,5
1,26
0,80


70
1,12
0,80

Общая длина иглофильтра, м

8,5

7,5

8,5

12

Масса установки, т

7,1

5,08

6,85

10,5

* В комплект установок типа ЭВВУ дополнительно входят фильтровые оболочки, а фильтровые звенья не имеют сетчатого покрытия.

Легкие иглофильтровые установки

a410c0d145ba7b8792a865bb9939cecПрименение иглофильтров может оказаться эффективным и для -водопонижения в слабопроницаемых грунтах, если под ними залегает более водопроницаемый слой. При этом иглофильтры заглубляют в нижний слой с обязательной их обсыпкой.

Легкие иглофильтровые установки помимо иглофильтров включают также водосборный коллектор, объединяющий их в одну водопонизителъную систему, центробежные насосные агрегаты и отводящий трубопровод. иглофильтр состоит из фильтрового звена, через которое из грунта поступает вода, надфильтровой колонны (трубы) и наконечника с зубчатой коронкой. К надфильтровой трубе диаметром 50 мм и длиной 7-8,5 м внизу присоединяют фильтровое звено, а вверху — гибкий рукав. Фильтровое звено длиной 1,25 м состоит из двух труб: внутренней диаметром 38 мм сплошной и наружной диаметром 50 мм с отверстиями. Наружная труба обернута фильтрующей и защитной сеткой и выполнена внизу в виде наконечника, внутри которого размещены кольцевой и шаровой клапаны.

 

Установка иглофильтровая легкая ЛИУ 6-6БМ используются для искусственного понижения уровня грунтовых вод (осушения) в водонасыщенных песчаных  и супесчаных грунтах при производстве строительных и монтажных работ (проходка траншей, котлованов), строительстве плотин гидротехнических объектов, подземных выработок и других объектов нулевого цикла (строительное водопонижение иглофильтром). В грунтах с коэффициентом фильтрации менее 3 м/сут эффективность водопонижения иглофильтром в большой мере зависит от гидрогеологических условий и мощности водоносных слоев, условий питания грунтовых вод и т.п.

Установку ЛИУ-6БМ целесообразно применять в грунтах, характеризуемых коэффициентом фильтрации примерно от 2—3 до 30—40 м/сутки и при водопонижении  до 4—5 метров. Насосный агрегат поднимает и откачивает воду за пределы стройплощадки на высоту до 38 м и обеспечивает погружение иглофильтра в грунт методом размывания струей воды. Расход воды при этом составляет 30-65 м3 в час.

При водопонижении в грунтах с коэффициентом фильтрации более 40 м/сут, особенно при большой мощности водоносного горизонта (более 10 м) следует сопоставлять экономичность применения иглофильтровых установок, в сравнении со скважинами большого диаметра и трубчатыми колодцами.

Легкая иглофильтровая установка ЛИУ-6БМ состоит из двух насосных агрегатов СТД 761/1 и СТД 761/2 (насос СТД 761/2 является резервным), иглофильтров (100 шт.), трубопроводов, рукавов, двух шкафов электрооборудования.

Иглофильтр представляет собой колонну надфильтровых труб с наружным диаметром  48 мм, к нижнему концу которой присоединено фильтровое звено.

Для изменения направления коллектора в комплект установки входят по 4 колена 45° и 90°.

Общая длина одного иглофильтра — до 8,5 м.

Максимальная высота самовсасывания, м

7,3

Максимальное разряжение во всасывающем коллекторе, КПа

80

Рекомендуемый напор при водопонижении, МПа

0,16-0,32

Номинальная длина коллектора, м

100

Длина одного звена коллектора, м

6

Диаметр условного прохода коллекторных труб, мм

146

Номинальное количество иглофильтров, шт

100

Диаметр условного прохода надфильтровых труб, мм

40

Максимальная длина иглофильтрового звена, м

8,5

Установленная электрическая мощность, кВт

33

Максимальное вакуумметрическое разряжение, создаваемое вакуумнасосом, КПа

92

Производительность по воздуху при разряжении в коллекторе 71,4 КПа, м3/час

16

Производительность по воде при напоре 0,33 МПа, м3/час

140

Максимальный напор на выходе из насоса, МПа (кГс/см2)

0,38

Мощность электродвигателя, кВт

22

Масса установки, кг

7110

Габаритные размеры в рабочем состоянии, м:

 

   длина (номинальная)

100

   ширина (максимальная)

4,5

   высота

3

Погружают легкие иглофильтры на глубину 7-8 м всего гидравлическим способом. При этом иглофильтр с присоединенным к нему шлангом от насоса поднимают краном в вертикальное положение, после чего включают насос. Вода, нагнетаемая по внутренней трубе иглофильтра) отталкивает шаровой клапан (кольцевой клапан при этом закрывает доступ в пространство между наружной и внутренней трубами) и поступает к наконечнику 25, выйдя из которого с большой скоростью, размывает грунт. В результате образуется скважина, в которую опускают иглофильтр. Расстояние между иглофильтрами принимают в зависимости от схемы их расположения (кольцевой или линейной), глубины водопонижения, типа насосного агрегата и гидрогеологических условий, но обычно эти расстояния равны 0,75; 1,5, а иногда и 3 м.

Откачку воды из системы с легкими иглофильтрами производят насосным агрегатом, состоящим из центробежного насоса, соединенного с вакуум-насосом или вихревым самовсасывающим насосом. При откачке воды шаровой клапан иглофильтра под влиянием вакуума поднимается, а кольцевой клапан опускается, открывая путь грунтовой воде, поступающей во внутреннюю трубу через отверстия наружной трубы фильтра.

Легкие иглофильтры погружают в грунт способом гидроподмыва под действием собственного веса с помощью струи воды давлением 0,3÷0,5 МПа, размывающей грунт под наконечником фильтра, или монтируют в заранее пробуренные скважины. В глинистых и суглинистых грунтах допускается предварительная проработка ствола скважины трубой, снабженной наконечником с фрезой. Данные об установке фильтров заносят в журнал погружения иглофильтров.

Оборудование легких иглофильтровых установок:

а общий вид иглофильтровой установки; б — погружение иглофильтров; г — водоприемное фильтровое звено иглофильтра в процессе откачки воды; д — то же, при гидравлическом погружении иглофильтра; в — иглофильтр в собранном виде; 1 — гибкое соединение иглофильтра со всасывающим коллектором 2; 3 — насосный агрегат; 4 — опора; 5 — иглофильтры; 6 — кран; 7 — коллектор; 8 — шланг; 9 — колонна для наращивания; 10 — скважина; 11 — фильтровое звено иглофильтра; 12 — надфильтровая труба; 13 — конец надфильтровой трубы; 14 — внутренняя труба; 15 — шайба; 16 — муфта; 17 — резиновое кольцо; 18 — наружная перфорированная труба; 19 — проволочная обмотка; 20 — сетка; 21 — кольцевой клапан; 22 — седло клапана; 23 — шаровой клапан; 24 — ограничитель; 25 — наконечник с зубчатой коронкой

Иглофильтры

а — общий вид иглофильтра; б — положение клапанов фильтрового звена при погружении иглофильтра; в — то же, при откачке грунтовой воды; 1 — наружная труба; 2—внутренняя труба; 3 — фильтровальная сетка; 4 и 5 — кольца; 6 — шаровой клапан; 7 — стержень; 8 — наконечник

Иглофильтровая установка состоит из иглофильтров, всасывающего коллектора и насосного агрегата. Иглофильтры представляют собой колонны труб диаметром 50 мм, длиной по 8,5 м, в нижней части которых имеются фильтровые звенья. Фильтровое звено длиной примерно 1,25 м состоит из двух труб: наружной диаметром 50 мм с равномерно распределенными по поверхности отверстиями и внутренней диаметром 38 мм с открытым нижним концом.

Иглофильтры погружают в грунт обычно гидравлическим способом. Собранный иглофильтр с присоединенным к нему шлангом от насоса поднимают с помощью крана, вышки или треноги и опирают на грунт на месте погружения, поддерживая иглофильтр в вертикальном положении, или опускают его в предварительно пробуренную скважину. Насосом в иглофильтр подают воду под напором 30—50 м. Шаровой клапан под действием струи воды опускается и открывает отверстие в кольце 5, а кольцо 4 под действием напора воды поднимается и закрывает зазор между наружной и внутренней трубами. Вода, подаваемая насосом, выходит из наконечника и размывает грунт, образуя углубление, в которое и погружается иглофильтр под действием собственного веса. Взвешенные частицы размытого грунта вместе с водой вымываются на поверхность, а тяжелые (гравий и крупный песок) остаются в скважине, образуя вокруг фильтровой сетки дополнительный гравийный фильтр, в результате чего при откачке увеличивается приток грунтовых вод к иглофильтру.

Во время откачивания грунтовой воды через иглофильтры уровень ее понижается и вокруг каждого иглофильтра образуется воронка, ограниченная депрессионной кривой. С помощью легкой иглофильтровой установки уровень грунтовых вод можно понизить на глубину до 5 м, считая от оси насоса. Если необходимо понизить уровень воды на глубину более 5 м, иглофильтры устанавливают в два или три яруса или устраивают водопонижающие скважины.

Иглофильтры следует погружать при постоянной подаче рабочей воды в вертикальном положении во избежание обрушения стенок скважины и затруднений при извлечении его из грунта по окончании работ.

Для лучшей промывки затрубного пространства при гидравлическом погружении иглофильтров рекомендуется несколько раз замедлять погружение, придерживая фильтр на весу.

В мелкие и среднезернистые пески легкие иглофильтры следует погружать при напоре 0,3 — 0,35 МПа. При погружении иглофильтров в глинистые прослои грунта и гравий давление воды следует увеличивать до 0,4 — 0,5 МПа.

При погружении иглофильтров в плотные слои следует периодически приподнимать и опускать иглофильтр, исключая вдавливание их наконечников в грунт, так как при этом шаровой клапан закрывает отверстие для выхода промывочной струи воды. Для ускорения погружения иглофильтров не следует увеличивать напор и расход воды, так как при этом затрудняется образование естественного фильтра из крупных фракций грунта.

При погружении иглофильтров в толщу, состоящую из слоев разной проницаемости, необходимо, чтобы фильтровое звено находилось в наиболее проницаемом слое. При этом допускается использовать воду непосредственно из водопроводной сети (при достаточном ее давлении) или подавать воду специальным насосом, сагрегированным с заполненной водой емкостью объемом 4 ÷ 5 м3.

Общая длина иглофильтра (собственно иглофильтр и надфильтровые трубы) должна быть подобрана так, чтобы фильтровое звено было расположено на предусмотренных проектом отметках. При сборке должна быть обеспечена герметичность соединения звеньев труб. Перед погружением иглофильтра в грунт осматривают все его соединения, шаровой клапан и фильтровую сетку.

После установки иглофильтров необходимо проверить пропускную способность фильтровых звеньев путем налива воды в иглофильтры и наблюдением за скоростью ее поглощения. Быстрое понижение столба воды в иглофильтре свидетельствует о хорошей работе фильтрового звена.

Водопонижение легкими иглофильтровыми установками (ЛИУ):

1 траншея с креплениями; 2 — всасывающий коллектор; 3 — соединительные патрубки (шланги); 4 — кран или вентиль; 5 — насосный агрегат; 6 — иглофильтры; 7 — пониженный уровень грунтовых вод; 8 — водоприемное (фильтровое) звено иглофильтра; 9 — проложенный трубопровод в траншее; 10 — напорный трубопровод; 11 — сборный трубопровод; 12 — дренажная пригрузка; 13 — иглофильтры верхнего яруса; 14 — то же, нижнего яруса; 15 — конечное положение депрессионной поверхности грунтовых вод; 16 — глиняный тампон; 17 — песчано-гравийная обсыпка.

Иглофильтры, уровень воды в которых понижается медленно или совсем не понижается, следует извлечь, промыть и установить вновь. Для лучшего образования вокруг иглофильтра гравийной прослойки рекомендуется после погружения иглофильтра, не прекращая подачи воды, засыпать в образовавшуюся скважину гравий и только после этого прекратить подачу воды.

 Установленные иглофильтры присоединяют к общему всасывающему коллектору с помощью гибких шлангов, имеющих накидные гайки и проходные краны. Краны служат для регулирования пропускной способности иглофильтров и для отключения отдельных из них, в случае необходимости, от всасывающего коллектора. Коллектор укладывают с уклоном 0,002—0,005 от насоса.

a410c0d145ba7b8792a865bb9 Для откачивания грунтовой воды применяют самовсасывающие вихревые насосы, присоединяемые; к общему коллектору. Во время откачивания шаровой клапан поднимается и закрывает отверстие кольца 5, что исключает возможность поступления грунтовой воды через наконечник иглофильтра; подвижное кольцо опускается на кольцо, и вода через фильтровую сетку и отверстия во внешней трубе всасывается насосом во внутреннюю трубу иглофильтра.
Иглофильтровые установки являются мобильным оборудованием для осушения грунта в пределах котлована или траншеи. Расстояния между иглофильтрами назначают в зависимости от коэффициента фильтрации грунта и от требуемого понижения уровня грунтовых вод. Практически оно колеблется от 0,75 до 3 м.

Легкие иглофильтровые установки предназначены в основном для понижения уровня воды в грунтах с коэффициентом фильтрации от 1 до 50 м/сут и при залегании водоупора на расстоянии не менее 2—3 м от дна котлована или траншеи. При коэффициентах фильтрации более 50 м/сут уровень грунтовых вод понижают с помощью скважин-колодцев, оборудованных глубинными насосами.

 Число насосов для откачивания воды при понижении уровня грунтовых вод определяют в зависимости от притока воды к установке и числа присоединяемых к ней иглофильтров. Откачивание воды при водопонижении ведут непрерывно в течение всего периода производства работ. Во избежание перерыва в работе насосов и затопления выемок грунтовой водой необходимо иметь аварийные резервные насосы. Для большей надежности бесперебойного питания двигателей насосов энергией необходимо иметь два ввода электроэнергии от разных источников питания.

 Основным требованием при производстве работ по открытому водоотливу и искусственному понижению грунтовых вод является сохранение плотности грунта не только в основании сооружения, но и в самом водоносном слое, так как вынос частиц грунта может вызвать в грунте осадочные явления. Поэтому в откачиваемой воде не должно быть частиц грунта.

 После окончания работ по водопонижению иглофильтры извлекают из грунта с помощью крана, тали или других приспособлений. При эксплуатации иглофильтровых установок должны соблюдаться следующие основные требования по технике безопасности: электродвигатели у насосов необходимо заземлять, а рубильники должны быть закрытого типа; не допускать погружения и извлечения иглофильтров вблизи находящихся под током проводов — расстояние от них должно быть таким, чтобы поднятый иглофильтр в случае падения не мог задеть за провода.

 Понижение уровня грунтовых вод при разработке траншеи для прокладки трубопровода производят по захватной системе с последовательным демонтажем отдельных ветвей иглофильтров на законченных участках и переносом их вперед по ходу работ на последующие участки.

Затрубное пространство при погружении иглофильтров в мелкозернистые пески, содержащие значительные примеси глинистых и илистых прослоек, должно быть засыпано крупным песком или смесью песка с гравием (фракцией от 0,5 до 5 мм). Во избежание обрушения стенок скважины до окончания обсыпки иглофильтра крупнозернистым песком не следует прекращать подачу промывочной жидкости через иглофильтр.

При погружении, промывке и обсыпке иглофильтров необходимо руководствоваться «Паспортом-инструкцией иглофильтровой установки» завода-изготовителя. При низком дебите иглофильтровой установки в зимнее время необходимо утеплять коллектор, гибкие шланги и иглофильтры по мере их обнажения при разработке грунта. Монтаж, пуск, эксплуатация и демонтаж насосов должны производиться в соответствии с инструкциями заводов-изготовителей насосного оборудования. При монтаже насосов, всасывающих и напорных коммуникаций должна быть обеспечена герметичность всех соединений.

Всасывающий коллектор иглофильтровых установок должен укладываться на подкладках по спланированной поверхности грунта или на кронштейнах, приваренных к свайному ограждению котлована с уклоном 0,005 — 0,002 от насоса. Звенья коллектора соединяются между собой на фланцах с резиновыми прокладками и испытываются под давлением 0,1 — 0,2 МПа.

При откачке воды более чем одним насосом коллектор следует разделять задвижками на секции так, чтобы каждый насос откачивал воду из отдельной секции. Насосы легких иглофильтровых установок рекомендуется располагать в средней секции коллектора для уменьшения гидравлических потерь во всасывающей линии.

a410c0Иглофильтр с коллектором соединяют инвентарным армированным шлангом с фланцевым соединением на резиновой прокладке, которые устанавливаются одной стороной на фланец иглофильтра, другой — на фланец коллектора.

Насосы легких иглофильтровых установок перед монтажом должны быть осмотрены для п  Для откачивания грунтовой воды применяют самовсасывающие вихревые насосы, присоединяемые; к общему коллектору. Во время откачивания шаровой клапан поднимается и закрывает отверстие кольца 5, что исключает возможность поступления грунтовой воды через наконечник иглофильтра; подвижное кольцо опускается на кольцо, и вода через фильтровую сетку и отверстия во внешней трубе всасывается насосом во внутреннюю трубу иглофильтра.роверки их исправности и отсутствия внутри части посторонних предметов, их следует присоединить к всасывающему коллектору армированным всасывающим шлангом. Предварительно следует проверить исправность обратного клапана. По окончании монтажа над насосной установкой строят временное помещение. В зимнее время помещение необходимо утеплять.

В зимнее время при остановке насоса на длительное время необходимо выпускать воду из насоса, всасывающего коллектора и армированных шлангов. При образовании во всасывающей системе ледяных пробок их необходимо ликвидировать до пуска насоса в эксплуатацию. Для измерения дебита насосной установки на напорном или сливном трубопроводе необходимо устанавливать отвод, в конце которого устанавливаются задвижка и мерная емкость.

Эжекторные иглофильтры

Эжекторные иглофильтры в зависимости от инженерно-геологических условий монтируют или в заранее пробуренных скважинах или погружают в грунт способом гидроподмыва. Их следует устанавливать в предварительно пробуренные скважины в случаях, когда:

  • в грунте содержится значительное количество крупнообломочного материала, плотных глин или прослоев скальных грунтов;
  • работы по водопонижению производятся в непосредственной близости от жилых зданий, промышленных сооружений и подземных коммуникаций;
  • необходимо устройство песчано-гравийной обсыпки вокруг иглофильтров.

Скважины рекомендуется бурить преимущественно роторным способом с обратной промывкой чистой водой или ударно-канатным способом. Для проходки скважин в зоне неводоносных грунтов допускается шнековый способ бурения.

Перед установкой эжекторного иглофильтра скважину необходимо промыть до полного осветления воды. Обсыпку иглофильтров следует вести до отметки статического уровня грунтовых вод по мере извлечения обсадных труб. Выше этой отметки затрубное пространство засыпается местным грунтом. Пропускную способность эжекторных иглофильтров следует проверять наливом в них воды, так же как и в случае с легкими иглофильтрами.

При гидравлическом погружении иглофильтров в грунты, сильно поглощающие воду (гидроподмыв), следует дополнительно подавать к промывочной струе на забой скважины сжатый воздух. На воздушной линии должен быть установлен обратный клапан, исключающий попадание воды в компрессор. Засыпать гравийный материал в затрубное пространство следует при уменьшенном расходе рабочей воды.

При проходке прослоев глинистых грунтов для увеличения диаметра размыва следует замедлять скорость погружения иглофильтра. В случае прекращения выхода пульпы из скважины на поверхность и возрастания сопротивления гидравлическому погружению иглофильтра его следует извлечь и погружение начать вновь. Во избежание обрушения стен скважины и заклинивания иглофильтра грунтом, а также для соблюдения вертикального положения погружаемые иглофильтры следует периодически приподнимать и опускать, не допуская при этом повреждения сетки фильтров.

На каждый эжекторный иглофильтр составляется паспорт. До начала монтажа водоподъемной части эжекторного иглофильтра должно быть проверено качество его изготовления:

  • соосность насадки с диффузором;
  • гладкость внутренних поверхностей насадки и диффузора;
  • герметичность сварных швов и резьбовых соединений;
  • прямолинейность наружных и внутренних труб.

Водопонижение эжекторными иглофильтрами, водопонизительными скважинами и электроосмотическим способом:

1 — низконапорный насос; 2 — циркуляционный резервуар; 3 — высоконапорный насос; 4 — распределительный трубопровод; 5 — сливной лоток; 6 — трубопровод; 7 — эжекторный иглофильтр; 8 — водоприемное фильтровое звено; 9 — водоотводящая труба; 10 — труба от насоса; 11 — наружная труба; 12 — диффузор с насадкой; 13 — сетка; 14 — шаровой клапан; 15 — наконечник с зубчатой коронкой; 16 — отстойник; 17 — просеченный лист; 18 — песчано-гравийная обсыпка; 19 — местный песчаный грунт; 20 — кондуктор; 21 — пьезометр для замера уровня воды в скважине; 22 — то же, в обсыпке; 23 – надфильтровая труба; 24 — водоподъемные трубы; 25 — направляющие фонари; 26 — муфта; 27 — насосный агрегат; 28 — трубы-аноды; 29 — иглофильтры-катоды; 30 — двигатель-генератор; 31 — насосный агрегат; 32 — всасывающий коллектор; 33 — пониженный уровень грунтовых вод.

Схема установки эжекторного иглофильтра в предварительно пробуренную скважину

1 — эжекторный иглофильтр ЭИ-2,5; 2 — обсадная колонна, извлекаемая после установки фильтра; 3 — обсыпка (песок, супесь, суглинок, глина); 4 — фильтровое звено; 5 — фильтровая обсыпка (гравий, песок)

 

Установку водоподъемных частей следует начинать после погружения в грунт наружных колонн труб иглофильтров. Колонны водоподъемных труб с укрепленными в нижнем конце эжекторными устройствами необходимо опускать внутрь наружной колонны, наращивая отдельные звенья труб по мере их опускания. Количество и длину звеньев труб для внутренней колонны следует подбирать так, чтобы верхний ее конец выступал на 0,8 — 1 м над концом наружной колонны.

Все резьбовые соединения должны быть собраны с подмоткой льна на сурике или герметике. При сборке и опускании водоподъемных труб следует убедиться в отсутствии в них посторонних предметов и загрязнений. Внутренняя поверхность колонны должна быть гладкой, без выступов в местах соединения звеньев. На ней должна быть нанесена метка, по которой можно убедиться, что опорное кольцо село на седло.

На верхнем конце опущенной до проектной отметки внутренней колонны должен быть укреплен хомут и установлен сальник, для чего: затягивают гайки, расположенные над хомутом; уплотняют сальник; присоединяют шлангом иглофильтр к патрубку водосбросного трубопровода. На распределительных и водосбросных трубопроводах для подключения иглофильтров должны быть установлены штуцеры в количестве, превышающем число смонтированных иглофильтров не менее чем на 10 %. На штуцерах должны быть установлены пробковые краны.

В случае безнапорного водосбросного трубопровода установка на нем пробковых кранов необязательна. Звенья распределительного и водосбросного трубопроводов должны соединяться на фланцах с резиновыми прокладками или на сварке. Трубопроводы следует монтировать на подкладках в непосредственной близости от эжекторных иглофильтров параллельно их створу. Расстояние между подкладками не должно превышать 4 м. На выбросном патрубке насоса, питающем распределительный трубопровод, необходимо устанавливать задвижку.

Всасывающий патрубок насоса, нагнетающего рабочую воду, необходимо располагать ниже уровня воды в циркуляционном баке из расчета, чтобы объема воды, находящегося в циркуляционном баке выше всасывающего патрубка насоса, хватало на заполнение системы трубопроводов и эжекторных иглофильтров в момент запуска системы. Всасывающий патрубок насоса необходимо защищать сеткой с общей площадью отверстий, в три-четыре раза превышающей площадь сечения всасывающей трубы. Для распределительных трубопроводов следует применять стальные трубы, рассчитанные на внутреннее давление не менее 1,6 МПа.

Смонтированные трубопроводы должны быть продуты сжатым воздухом и промыты водой, после чего следует провести их гидравлическое испытание под давлением до 1,0 МПа, которое не должно снижаться в течение 15 мин. Результаты испытания оформляются актом. Для контроля за работой установок на напорном патрубке насоса должен быть установлен манометр. Для предотвращения замерзания воды в трубопроводах и иглофильтрах их необходимо утеплять.

В наиболее низких частях трубопроводов следует устанавливать вентили для слива воды. Откачиваемая вода должна отводиться по специальным трубопроводам или лоткам. После окончания монтажа водопонизительной установки насосная станция должна быть включена на пробный пуск. 

В пусковой период должны быть окончательно проверены, отрегулированы и испытаны насосы, электродвигатели, электропусковая аппаратура, эжекторные фильтры, коммуникации. Вся система должна быть подготовлена к эксплуатации.

Насосные станции рекомендуется сооружать по типовым проектам. Они должны соответствовать требованиям всех действующих норм и правил промсанитарии и противопожарной безопасности, а также условиям эксплуатации водопонизительной установки.

Место строительства насосной станции или установки насосов должно определяться проектом. При этом для уменьшения гидравлических потерь рекомендуется размещать насосы в центре осушаемого участка.

При размещении агрегатов в насосной станции должны быть соблюдены следующие размеры проходов:

  • от электросборок до выступающих частей машины — 1,5 м;
  • между выступающими частями машин — 1 м;
  • между стенками зданий и машиной или аппаратом — 0,8м.

Освещенность помещения станции искусственным светом по всей площади пола должна быть не менее 60 лк.

Станция должна иметь не менее двух выходов. Двери и окна должны легко открываться наружу. Температура в станции должна быть не менее +10 °С. Обогрев ее в зимнее время должен быть предусмотрен проектом применительно к климатическим условиям.

Для монтажа и демонтажа оборудования в насосной станции должен быть установлен монорельс с тельфером соответствующей грузоподъемности. Насосы и электродвигатели следует монтировать в соответствии с заводскими инструкциями.

Монтаж электрических установок должен быть проведен в соответствии с «Правилами устройства электротехнических установок». При бетонировании фундаментов под насосные агрегаты эжекторных водопонизительных установок должны выполняться следующие требования:

а) при устройстве бетонных фундаментов перед укладкой бетона необходимо проверить надежность установки закладных деталей и правильность устройства опалубки колодцев для анкерных болтов, обеспечивающей ее последующую беспрепятственную разборку;

б) возле закладных частей, служащих опорами для насоса, бетонную смесь следует уплотнять особенно тщательно;

в) для подливки цементного раствора под рамы насоса и электродвигателя при их выверке, бетонную смесь в фундаменты укладывают на 50 — 100 мм ниже проектной отметки;

г) бетонная смесь должна иметь марку не ниже 200.

Перед бетонированием колодцы анкерных болтов должны быть тщательно очищены от мусора и промыты, на них должны быть установлены и выверены рамы под насосы и электродвигатели.

В сложных условиях строительства (плотная городская застройка, пересечение железнодорожных путей, подземных коммуникаций и сооружений и т.п.), когда остановка водопонизительной установки может привести к аварии, должно быть предусмотрено аварийное независимое питание для привода электродвигателей насосов и освещения с автоматическим включением резерва.

Все электрические кабели, идущие от электропусковой аппаратуры к электродвигателям насосов, должны быть надежно защищены от механических повреждений (уложены в каналах или траншеях, перекрытых щитами из рифленой стали или бетонными плитами и т.п., или подвешены на высоте не менее 3,0 м на столбах или специальных стойках-опорах).

Станции управления насосами для ограждения токоведущих частей, находящихся под напряжением, и защиты от попадания в них воды должны быть размещены в металлических ящиках.

Объем и габариты циркуляционного бака должны определяться проектом и отвечать требованиям его транспортировки. Циркуляционные баки перед монтажом должны быть осмотрены и наполнены водой для испытания.

При установке на станции двух или более баков они должны быть соединены трубопроводами с задвижками для возможного использования из них воды для запуска любого насоса. Циркуляционные баки следует устанавливать на бетонные основания. Для замера дебита водопонизительной установки в циркуляционный бак ниже водослива на 0,6 — 0,8 м следует врезать патрубок диаметром 4² — 6² с задвижкой. Патрубок должен соединяться с трубопроводом водослива.

Насосы с баком должны соединяться трубами на фланцах с уплотнением резиновыми прокладками. На нагнетательной и всасывающей сторонах насосов следует устанавливать задвижки.

Всасывающую магистраль от насоса к баку необходимо монтировать с уклоном не менее 0,005 в сторону бака. Трубопроводы должны соединяться с арматурой и приборами при помощи резьбового штуцера, соответствующего диаметру соединений на арматуре и приборах.

Все фасонные части, задвижки, краны и сварные стыки должны располагаться на расстоянии не менее 200 мм от стен помещения.

Если в станции установлено 2 и более насосов, над трубопроводами, соединяющими насосы с баками, должны быть устроены переходы.

Для заполнения водой циркуляционных баков к насосной станции должен быть проведен водопровод от источника водоснабжения, обеспечивающего наполнение циркуляционного бака в течение не более 1 ч.

Насосные станции должны быть укомплектованы следующей контрольно-измерительной аппаратурой:

а) общий щитовой вольтметр;

б) щитовые амперметры;

в) электрические счетчики активной и реактивной энергии;

г) манометр гидравлический со шкалой 0,16 кгс/см2 на прямом и обратном трубопроводах для контроля за циркуляцией воды. Манометры устанавливаются на самых удаленных от насоса частях трубопровода;

д) манометр гидравлический со шкалой 0,16 кгс/см2 для контроля за работой насосов;

е) указатель уровня воды в баке, оборудованный звуковой и световой сигнализацией, подающей сигнал при снижении уровня воды в баке.

Бурение и оборудование скважин погружными насосами

Для бурения водопонизительных скважин, оборудованных погружными насосами, применяются вращательный и ударно-канатный способы бурения.

Выбор типа станка зависит от глубины и диаметра бурения, геологического разреза, гидрогеологических условий, места сооружения скважин, наличия электроэнергии и воды.

При бурении водопонизительных скважин должны быть приняты меры, предотвращающие их искривление. Отклонение оси скважины от вертикали допускается не более 30°.

Внутренний диаметр конечного звена колонны обсадных труб при отсутствии гравийной обсыпки должен быть больше наружного диаметра фильтровой колонны не менее чем на 40 — 50 мм, а при наличии гравийной обсыпки — на 100 мм и более.

Все работы, связанные с сооружением скважины, должны быть отражены в соответствующих документах:

буровом журнале, заполняемом в процессе бурения;

геолого-техническом разрезе скважины, составляемом по окончании бурения.

В песчаных и песчано-глинистых грунтах с небольшим включением гальки предпочтение следует отдавать вращательному бурению с обратной промывкой чистой водой.

При бурении с обратной промывкой чистой водой необходимо следить:

чтобы скважина была постоянно залита до устья водой;

за соответствием скорости бурения и количеством грунта, поступающего из скважины. Недопустима длительная прокачка скважины без поступательного движения бурового инструмента.

Конечный диаметр бурения должен превышать наружный диаметр фильтровой колонны не менее чем на 300 мм.

Объем отстойника должен не менее чем в 3 раза превышать объем породы, выбуриваемой из скважины.

Вращательное бурение скважин с обратной промывкой без крепления обсадными трубами недопустимо в непосредственной близости от фундаментов зданий и подземных коммуникаций.

При бурении скважин вращательным способом с прямой промывкой в качестве промывочной жидкости следует применять:

в неустойчивых породах (песках, супесях) — глинистый раствор;

в устойчивых породах (известняках, песчаниках) в интервале установки фильтрового звена — воду.

Глинистый раствор в качестве промывочной жидкости должен отвечать следующим требованиям:

  • обладать необходимой плотностью, которая определяется расчетом в зависимости от конкретных геологических условий;
  • содержать не более 4 % песка;
  • водоотдача не должна превышать 14 — 16 см3 за 30 мин при определении прибором ВМ-6;
  • вязкость по СПВ-5 должна быть от 18 до 35 с.

При бурении скважин в зонах интенсивного поглощения рекомендуется применять растворы высокой вязкости и малой плотности.

При проходке скважин в грунтах, способных к обвалам и вспучиванию, необходимо применять утяжеленный раствор с малой вязкостью.

В процессе бурения частота вращения долота должна регулироваться в зависимости от характера проходимых пород, типа и диаметра долота, диаметра бурильных труб, количества прокачиваемой промывочной жидкости. При этом, чем больше частота вращения долота, тем меньше должно быть осевое давление на инструмент. Для достижения нормальной промывки скважины при бурении на воду необходимо обеспечить скорость восходящего потока промывочной жидкости в скважине не менее 0,2 м/с. При меньшей скорости восходящего потока следует периодически осуществлять промывку без углубления скважины.

Конечный диаметр скважины должен быть больше наружного диаметра фильтровой колонны не менее чем на 100 мм. Во избежание искривления ствола скважины в состав бурильного инструмента рекомендуется включать колибраторы или центраторы, соответствующие диаметру бурения. При бурении скважины необходимо подробно фиксировать в буровом журнале все операции, включая:

  • скорость углубления скважины;
  • расход и параметры промывочной жидкости;
  • частоту вращения породоразрушающего инструмента и осевого давления;
  • состав технологического бурового раствора.

Ударно-канатное бурение в водонасыщенных песках рекомендуется вести желонкой с плоским клапаном с одновременным креплением скважины обсадными трубами. Диаметр желонки должен быть на 100 мм меньше внутреннего диаметра обсадных труб, в которых ведется бурение.

При образовании в процессе бурения в скважине высокой грунтовой пробки рекомендуется заливать в скважину воду для создания противодавления, превышающего статический напор пластовой воды.

Водоносные пески следует по возможности проходить одной колонной труб. Башмак колонны следует забивать в водоупорную породу, подстилающую пески, на 0,3 ÷ 0,5 м.

Галечниковые и гравийные грунты следует проходить долотом с применением желонки с плоским клапаном с одновременным креплением обсадными трубами. При проходке сухого гравия и галечника, а также водонасыщенных песков, галечников и гравия, в которых не производится водопонижение, в скважину рекомендуется добавлять «жирную» глину.

В плотных вязких глинах бурение следует вести долотом, как правило, без одновременного крепления обсадными трубами. Если в скважине отсутствует вода, то перед спуском желонки в скважину следует подливать воду. Обсадку в этом случае можно выполнять сразу на всю глубину, стремясь период между окончанием бурения и спуском колонны труб сократить до минимума.

При проходке скважин в скальных и полускальных грунтах бурение рекомендуется осуществлять округляющими долотами. При бурении необходимо исключить сужение ствола скважины и потерю им округлой формы. При смене сработанного долота на новое, обработку стенок скважины следует начинать на 3 — 4 м выше забоя. Очистку скважины от разбуренной породы следует выполнять желонкой с плоским клапаном.

При отсутствии воды в скважине для облегчения производства работ в нее необходимо периодически подливать воду. Перед монтажом погружного насоса в скважине необходимо:

  • проверить скважину шаблоном на проходимость (на всю глубину скважины);
  • прокачать скважину водой.

5ba7b8792a865bb9939ceceНасосы в скважинах можно монтировать автокраном, буровым станком или другими подъемными средствами на водоподъемных трубах, состоящих из отдельных труб длиной 6 — 7 м, соединяемых муфтами. Допускается соединение труб на фланцах с резиновыми прокладками. Для монтажа насосов в скважину следует применять усиленные водогазопроводные или насосно-компрессорные трубы. Диаметр труб должен соответствовать паспортной производительности насоса.

Верхняя труба водоподъемной колонны должна присоединяться к опорной плите, закрепляемой на устье скважины. Насос в скважину следует опускать на такую глубину, чтобы при полностью открытой задвижке на нагнетательном трубопроводе всасывающее отверстие насоса находилось под водой. При понижении динамического уровня ниже всасывающего отверстия следует опустить насос на большую глубину или, если это невозможно, регулировать производительность насоса задвижкой.

Перед пуском насоса задвижка на нагнетательном трубопроводе должна быть закрыта. После пуска насоса задвижка открывается с таким расчетом, чтобы обеспечить максимальный расход воды и непрерывность ее истечения. При наличии в момент пуска насоса незначительного количества песка в откачиваемой воде допускается останавливать насос до полного осветления воды. Монтаж, демонтаж и эксплуатация насосов должны производиться в соответствии с инструкцией завода-изготовителя.

Токопроводящий кабель в скважину через каждые 2 — 3 м должен быть прикреплен к напорному трубопроводу. Монтаж токопроводящего кабеля не рекомендуется производить при температуре воздуха ниже -15 °С.

Электрическая станция управления насоса должна быть проверена на стенде. Защита электродвигателя должна быть отрегулирована на номинальный ток. Над станцией управления должна быть установлена будка, защищающая ее от атмосферных осадков.

Для контроля динамического уровня воды над работающим насосом в скважине параллельно водоподъемной колонне труб следует смонтировать пьезометрическую трубку из водогазопроводных или полиэтиленовых труб. Для замера количества откачиваемой воды на сливном трубопроводе должен быть установлен водомер. В противном случае слив из насоса должен осуществляться в мерную емкость, установленную на общем сливном трубопроводе и оборудованную клапаном, закрывающим слив из мерной емкости при замере. На опорном колене насоса должен устанавливаться манометр.

Интенсификация водоотбора при осушении пласта

Вакуумирование скважин

Вакуумирование скважин рекомендуется применять при водопонижении в грунтах с низкими фильтрационными свойствами, близком расположении тоннеля к водоупору и малом столбе воды над водоупором. Для вакуумирования скважин, оборудованных погружными насосами, следует применять струйные насосы установок УВВ-2 и УЗВМ, которыми одновременно может производиться откачка воды.

Подачу воды на струйные насосы в этом случае следует осуществлять центробежными или поршневыми (буровыми) насосами, сагрегированными с циркуляционными баками таким образом, что один рабочий насос подает воду на группу скважин. Устья вакуумируемых скважин должны быть оборудованы герметичными фланцами с герметичными вводами водоподъемных труб и кабельных вводов погружных насосов.

В скважинах, предназначенных для вакуумирования:

  • сварка всех стыков фильтровой колонны должна выполняться герметичными швами;
  • сборка муфтовых соединений водоподъемных труб должна осуществляться с подмоткой льна на сурике;
  • на оголовниках вакуумированных скважин должен быть установлен вакуумметр.

a410c077Во избежание подсоса воздуха через верхнюю часть фильтрового звена при снижении уровня подземных вод, длина фильтрового звена над водоупорным слоем должна быть не более 2-х метров. Длина отстойника вакуумной скважины должна быть не менее 3-х метров для возможности размещения в нем погружного насоса при максимальном снижении уровня грунтовых вод в осушаемом пласте.

Общая вакуумная магистраль должна быть снабжена краном у каждой отдельной скважины для возможности демонтажа одного насоса без остановки всей системы вакуумирования.

Слив насосов должен осуществляться в циркуляционные баки установок УВВ-2 или УЗВМ, откуда избыточная вода через верхний патрубок поступает в сливной трубопровод.

Циркуляционные баки рабочих насосов должны иметь плотно закрывающиеся крышки во избежание попадания мусора в насадки струйных насосов.

Перед пуском системы вакуумирования циркуляционные баки, напорные и обратные трубопроводы, струйные насосы должны быть промыты чистой водой.

Нагнетательные и всасывающие трубопроводы рабочих насосов должны быть снабжены задвижками. На нагнетательном патрубке рабочего насоса должен быть установлен манометр.

Нагнетание сжатого воздуха в пласт

Нагнетание сжатого воздуха в осушаемый пласт следует производить при осушении замороженных замкнутых контуров в целях повышения производительности водопонизительных скважин, ускорения сроков осушения и максимально возможного снижения уровня грунтовых вод в замороженном контуре.

Конструкция воздухоподающих скважин, их количество и расположение должны устанавливаться в проекте в зависимости от конкретных гидрогеологических условий, литологического состава грунтов и положения сооружаемых тоннелей в замороженном контуре.

Нагнетание воздуха в осушаемый пласт должно производиться через специально пробуренные воздухоподающие скважины, сооружаемые с поверхности.

Обязательным условием для осушения замороженных контуров с нагнетанием сжатого воздуха в осушаемый пласт является наличие над ним водоупорного слоя мощностью не менее 2 — 3 метров.

Нагнетание воздуха в осушаемый пласт через систему воздухоподающих скважин должно осуществляться централизованно от стационарной компрессорной станции или от передвижных компрессоров, устанавливаемых непосредственно у осушаемого контура.

Рабочее давление нагнетания воздуха в пласт должно быть в пределах 1,2 — 1,4 Н, где Н — гидростатический напор или мощность осушаемого пласта.

Устья воздухоподающих, наблюдательных и водопонизительных скважин при осушении с нагнетанием сжатого воздуха должны оборудоваться герметичными оголовками или крышками.

Расположение и конструкция фильтровых звеньев воздухоподающих скважин в осушаемом контуре должно способствовать максимально эффективному отжатию воды на фильтровые звенья водопонизительных скважин и недопущению прорыва сжатого воздуха через фильтровое звено к насосу.

Воздухонапорные трубопроводы от компрессорной станции до воздухоподающих скважин следует выполнять из усиленных газовых муфтовых труб.

Диаметр труб должен определяться расчетом воздухонапорных трубопроводов с учетом обеспечения рабочего напора в устье воздухоподающих скважин и прохождения необходимого количества воздуха.

Оголовки воздухоподающих скважин должны оборудоваться герметичными крышками и вентилями для установки манометров и сброса давления.

Подводящая воздушная магистраль к каждой воздухоподающей скважине должна оборудоваться вентилем для регулирования давления сжатого воздуха.

Замеры уровня грунтовых вод в осушаемом контуре следует производить с помощью наблюдательных скважин через 3 — 4 ч после прекращения подачи сжатого воздуха в осушаемый пласт.

Водотлив при помощи насосов

При водоотливе используются серийно выпускаемые центробежные насосы для воды, при необходимости для загрязненной воды, или погружные электронасосы для загрязненной воды типа ГНОМ..

ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ НАСОСОВ ТИПА ГНОМ (ГОСТ 20763-73)

Параметры

Марка насоса

ГНОМ 10-10

ГНОМ 16-15

ГНОМ 25-20

ГНОМ 40-18Т

ГНОМ 53-10Т

ГНОМ 100-25

Подача, м3

10

16

25

40

53

100

Напор, м

10

15

20

18

10

25

Мощность электродвигателя, кВт .

1,1

1,7

4

5,5

4

15

Габариты, мм

278×210×450

500×240*

260×327×600

327×260×660

295×260×600

530×385×820

Масса

21

31

58

76

58

180

Допустимый размер твердых включений в воде, мм

6

5

8

6

8

5

Допустимое содержание в воде механических примесей, %

10

10

10

Допустимая температура воды, °С

35

35

35

60

45

35

* Диаметр насоса.

Дренаж. При устройстве траншейных, трубчатых и галерейных дренажей работы должны начинаться с прокладки сбросных участков от дренажной сети до открытых водоприемников или существующих коллекторов дождевой канализации при самотечном выпуске, а при перекачке воды — со строительства насосной станции и водоотвода.

При устройстве дренажей используются общестроительное оборудование «машины, применяемые для земляных, санитарно-технических и водопонизительных работ.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ

Марка насоса

Подача, м3

Напор, м

Мощность, кВт

Частота вращения, мин–1

Габариты, мм

Масса, кг

НЦС-1

18
120
130

20,5
11,3
8,3

5,79
6,96
6,91

3000

1215×390×655

250

НЦС-3

8
36,4
60

21,7
15,9
4,3

2,38
3,14
3,76

3000

1120×385×540

150

К 160/30

160

30

30

1500

1470×615×575

455

К 290/30

290

30

30

1500

1640×710×656

600

КМ 45/55

45

55

10,5

3000

847×385×435

198

КМ 90/35

90

35

10,8

3000

847×403×440

197

КМ 160/20

160

20

10,9

1500

877×472×505

237

Д200-95 (4НДв)

200

95

100

3000

830×640×520

210

Д200-36 (5НДв)

200

36

40

1500

830×800×620

270

Д200-50 (6НДв)

320

50

75

1500

830×970×700

380

 

Устройство пластового дренажа в котловане включает следующие виды работ: срезку, зачистку и планировку дна котлована до проектных отметок; укладку трубчатых дрен, включая подготовку под них, устройство песчано-гравийной обсыпки; укладку фильтрующей постели по дну котлована последовательно участками из песчаного слоя с уплотнением его легкими катками; укладку поверх песчаного слоя гравия или щебня. При выполнении работ нельзя допускать нарушений в сопряжении щебеночного слоя постели со щебеночной обсыпкой труб.

Водопонизительные скважины. Бурение скважин производится ударно-канатным, вращательным и гидравлическим способами.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ СТАНКОВ УДАРНО-КАНАТНОГО БУРЕНИЯ

Параметры

Марка станка

УГБ-3УК

УГБ-4УК

БУ-2 «Уралец»

Максимальная глубина бурения, м

300

500

250

Максимальный диаметр бурения, мм

600

900

300

Грузоподъемная сила лебедок, кН:
талевой
желоночной
инструментальной


20
12
20


32
20
32



5
12

Высота мачты, м

13,5

16

11,6

Грузоподъемная сила мачты, кН

120

250

Мощность двигателя, кВ

22

40

20

Габариты станка (в рабочем положении), м:
длина
ширина
высота


5,8
2,3
12,75


7,7
2,64
16


6
2,7
12

Масса станка с мачтой и двигателем, т

8

12,8

11,1

 

Вращательное бурение ведется с прямой или обратной промывкой. При бурении с применением глинистых растворов необходимо обеспечить эффективную разглинизацию скважин. Параметры станков вращательного бурения приведены в табл. 21. При применении фильтров без обсыпки диаметр бурения должен быть больше диаметра фильтровой колонны на 50—100 мм.

При гидравлическом бурении фильтровые или обсадные колонны скважин погружают в грунт с помощью гидроразмыва. В грунтах с большим водопоглощением дополнительно к воде подается сжатый воздух. Эффективно сочетание гидроразмыва с вибрационным воздействием на погружаемую колонну.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ СТАНКОВ ВРАЩАТЕЛЬНОГО БУРЕНИЯ

Параметры

Марка станков

УГБ-50М

УГБ-1ВС

УРБ-3А2

1БА-15В

УРБ-600

FA-12

Основной способ бурения

Вращательный шнеком

Вращательный с промывкой

Вращательный с обратной промывкой и ударно-канатный

Номинальная глубина бурения, м

50

50

600

500

600

250/250

Диаметры бурения, мм:
начальный
конечный


198
151


198
151


243
93


394
190


490
214

1270/600

Высота мачты, м

8

8,65

18,4

18,4

22,4

13,12

Максимальная грузоподъемная сила, кН

73

62

100

300

700

125

Установленная мощность главного привода, кВт

36

44

180

288

520

Габариты станка (в транспортном положении), мм;
длина
ширина
высота

8000
2250
3500
6540
2380
2730
10850
3000
3750
10860
3000
3750
12460
2650
4160
13100
2480
3500

Масса станка, т

6,235

6,045

13,6

14,7

22,7

15,82

 

В скважинах, предназначенных для установки в них насосов с трансмиссионным валом, отклонение от вертикали не должно превышать 0,005 глубины скважины. Погружные насосы монтируют в скважинах после проверки фильтровой колонны на проходимость шаблоном длиной 5 м и диаметром, на 50 мм превышающим диаметр насоса.

Основой систем строительного водопонижения иглофильтрами является поршневой вакуумный насос для всасывания воды от иглофильтров

 

Обсыпка фильтров скважин должна производиться равномерно и непрерывно слоями высотой не более 30-кратной толщины обсыпки.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ СКВАЖИННЫХ НАСОСОВ

Марка Мощность электродвигателя, кВт Длина насоса, мм Марка Мощность электродвигателя, кВт Длина насоса, мм
Агрегаты электронасосные центробежные скважинные для воды ЭЦВ8-25-300 32 4190
ЭЦВ8-40-60 11 1666
      ЭЦВ8-40-180 32 2960
ЭЦВ5-4-125 2,8 1890 2ЭЦВ10-63-65 22 1720
ЭЦВ5-6,3-80 2,8 1620 2ЭЦВ10-63-110 32 2125
1ЭЦВ6-4-130 2,8 1700 1ЭЦВ10-63-150 45 2504
1ЭЦВ6-4-190 4,5 2041 2ЭЦВ10-63-150 45 2415
3ЭЦВ6-6,3-85 2,8 1358 1ЭЦВ10-63-270 65 3234
4ЭЦВ6-6,3-85 2,8 1484 ЭЦВ10-120-60 32 2150
2ЭЦВ6-6,3-125 4,5 1564 ЭЦВ10-160-35Г 22 1867
4ЭЦВ6-6,3-125 4,5 1710 1ЭЦВ12-160-65 45 1966
1ЭЦВ6-10-50 2,8 1361 1ЭЦВ12-160-100 65 2157
3ЭЦВ6-10-80 4,5 1415 1ЭЦВ12-210-25 22 1747
1ЭЦВ6-10-110 5,5 1713 2ЭЦВ12-210-55 45 2330
1ЭЦВ6-10-140 8 1891 1ЭЦВ12-210-145 125 3390
1ЭЦВ-10-185 8 2222 2ЭЦВ12-255-301 32 1602
ЭЦВ6-10-235 11 2799 ЭЦВ12-375-301 45 1860
3ЭЦВ6-16-50 4,5 1502 ЭЦВ14-210-300Х 250 5679
3ЭЦВ6-16-75 5,5 1708 ЭЦВ16-375-175Х 250 5626
ЭЦВ6-16-75Г 5,5 1640 Агрегаты водоподъемные с электродвигателем над скважиной
ЭЦВ6-16-110Г 8 1860
ЭЦВ6-25-140ХГ 16 3291 АТН8-1-7 7,5 33 396
ЭЦВ6-25-140ХТрГ 16 3291 ATН8-1-11 10 46 154
3ЭВЦ8-16-140 11 1795 АТН8-1-16 13 69 915
1ЭЦВ8-25-100 11 1832 АТН8-1-22 17 93 358
2ЭЦВ8-25-100 11 1822 20А-18X1-1 75 27 210
2ЭЦВ8-25-150 16 2128 20А-18ХЗ-1 250 83 375
1ЭЦВ8-25-150ХТрГ 22 2658 24А-18X1-1 250 43 797

Примечания: 1. Типоразмеры агрегатов ЭЦВ соответствуют ГОСТ 10428-79.

2. Требуемый подпор для насосов от ЭЦВ5-4-125 до 1ЭЦВ12-210-25 — 1 м; от 2ЭЦВ12-210-55 до 2ЭЦВ12-255-301, а также ЭЦВ14-210-300Х — 2 м; для ЭЦВ12-375-301 и ЭЦВ16-375-175Х — 6 м.

3. Буквы в марке агрегатов обозначают: А — артезианский; В — водяной; Г — допускается повышенное содержание твердых механических примесей в воде; Н — насос; Т — турбинный; Тр — допускается повышенная температура воды; X — допускается химическая активность воды; Ц — центробежный; Э — с приводом от погружного электродвигателя.

4. Числа в марке агрегатов обозначают: первое (для насосов типа ЭЦВ — первое после букв)-внутренний диаметр фильтровой колонны, уменьшенный в 25 раз и округленный; второе — для насосов тина А быстроходность, типа АТН — тип рабочего колеса, типа; ЭЦВ — производительность, м3/ч; третье — для насосов типа А — число корпусов насоса, типа АТН — число рабочих колес; типа ЭЦВ — напор, м.

 

Литература

Сорочан Е.А. Основания, фундаменты и подземные сооружения

Читать по теме: