Осушение траншеи иглофильтрами

Зачем нужны мероприятия по осушению траншей

водопонижение востребовано на строительных объектах, где УГВ имеет показатель от 0,3 до 3 м. Во многих регионах РФ строительство часто проводится на участках, где залегание подземных вод составляет 1-2 м.
Услуга водопонижения нужна для решения следующих задач:

• Когда расположение грунтовых вод выше уровня нулевой точки котлована или траншеи, затопление их произойдет с началом копки. Прибывающие водные потоки размоют грунт на стенках разработки, появятся оползни. Для предотвращения аварийной ситуации осушение здесь нужно проводить предварительное до начала строительных работ.
• При расположении уровня грунтовых вод ниже нулевой точки строительной разработки тоже нет гарантий, что объект не затопит. Произойти это может во время обильных осадков, таяния снега. Существует угроза сезонного поднятия УГВ, которое начинается весной. Если обычное откачивание воды не помогает осушить разработку, возникает необходимость использования иглофильтровых установок.

Чтобы добиться положительных результатов, делают расчет иглофильтров для водопонижения и осушения траншей, проводят инженерные исследования участка. По полученным результатам определяют способ, который может быть последовательный и предварительный.

Очередность проведения работ, особенности расчетов

Для качественного понижения УГВ учитывается два основных фактора:

• из каких пород состоит грунт;
• размер объекта, где предусмотрено осушение.

Встречаются ситуации, когда пребывание воды происходит в уже готовую строительную разработку. Чтобы спасти объект, сначала нужно срочно при помощи обычного насоса откачать водные массы, после чего провести расчеты дальнейших действий.
Чтобы избавиться от грунтовых вод до нужного уровня, проводят гидрологические и геологические изыскания. По полученным данным узнают показатель фильтрации грунта.
Дальнейшие действия направлены на составление плана, где берут во внимание следующие факторы:

• площадь, форма, размеры траншеи или котлована;
• параметры коллектора водопонизительной установки;
• тип иглофильтровых установок;
• какие параметры должен иметь насос, их количество.

При составлении плана разрабатывают схему, где будут расположены иглофильтры. Для примера можно взять расчетные данные из рис. 1.

Расчет иглофильтровой установки

Сделать расчет иглофильтров для водопонижения и осушения котлованов и траншей способен только опытный инженер. Он выедет на ваш объект при заказе услуги у нашей компании Rentapump.ru.
Для осуществления правильного расчета потребуются следующие данные:

• состав грунта;
• коэффициент фильтрации, обозначенный м/сутки;
• расстояние от границы строительной разработки до иглофильтра;
• высота капиллярного подсоса;
• глубина строительной разработки;
• параметры уровня залегания грунтовых вод;
• длина металлических иглофильтров;
• высота фильтрового звена;
• диаметр внутреннего и наружного фильтрового звена;
• способ погружения иглофильтра.

Пример расчетной схемы показан на рис. 2.

Чтобы сделать расчет иглофильтров для водопонижения и осушения котлованов и траншей, нужно решить два уравнения из представленных ниже трех вариантов. По первой формуле (yhr = yp – hpac + ξqfh/(knfh) + 1,34–7ζ Q2p) узнают гидравлические данные, которые должны иметь иглофильтровые установки.
Выбор второго уравнения зависит от фильтрационного сопротивления самих иглофильтров:

• уравнение для контурной системы выглядит следующим образом: yhr = H – S[1 + ΦfhT/(npnfhΦ)];
• уравнение для линейной системы следующее: yhr = H – S(R + σΦfhT)/Φ.

Обозначения имеют следующую расшифровку:

• qfh – обозначает показатель притока воды до одного иглофильтра;
• Qp – обозначает показатель притока воды до одной установки;
• nfh – обозначает количество игл, которые содержит одна установка;
• np – обозначает количество установок в общей системе;
• k – обозначает, какой коэффициент фильтрации имеет грунт в зоне расположения иглы;
• ξ – обозначает показатель потери напора, который имеют иглофильтровые установки;
• ζ – обозначает показатель потери напора, который имеет всасывающий коллектор;
• yhr – обозначает, какова высота от границ водоупора до сниженного иглой уровня воды;
• yp – обозначает, какова высота оси насоса над водоупором;
• Т – обозначает глубину воды в зоне игл;
• Фfh – обозначает фильтрационное сопротивление одной иглы.

На рис. 3 показана зависимость дебита к одной игле от показателя фильтрации почвы.

На рис. 4 показана зависимость показателя ζ от длины самой протяженной линии коллектора.

Включает расчет иглофильтров для водопонижения и осушения траншей радиус водопонизительной системы. Все данные инженер получает методом решения сложных уравнений.

Способы осушения

Для понижения уровня воды или осушения разработки применяют два способа водоотведения:

• используется установка игл;
• применяется вакуумный способ.

Проще всего первый вариант. Применяют его на слабых песчаных грунтах. Для этого устанавливают иглофильтры, диаметр которых варьируется от 38 до 60 мм. Конструкция представляет собой колонну из последовательно соединенной трубы с иглой на конце. Сам фильтрующий элемент имеет перфорированный корпус, закрытый сеткой, наконечник для врезания в грунт с обратным клапаном.
Осушение котлована или траншеи начинается с расстановки игл по предварительно разработанной схеме. В одной системе используют максимум 102 иглы, которые подключают гибкими шлангами до коллекторной трубы. Когда насос начинает функционировать, происходит забор воды вместе с воздухом внутрь системы. Через коллектор жидкость сбрасывается в отведенное место.
Применять иглофильтры актуально на участке, где коэффициент фильтрации почвы превышает 3 м3/ сутки. При двухъярусном расположении игл возможна откачка воды на глубину до 8 м. На выходе насосное оборудование образует мощный водяной столб до 20 м.
При низком коэффициенте фильтрации 0,01-3 м3/сутки применяют вакуумный способ. Иглофильтр образует вокруг себя и внутри системы разрежение, за счет чего осуществляется качественный забор водоносных слоев.

Монтаж игл

Существует два способа погружения игл:

• Самый сложный способ основан на бурении скважин. Применяют его на твердых почвах, где невозможен гидроподмыв. В подготовленную шахту скважины опускают иглу, обустраивают песчаную обсыпку.
• На легких рыхлых почвах применяют гидроподмыв. Через наконечник иглы подают мощную струю воды. Она размывает почву. Игла под своим весом постепенно забуривается до нужной глубины, которую определяет оператор.

Иглы всегда устанавливают вертикально, выдерживают шаг 1,5 м.

Разновидности применяемых в системе игл

Водоотведение осуществляется передвижным и стационарным оборудованием. Конструкцию игл выбирают с учетом параметров почвы на участке.

Легкие иглы

Использовать легкие иглы оптимально на участке с легкой рыхлой почвой, когда нужно на глубину до 5 м понизить водоносный слой. Подключают их к электрической или дизельной мотопомпе.
Легкая игла имеет диаметр 40 мм. Подключают ее к колонне, длина которой достигает 6,5 м. Фильтровое звено сделано из двух трубок. Наружный корпус имеет перфорацию, обмотку из сетки и проволоки. Внутренняя трубка установлена с открытым нижним концом. Игла имеет наконечник для врезания в почву, оснащена обратным клапаном. Монтаж чаще осуществляют гидроподмывом. Бурение скважин практикуют при невозможности осуществления первого способа.

Эжекторные иглы

При низком коэффициенте фильтрации почвы осушение траншеи иглофильтрами происходит по другой технологии. Для этого применяют эжекторные иглы, которые создают внутри и вокруг себя вакуум.
Насосное оборудование используют с циркуляционным баком и подсоединенным коллекторным распределительным трубопроводом. По нему водный поток поступает в эжекторы игл, которые выступают водоструйным насосным механизмом. Давление водяного столба увеличивается до 0,7 мПа и выше. Внутри иглы создается вакуум, который втягивает жидкость из почвы. Попадает она внутрь циркуляционного бака, откуда отводится в установленное место.
Эжекторы удобны для осушения объектов с твердой почвой, позволяют понизить водоносный слой до 20 м глубины. Устанавливают иглы в пробуренные шахты, реже применяют гидроподмыв.