Искусственное понижение уровня грунтовых вод. Понижение уровня грунтовых вод Как понизить грунтовые воды на участке

КАК ДОБИТЬСЯ ПОНИЖЕНИЯ УРОВНЯ ГРУНТОВЫХ ВОД? При планировании строительства или при других работах на приусадебном участке особое значение имеет уровень грунтовых вод. Обычно рекомендуется проведение специального геологического исследования, которое показывает структуру почвы, особенности участка и, самое главное, уровень грунтовых вод, или УГВ. Если такой уровень проходит глубоко, то никаких проблем не возникает, можно смело заниматься планированием фундамента и общей постройки. Но что делать, если водоносный слой залегает близко к поверхности грунта? Вот тут уже может потребоваться понижение уровня грунтовых вод, придется предпринимать шаги по осушению участка. Такие работы могут потребоваться, если участок излишне болотистый, что мешает сооружению дома, устройству сада и огорода, клумб. Даже при сооружении колодца слишком высокие водяные жилы могут стать скорее препятствием, чем положительным фактором. рис.1. Понижение уровня грунтовых вод с помощью гидровакуумной установки. Сегодня для организации водопонижения применяются различные методы, все они отличаются по технологии, необходимости использования оборудования, условиям работы. Например, такой метод, как дренаж, применяется всегда. Он необходим не только для самого участка, но и для осушения подвалов, устраивается обычно по внешнему периметру дома. МЕТОДЫ БОРЬБЫ рис.2. Схема видов дренажных систем. Самым простым вариантом для отвода грунтовой влаги является устройство пруда или другого искусственного водоема на участке. Уровень почвенной влаги снижается, такой метод дает возможность эффективно предупредить затопление подвалов, погребов. Но он возможен далеко не всегда, так как требует финансовых средств, опыта. Самый простой способ для понижения УГВ – это дренаж. Применяется он обычно для приусадебных участков, для осушения почвы уже после строительства или до него. Дренаж может быть открытым или закрытым, подбор зависит от условий его устройства, типа грунта, рельефа и многих других параметров. рис.3. Схема дренажной системы. Грунтовые воды можно снизить следующими способами: Открытый дренаж используется для того, чтобы понизить уровень на 30-40 см. Делаются канавы на 70 см, на дно укладывается слой песка, гравия, толщина которого составляет 100-150 мм. Такой дренаж устраивается вокруг участка. Эти способы понижения грунтовой влаги весьма эффективны. На любых грунтах может потребоваться закрытый дренаж. Как он обустраивается? Выкапывается траншея, в ней прокладывается специальная дренажная перфорированная труба. Снаружи канава засыпается грунтом. Подобный дренаж применяется часто, он позволяет осушить даже сложные участки, отвести от дома излишки влаги. Правила выполнения дренажа и борьбы с лишней влагой не столь сложные, но важно не только правильно выбрать систему, но и трубы, открытые лотки для нее. Внимание надо уделить тому, где именно она будет проходить. Например, для закрытых систем надо предусмотреть, чтобы сверху по трубам не ездил транспорт, либо устроить усиление в виде металлических решеток и конструкций. Прокладывается дренаж с небольшим уклоном до 0,2-1%. При устройстве его по периметру дома необходимо соблюдать расстояние в 0,8-1 м от стен дома или от цоколя. ОТКРЫТЫЙ ВОДООТЛИВ рис.4. Схема открытого водоотлива. Искусственное понижение уровня ГВ при помощи открытого водоотлива применяется, когда накопленную жидкость надо убрать из траншей или котлованов. Для этого в нижней их части делаются приямки, вода просачивается в них, потом она откачивается центробежными насосами. Мощность таких насосов может определить только специалист, для этого применяются особые формулы. Открытый водоотлив является простым и доступным методом. Однако есть и ряд минусов, среди которых: Потоки воды, которые собираются в приямках, разжижают грунт, в результате он теряет свою прочность. Вода, которая скапливается внизу, способна сильно затруднить работы. Стенки котлована требуют дополнительного укрепления, так как вода их сильно ослабляет. Основания строений, расположенных поблизости, также могут быть ослаблены. ВОДОПОНИЖЕНИЕ ИСКУССТВЕННОЕ рис.5. Схема искусственного водопонижения при двух рядах иглофильтров: I – уровень грунтовых вод; II – уровень воды в траншее; 1 – водоотливной коллектор; 2 – надфильтровая труба; 3 – фильтр; 4 – нефтепродуктопровод. Для водопонижения грунтовых вод применимы и иные способы. Их планирование и устройство проводится перед началом сооружения фундаментов, рытья траншей или при необходимости откачки воды до приемлемого уровня. Откачка влаги происходит за счет специальных глубинных насосов, погружаемых в шахтные колодцы, скважины, которые установлены около рабочего котлована. Грунтовые воды снижаются, при этом перенасыщенный ранее грунт становится более сухим, он приобретает свойства почвы с естественной влажностью. Подобные работы обеспечивают целостность всех откосов для выемок, основание не ослабляется, все расположенные рядом строения уже не подвергаются размыву и деформациям. Подобный метод необходим в том случае, когда строительство ведется в сложных условиях, а во время рытья котлована внезапно начинает поступать вода. ЛЕГКИЕ ИГЛОФИЛЬТРЫ рис.6. Схема эжекторного иглофильтра. Понижение уровня при помощи иглофильтров основывается на использовании вакуума. Для этого применяется самовсасывающее оборудование. Оно погружается в грунт и соединяется с коллектором резиновыми шлангами. Вся излишняя влага по трубам поднимается в коллектор, откуда уже уходит за пределы осушаемого участка. В результате происходит понижение УГВ или полное осушение в зависимости от требований. Иглофильтр – это колонна из труб, диаметр которых составляет 46-50 мм, а длина – до 8,5 м. Все они соединяются герметично – это обязательное условие. Нижняя часть устройства имеет фильтрационное звено, в состав которого входят внутренняя и наружная трубы. Вверху идет фильтрационная сетка, шаровый клапан. Понижение уровня происходит планомерно. Иглофильтры помещаются в грунт методом гидроподмыва. Для этого применяется струя воды под высоким давлением. Один ярус таких труб позволяет понизить уровень примерно до 4,5 м. Когда грунтовые воды надо снизить на большую глубину, то используется несколько ярусов, тут все зависит от условий и общих требований к осушению. ЭЖЕКТОРНЫЕ ФИЛЬТРЫ рис.7. Схема эжекторной установки с циркуляционным резервуаром. Эжекторные иглофильтры для водопонижения используются довольно часто. Применяется водоструйный насос, он предназначен для подъема влаги наверх. Такое устройство позволяет понизить УГВ примерно до 18-20 м, если коэффициент фильтрации составляет 0,5-1 м/сут. Вода, откачанная при помощи такого насоса, поступает по трубе в специальный циркуляционный резервуар. После этого часть влаги уходит в канализацию через водосток, а вторая – поступает назад в центробежный насос для обеспечения работы иглофильтра. Чтобы снизить уровень воды, такой метод применяется во время подмывов грунта. На этапе обустройства бурятся скважины, в которые и помещаются специальные иглофильтры. Во время масштабного строительства могут использоваться одновременно несколько десятков таких устройств. Применяются они для траншей, глубина которых составляет 10-12 м. ВАКУУМНЫЙ МЕТОД рис.8. Условия применения способов водопонижения. Вакуумный метод для понижения уровня грунтовых вод основан на том, что создаются условия устойчивого вакуума для наружных поверхностей фильтровых участков труб, т. е. водоприемных устройств. Подобный метод применяется в тех случаях, когда условия на участке сложные, коэффициент фильтрации составляет 0,05-2 м/сут, но при этом водопроницаемость низкая, грунты неоднородные, наблюдается чередование слоев с водоупорными и водоносными свойствами. Для водопонижения применяются специальные вакуумные установки, которые оборудованы иглофильтром. Они могут быть использованы для осушения пылеватых, мелких песков во время строительных работ. Способ этот действенный, позволяет эффективно осушить участок. Глубинное водопонижение основано на применении центробежных глубинных насосов для откачки жидкости из определенных точек водоносных слоев. Для этого необходимо пробурить скважины, в которые затем поместить специальные фильтры трубчатого типа. При этом наблюдается постоянный контакт окружающего грунта и корпуса фильтра. Во время откачки воды при работе глубинного насоса вокруг создается депрессионная воронка, в ее полости грунт частично осушается. Постепенно влага проникает в почву, насос продолжает откачку. Такой метод применяется, когда необходимо водопонижение грунтов с глубин залегания примерно от 20 м. Подобная ситуация может возникнуть при подмыве фундаментов, при необходимости устройства скважины, для которой такие слои грунтовой влаги просто не нужны или представляют опасность.

Тенденция строительства значительных по размерам и глубине котлованов требует принятия мер по повышению их надежности. В первую очередь это касается защиты от затопления грунтовыми водами, способными создать серьёзные препятствия для закладки фундамента. Поскольку при укладке монолитного фундамента на слабопроницаемых грунтах бетонная смесь будет вымываться грунтовыми водами.

Поэтому производство земляных работ должно сопровождаться принятием специальных мер по защите основания от замачивания. Понижение грунтовых вод необходимо для осушки котлована во время проведения строительных или ремонтно-восстановительных работ. Данная процедура позволяет понизить высоту грунтовых вод внутри подготовленного котлована, а затем поддерживать этот уровень в соответствии с требуемыми условиями.

Существует достаточное количество методик позволяющих устранить или предотвратить нежелательное скопление воды.

Из наиболее затратных можно отметить вакуумирование с использованием эжекторных вакуумных установок водопонижения, создание противофильтрационных диафрагм по технологии «стена в грунте» или «набивной шунт».

Из более дешевых, можно отметить рытье котлована с созданием преграды из деревянных или шпунтовых ограждений из металла. Недостатком данной методики является необходимость в наличии пологих откосов. Соответственно, это приводит к большой трудоемкости работ и заметно длительной аренде экскаватора.

На текущий момент высота грунтовых вод снижается двумя способами:

1. Когда котлован создается в грунте с плохой водопроницаемостью и отсутствием опасности разрушения структуры грунта, то используется методика открытого водоотлива , подразумевающего откачивание жидкости, собравшейся в котловане.
2. Посредством искусственного водопонижения с применением специального оборудования, понижающего высоту грунтовых вод.

Мотопомпы для понижения уровнего показателя грунтовых вод

Производится это следующим образом. Находящаяся в котловане жидкость выкачивается за счет применения мотопомпы. Процесс водослива обеспечивается путем создания и применения специальных водосборных канав, необходимых для откачивания воды насосным оборудованием. С этой задачей прекрасно справляются дренажные мотопомпы для загрязненной воды.

По сторонам котлована роются дренажные канавы, имеющие небольшой уклон в сторону углублений. Устанавливается мотопомпа. Вода постепенно уходит в дренажные канавки и далее выкачивается насосами. По ходу производства земляных работ приямки время от времени углубляются наравне с канавами.

Чтобы исключить разрушение естественного строения грунта влага должна отсутствовать на дне котлована. Методика открытого водослива чаще всего используется в мелких котлованах с небольшим притоком грунтовых вод.

Дренажные насосы для загрязненной воды подразделяются на одно- или многоступенчатые модели центробежного типа, оснащенные гидроизолированным электродвигателем. Тем не менее из-за отсутствия источника электроэнергии поблизости, такие установки, оснащенные электрическим приводом, применяются в котлованов довольно редко. Поэтому чаще для осуществления этих операций используются дизельные насосы. Они имеют ряд преимуществ, благодаря чему достигается большая эффективность.

Это благодаря тому, что дизельные насосы работают автономно, затрачивая незначительное количество топлива даже при больших объемах работы. Кроме того, установки обладают высоким моторесурсом, они надежны и долговечны.

Если же Вам предстоит выполнить большой объем работы, то мотопомпа должна обладать высокой износоустойчивостью и возможностью работы с загрязненной водой.

Иногда в котловане можно наблюдать крупные, твердые включения, поэтому насос должен максимально их выдерживать.

Методы искусственного снижения уровня грунтовых вод

Искусственное водопонижение может осуществляться несколькими методами:

Как сократить расходы

Применение ЛИУ без электроосмоса можно применять в крупных, средних и мелких песчаных грунтах. Так как затраты на искусственное понижение грунтовых вод прямо пропорциональны длительности работы насосов, то их снижение возможно при уменьшении продолжительности строительных операций. Это общее правило справедливо и по отношению к затратам на услуги спецтехники, а также других статей расходов строительных организаций.

Данная методика позволяет сохранить природное строение почвы. В целом же, производство земляных работ и выбора способа защиты от грунтовых вод должны проводиться с учетом специфики грунта, и после проведения геологических изысканий на участке строительства.

Сегодня применение мотопомп для понижения грунтовых вод не считается новинкой ни при осуществлении строительных работ, ни в сельском хозяйстве, ни в технических и научных областях.

Водопонижение на строительстве метрополитенов применяют при сооружении станций, тоннелей и подземных переходов, возводимых открытым способом, при проходке станционных и перегонных тоннелей закрытым способом, при строительстве стволов шахт, а также выполнении различных работ, сопутствующих сооружению тоннелей метрополитена (перекладка коммуникаций, подводка или укрепление фундаментов и др.).

Для водопонижения применяют: легкие иглофильтровые установки, эжекторные иглофильтры, установки вакуумного и забойного водопонижения, а также глубинные насосы, устанавливаемые в водопонижающие скважины,

Сущность метода водопонижения основывается на том, что при откачке грунтовых вод, поступающих в скважину, котлован или подземную выработку, поверхность воды в грунте приобретает воронкообразную форму с уклоном к месту откачки (рис. 86). Воронкообразную (пониженную) поверхность грунтовых вод называют депрессионной поверхностью, а пространство между этой поверхностью и непониженной поверхностью грунтового потока - депрессионной воронкой.

По мере откачки воды депрессионная воронка увеличивается по площади распространения и в глубину. Если интенсивность откачки остается постоянной, то со временем наступает стабилизация-установившийся режим, при котором не происходит дальнейшего развития депрессионной воронки. С прекращением откачки уровень грунтовых вод восстанавливается. Целью водопонижения является развитие и поддержание депрессионной воронки в водоносных грунтах, т. е. их поддержание в осушенном состоянии в течение всего периода возведения сооружения. В ряде случаев водо-понижение применяют для снятия избыточного напора в подстилающих водоносных грунтах, отделенных от дна котлована слоем водоупорного грунта.

Рис. 86. Схема водопонижения:
а - одной скважиной; б - двумя скважинами при водоупоре ниже дйа котлована; в - то же на уровне дна котлована; 1 - контур котлована под строящееся сооружение; 2 - водопони-жающая скважина; 3 - сухой грунт, находящийся выше уровня грунтовых вод (УГВ); 4 - депрессионная воронка (осушенный водопонижением грунт); 5 - поверхность депрессии; 6 - обводненный грунт; 7 - погружной насос; 8 - водоупорный слой; h - максимальная высота остаточного слоя воды, снимаемого открытым водоотливом

Однако в ряде случаев (например, когда близко под дном котлована залегают водоупорные грунты) полностью осушить водоносные грунты не удается и над водоупором остается слой воды толщиной 0,5-1 м. Для его снятия чаще всего применяют открытый водоотлив с помощью переносных насосных установок, откачивающих воду из устраиваемых временных колодцев (зумпфов).

При выборе способа водопонижения учитывают характеристики грунтов и условия их залегания, мощность водоносного слоя, коэффициент фильтрации, размеры осушаемой зоны в грунте, способы производства горнопроходческих или строительных работ, продолжительность водопонижения, характеристики имеющихся технических средств водопонижения.

Водопонижающие скважины бурят за пределами контура возводимых конструкций. Их расположение в плане зависит от размеров сооружения, а также от гидрогеологических характеристик грунтов и может быть: линейным (в один или несколько рядов по прямой линии, например, при проходке перегонных тоннелей), контурным (по контуру, огибающему сооружение, например, котлован, для сооружения станции метрополитена открытого способа работ), кольцевым (например, при проходке шахтных стволов), комбинированным (например, когда при широких котлованах внутри контура водопонижающих скважин располагают еще один или несколько рядов таких же скважин).

Водопонижение с помощью легких иглофильтров. Этот способ основан на создании и поддержании вакуума самовсасывающими насосами в широко разветвленной сети иглофильтров, погруженных в грунт и соединенных резиновыми шлангами с коллектором (рис. 87). Грунтовая вода засасывается через фильтры во всасывающий коллектор и откачивается насосами за пределы осушаемой площади.

Легкий иглофильтр представляет собой колонну труб диаметром 46-50 мм и длиной до 8,5 м, соединенных герметично. В нижней части колонны имеется фильтровое звено, состоящее из двух труб: наружной, имеющей по всей поверхности равномерно распределенные отверстия, и внутренней, с открытым нижним концом. Наружная труба обматывается спиралью, поверх которой натягивается фильтрационная сетка. Звено заканчивается наконечником с шаровым клапаном. Каждый иглофильтр погружают в грунт с помощью гидроподмыва, используя давление струи воды.

Одним ярусом легких иглофильтров можно понизить уровень грунтовых вод до 4,5 м. Для понижения грунтовых вод на большую глубину применяют иглофильтры, которые располагают ярусами. Легкие иглофильтровые установки типа ЛИУ используют при разработке котлованов и траншей в грунтах с коэффициентом фильтрации до 1 м/сут.

Водопонижение с помощью эжекторных иглофильтров. Такие иглофильтры имеют специальное устройство для подъема воды - эжектор (водоструйный насос). Одним ярусом таких эжекторных иглофильтров можно понизить уровень грунтовых вод до 18-20м в грунтах с коэффициентом фильтрации 0,5-1 м/сут.

В основу конструкции эжекторных иглофильтров положен принцип действия водоструйного насоса, в котором движущаяся с большой скоростью струя воды забирает с собой некоторое дополнительное количество воды с нижнего уровня и поднимает его на более высокий. Схема действия эжекторного иглофильтра основана на следующем (рис. 88). В колонну 1 иглофильтра опускают эжекторный водоподъемник (эжектор) на трубе 2. Рабочая вода в эжектор подается по кольцевому пространству между внешней и внутренней водоподъемной трубами. Вытекая из насадки 6 с большой скоростью под действием насоса 4, струя рабочей воды вовлекает за собой в диффузор 5 воду, поступающую в фильтровое звено 7 из окружающих пород. Откачиваемая иглофильтрами грунтовая вода в смеси с рабочей водой по трубе 2 поступает в циркуляционный резервуар 3, из которого часть избыточной воды уходит в водосток и канализацию, а другая часть снова поступает в центробежные насосы для питания иглофильтров.

Погружение эжекторных иглофильтров происходит при подмыве воды, поступающей через шаровой клапан 8. При большой глубине, а также неблагоприятных геологических условиях бурят специальные скважины, в которые вставляют иглофильтры.

На строительстве применяются эжекторные установки типа ЭЙ. В комплект установки входят от 16 до 36 иглофильтров, высоко- и низконапорные насосы с электродвигателями, распределительный трубопровод и циркуляционный бак. Эжекторные иглофильтровые установки применяются для водопонижения при разработке грунта котлованов и траншей глубиной до 10-12 м.

Рис. 87. Схема работы легкой иглофильтровой установки:
1 - насосный агрегат; 2 - иглофильтр; 3 - коллектор; 4 - фильтровая часть иглофильтра УГВ - уровень грунтовых вод

Рис. 88. Схема действия эжекторного иглофильтра

Вакуумный метод водопонижения. Метод основан на создании устойчивого вакуума на наружных поверхностях водоприемных устройств (фильтровых участках труб). Вакуумирование водонасыщенных грунтов применяют для усиления эффекта водопонижения в сложных гидрогеологических условиях - в грунтах с коэффициентами фильтрации 0,05- 2 м/сут, при малой водопроницаемости, низкой водоотдаче и неоднородном сложении грунтов, в частности при переслаивании водоносных и водоупорных слоев.

Вакуумирование достигается применением установок вакуумного водопонижения УВВ с обычным иглофильтром для понижения уровня грунтовых вод до глубины 6-7 м, эжекторными вакуумными водопонижающими установками ЭВВУ с вакуумными концентрическими скважинами, позволяющими вести врдополижение до глубины 20-22 м в переслаивающихся водоносных и водоупорных грунтах, и установками забойного водопонижения УЗВМ, предназначенными для осушения мелких и пылеватых песков в призабойной зоне при открытом и закрытом способах работ.

В установках УВВ для создания в полости всасывающего коллектора устойчивого вакуума используется водовоздушный эжектор, активизирующий в основном воду, которая выделяется из во-довоздушной смеси, поступающей из иглофильтров. Вода откачивается водоводяным эжектором. Оба эжектора питаются рабочей водой, поступающей к ним от центробежного насоса. Для обеспечения устойчивой работы каждый из эжекторов может принимать на себя функции другого.

Эжекторные вакуумные водопонижающие установки с вакуумными концентрическими скважинами отличается от обычных установок с эжекторными иглофильтрами конструкцией скважин.

Установка забойного водопонижения, работающая на принципе вакуумного водопонижения (рис. 89) при проходке тоннеля щитовым способом позволяет преодолевать участки со сложными гидрогеологическими условиями.

Глубинное водопонижение. Этот способ основан на откачке воды из водоносных слоев с помощью глубинных центробежных насосов, устанавливаемых в водопонижающих скважинах, пробуренных вокруг будущей подземной выработки. В скважины опускают трубчатые фильтры на уровень водоносного горизонта, и затем буровые обсадные трубы извлекают из грунта, при этом создается непосредственный контакт фильтра с окружающим его грунтом. В результате откачки воды из скважины глубинным насосом образуется депрессионная воронка, внутри которой грунты в значительной степени осушаются. Глубинное водопонижение применяют при откачке воды с глубин более 20 м.

Рис. 89. Расположение установки забойного вакуумного водопонижения при сооружении перегонного тоннеля метрополитена:
1 - иглофильтры; 2 - деревянное крепление груди забоя; 3 - рычаг для укладки тюбингов; 4 - тюбингоукладчик; 5 - тюбинговая обделка тоннеля; 6 - манометр; 7 - вакуумметр; 8 - водоструйный насос; 9 - манометр; 10 - циркуляционный бак; 11 - дефлектор; 12 - сбрасывающий рукав; 13 - центробежный насос; 14 - электродвигатель; 15 - гибкий соединительный рукав; 16 - наращиваемое звено коллектора; 17 - откаточные пути; 18 - домкрат для передвижки тюбингоукладчнка; 19 - коллектор; 20 - породопогрузочная машина; 21 - передвижное звено пути

Уровень грунтовых вод на участке определяется по результатам проведенных геодезических изысканий.

Высокое залегание подземных источников в верхней части грунта может привести к затруднениям при проведении строительных работ, появлению плесени на важных элементах конструкций, подтоплению или разрушению существующих застроек.

Как понизить уровень грунтовых вод на участке, чтобы обеспечить его комфортную и безопасную эксплуатацию?

Разновидности водных источников

Грунтовые воды подразделяются по уровню залегания, типу грунтовых пластов и прочим характеристикам. Существует три вида источников:

• поверхностные воды;
• напорные (артезианские);
• безнапорные.

Поверхностные воды (верховодки) представляют собой водоносные горизонты с глубиной залегания до 2,8 м под верхним пластом грунта.

Почему верховодки могут подняться? Это объясняется тем, что уровень подземных вод напрямую зависит от количества атмосферных осадков и времен года. Однако при исчезновении водоносного слоя верховодка продолжает просачиваться в нижние пласты грунта, насыщенные известняковыми и песчаными элементами. В жаркое время года отмечается быстрое пересыхание поверхностных источников.

Напорные, или артезианские, воды располагаются на большой глубине между отдельными водоупорными грунтовыми слоями. Они применяются для обустройства питьевых водозаборных точек. Расположение напорных источников практически не зависит от климатических условий, поэтому при эксплуатации земельного участка не требуется их отвод.

Безнапорные грунтовые воды располагаются выше главного водоносного горизонта. Уровень их залегания не меняется, поскольку основными источниками таких вод являются атмосферные осадки, проникающие в грунт.

Безнапорные водные источники редко поднимаются на поверхность за счет отсутствия в них напора, но могут оказывать негативное воздействие на фундаментные основания и подземные коммуникации. Поэтому стоит определить их наличие до начала строительных работ.

Негативное воздействие водных источников

Проблемы, связанные с высоким УГВ (уровнем грунтовых вод) на участке, могут привести к увеличению стоимости обслуживания земельной собственности. Некоторые из них:

• Проседание фундаментного основания, деформация строения в результате вымывания грунта. Негативному воздействию подвержены грунты с высоким содержанием глины и песка.
• Образование плавунов и подвижности верхних пластов грунта.
• Засорение гидросооружений, заиливание водных источников.
• Подтопление технических и хозяйственных помещений.
• Повышение влажности в жилых помещениях, образование плесени и грибка.
• Повреждение подземных коммуникаций.
• Подмывание грунта под деревьями и растениями, что приводит к необходимости их переноса на насыпи.

Если стал актуальным вопрос, как бороться с грунтовыми водами на участке, тогда необходимо тщательно изучить основные методы устранения подобной проблемы.

Для безопасного снижения уровня подземных вод применяются следующие методы:

• устройство дренажной системы;
• установка иглофильтров;
• использование электрического осмоса;
• обустройство водосборных сооружений.

Обустройство системы дренажей

Зачастую быстрое понижение уровня грунтовых вод выполняется в результате обустройства надежной дренажной системы. Для осушения грунтовых слоев выполняются дренажи закрытого и открытого типа:

• Закрытый дренаж представляет собой систему земляных траншей глубиной до 2 метров, заполненных перфорированными пластиковыми трубами, которые используются для отвода стоков. Дно траншей укрепляют песчано-гравийными подушками и водозащитным слоем из геотекстиля. После установки труб траншеи засыпают гравием и грунтом.
• Открытый дренаж представлен системой узких канав, в которые устанавливаются специальные емкости, оснащенные решетками. С их помощью выполняется эффективное понижение грунтовых вод и отвод осадочных стоков за пределы участка. Дренажная система открытого типа обустраивается по периметру фундаментной обрешетки и применяется для отвода воды от основания дома или хозяйственных построек.

Установка легких и эжекторных иглофильтров

Эффективная борьба с грунтовыми водами обеспечивается благодаря использованию современных иглофильтров.

• Легкие иглофильтры используются для снижения вод на глубину до 5 метров. Они представлены стальными трубами, внизу которых установлены иглофильтры. Фильтр фиксируется к поверхностному насосу резиновым шлангом и коллектором вакуумного типа. Монтаж установки выполняется по следующей схеме: трубу погружают в грунт вдоль земляной траншеи или по периметру готового котлована. Далее под высоким давлением осуществляют подачу в иглофильтр жидкости, которая способствует размыву почвы и безопасному погружению фильтра на необходимую глубину.
• Эжекторные иглофильтры применяются в случае, когда почвенные воды залегают на большой глубине. Подобные установки оснащаются дополнительными подъемниками эжекторного типа, коллекторами и центробежными насосами.

Использование электрического осмоса

Способ электроосмоса используется в случаях, когда понижение уровня грунтовых вод проводится на участках с коэффициентом фильтрации грунта не более 0,05 м/сутки.

Этот способ предусматривает одновременное погружение в почву иглофильтров и металлических стержней. Установка с иглофильтром подсоединяется к отрицательно заряженному контакту, а стержни – к положительно заряженному контакту.

Важно, чтобы электроды располагались параллельно друг другу на расстоянии от 75 до 150 см. Катодные и анодные контакты устанавливаются на 2,5 м ниже предполагаемого уровня понижения водного источника.

В качестве основного источника тока используется сварочное или преобразующее оборудование. При воздействии тока вода, которая содержится в грунте, поднимается от стержня к установке с иглофильтром.

Обустройство водосборных сооружений

Чтобы безопасно снизить уровень грунтовых вод, можно обустроить на земельном участке специальные водосборные сооружения. Подобный способ отличается простотой реализации и небольшими финансовыми вложениями.

Для этого нужно организовать комплекс гидросооружений – прудов с отдельными бассейнами для сбора воды. Бассейн-приемник различной конфигурации рекомендуется обустраивать возле подвальных помещений или по периметру участка.

Сбор жидкости осуществляется через колодцы дренажного типа с выводом стоков в пруд.

Днище пруда выкладывают ж/б плитами или глиняным раствором. Толщина дна не менее 20 см. Внутреннюю часть бассейна также укрепляют раствором из глины, далее засыпают и трамбуют щебнем, верхний слой – гравий мелкой фракции и песок. Толщина слоя – 8 см.

Для отвода вод используется насосное оборудование.

Снижение уровня грунтовых вод предотвращает возможное размывание грунта на участке, а также защищает готовые строения от деформаций и разрушений.

Водопонижение на строительстве метрополитенов применяют при сооружении станций, тоннелей и подземных переходов, возводимых открытым способом, при проходке станционных и перегонных тоннелей закрытым способом, при строительстве стволов шахт, а также выполнении различных работ, сопутствующих сооружению тоннелей метрополитена (перекладка коммуникаций, подводка или укрепление фундаментов и др.).

Для водопонижения применяют: легкие иглофильтровые установки, эжекторные иглофильтры, установки вакуумного и забойного водопонижения, а также глубинные насосы, устанавливаемые в водопонижающие скважины,

Сущность метода водопонижения основывается на том, что при откачке грунтовых вод, поступающих в скважину, котлован или подземную выработку, поверхность воды в грунте приобретает воронкообразную форму с уклоном к месту откачки (рис. 86). Воронкообразную (пониженную) поверхность грунтовых вод называют депрессионной поверхностью, а пространство между этой поверхностью и непониженной поверхностью грунтового потока - депрессионной воронкой.

По мере откачки воды депрессионная воронка увеличивается по площади распространения и в глубину. Если интенсивность откачки остается постоянной, то со временем наступает стабилизация-установившийся режим, при котором не происходит дальнейшего развития депрессионной воронки. С прекращением откачки уровень грунтовых вод восстанавливается. Целью водопонижения является развитие и поддержание депрессионной воронки в водоносных грунтах, т. е. их поддержание в осушенном состоянии в течение всего периода возведения сооружения. В ряде случаев водо-понижение применяют для снятия избыточного напора в подстилающих водоносных грунтах, отделенных от дна котлована слоем водоупорного грунта.

Рис. 86. Схема водопонижения: а - одной скважиной; б - двумя скважинами при водоупоре ниже дйа котлована; в - то же на уровне дна котлована; 1 - контур котлована под строящееся сооружение; 2 - водопони-жающая скважина; 3 - сухой грунт, находящийся выше уровня грунтовых вод (УГВ); 4 - депрессионная воронка (осушенный водопонижением грунт); 5 - поверхность депрессии; 6 - обводненный грунт; 7 - погружной насос; 8 - водоупорный слой; h - максимальная высота остаточного слоя воды, снимаемого открытым водоотливом

Однако в ряде случаев (например, когда близко под дном котлована залегают водоупорные грунты) полностью осушить водоносные грунты не удается и над водоупором остается слой воды толщиной 0,5-1 м. Для его снятия чаще всего применяют открытый водоотлив с помощью переносных насосных установок, откачивающих воду из устраиваемых временных колодцев (зумпфов).

При выборе способа водопонижения учитывают характеристики грунтов и условия их залегания, мощность водоносного слоя, коэффициент фильтрации, размеры осушаемой зоны в грунте, способы производства горнопроходческих или строительных работ, продолжительность водопонижения, характеристики имеющихся технических средств водопонижения.

Водопонижающие скважины бурят за пределами контура возводимых конструкций. Их расположение в плане зависит от размеров сооружения, а также от гидрогеологических характеристик грунтов и может быть: линейным (в один или несколько рядов по прямой линии, например, при проходке перегонных тоннелей), контурным (по контуру, огибающему сооружение, например, котлован, для сооружения станции метрополитена открытого способа работ), кольцевым (например, при проходке шахтных стволов), комбинированным (например, когда при широких котлованах внутри контура водопонижающих скважин располагают еще один или несколько рядов таких же скважин).

Водопонижение с помощью легких иглофильтров. Этот способ основан на создании и поддержании вакуума самовсасывающими насосами в широко разветвленной сети иглофильтров, погруженных в грунт и соединенных резиновыми шлангами с коллектором (рис. 87). Грунтовая вода засасывается через фильтры во всасывающий коллектор и откачивается насосами за пределы осушаемой площади.

Легкий иглофильтр представляет собой колонну труб диаметром 46-50 мм и длиной до 8,5 м, соединенных герметично. В нижней части колонны имеется фильтровое звено, состоящее из двух труб: наружной, имеющей по всей поверхности равномерно распределенные отверстия, и внутренней, с открытым нижним концом. Наружная труба обматывается спиралью, поверх которой натягивается фильтрационная сетка. Звено заканчивается наконечником с шаровым клапаном. Каждый иглофильтр погружают в грунт с помощью гидроподмыва, используя давление струи воды.

Одним ярусом легких иглофильтров можно понизить уровень грунтовых вод до 4,5 м. Для понижения грунтовых вод на большую глубину применяют иглофильтры, которые располагают ярусами. Легкие иглофильтровые установки типа ЛИУ используют при разработке котлованов и траншей в грунтах с коэффициентом фильтрации до 1 м/сут.

Водопонижение с помощью эжекторных иглофильтров. Такие иглофильтры имеют специальное устройство для подъема воды - эжектор (водоструйный насос). Одним ярусом таких эжекторных иглофильтров можно понизить уровень грунтовых вод до 18-20м в грунтах с коэффициентом фильтрации 0,5-1 м/сут.

В основу конструкции эжекторных иглофильтров положен принцип действия водоструйного насоса, в котором движущаяся с большой скоростью струя воды забирает с собой некоторое дополнительное количество воды с нижнего уровня и поднимает его на более высокий. Схема действия эжекторного иглофильтра основана на следующем (рис. 88). В колонну 1 иглофильтра опускают эжекторный водоподъемник (эжектор) на трубе 2. Рабочая вода в эжектор подается по кольцевому пространству между внешней и внутренней водоподъемной трубами. Вытекая из насадки 6 с большой скоростью под действием насоса 4, струя рабочей воды вовлекает за собой в диффузор 5 воду, поступающую в фильтровое звено 7 из окружающих пород. Откачиваемая иглофильтрами грунтовая вода в смеси с рабочей водой по трубе 2 поступает в циркуляционный резервуар 3, из которого часть избыточной воды уходит в водосток и канализацию, а другая часть снова поступает в центробежные насосы для питания иглофильтров.

Погружение эжекторных иглофильтров происходит при подмыве воды, поступающей через шаровой клапан 8. При большой глубине, а также неблагоприятных геологических условиях бурят специальные скважины, в которые вставляют иглофильтры.

На строительстве применяются эжекторные установки типа ЭЙ. В комплект установки входят от 16 до 36 иглофильтров, высоко- и низконапорные насосы с электродвигателями, распределительный трубопровод и циркуляционный бак. Эжекторные иглофильтровые установки применяются для водопонижения при разработке грунта котлованов и траншей глубиной до 10-12 м.

Рис. 87. Схема работы легкой иглофильтровой установки: 1 - насосный агрегат; 2 - иглофильтр; 3 - коллектор; 4 - фильтровая часть иглофильтра УГВ - уровень грунтовых вод

Рис. 88. Схема действия эжекторного иглофильтра

Вакуумный метод водопонижения. Метод основан на создании устойчивого вакуума на наружных поверхностях водоприемных устройств (фильтровых участках труб). Вакуумирование водонасыщенных грунтов применяют для усиления эффекта водопонижения в сложных гидрогеологических условиях - в грунтах с коэффициентами фильтрации 0,05- 2 м/сут, при малой водопроницаемости, низкой водоотдаче и неоднородном сложении грунтов, в частности при переслаивании водоносных и водоупорных слоев.

Вакуумирование достигается применением установок вакуумного водопонижения УВВ с обычным иглофильтром для понижения уровня грунтовых вод до глубины 6-7 м, эжекторными вакуумными водопонижающими установками ЭВВУ с вакуумными концентрическими скважинами, позволяющими вести врдополижение до глубины 20-22 м в переслаивающихся водоносных и водоупорных грунтах, и установками забойного водопонижения УЗВМ, предназначенными для осушения мелких и пылеватых песков в призабойной зоне при открытом и закрытом способах работ.

В установках УВВ для создания в полости всасывающего коллектора устойчивого вакуума используется водовоздушный эжектор, активизирующий в основном воду, которая выделяется из во-довоздушной смеси, поступающей из иглофильтров. Вода откачивается водоводяным эжектором. Оба эжектора питаются рабочей водой, поступающей к ним от центробежного насоса. Для обеспечения устойчивой работы каждый из эжекторов может принимать на себя функции другого.

Эжекторные вакуумные водопонижающие установки с вакуумными концентрическими скважинами отличается от обычных установок с эжекторными иглофильтрами конструкцией скважин.

Установка забойного водопонижения, работающая на принципе вакуумного водопонижения (рис. 89) при проходке тоннеля щитовым способом позволяет преодолевать участки со сложными гидрогеологическими условиями.

Глубинное водопонижение. Этот способ основан на откачке воды из водоносных слоев с помощью глубинных центробежных насосов, устанавливаемых в водопонижающих скважинах, пробуренных вокруг будущей подземной выработки. В скважины опускают трубчатые фильтры на уровень водоносного горизонта, и затем буровые обсадные трубы извлекают из грунта, при этом создается непосредственный контакт фильтра с окружающим его грунтом. В результате откачки воды из скважины глубинным насосом образуется депрессионная воронка, внутри которой грунты в значительной степени осушаются. Глубинное водопонижение применяют при откачке воды с глубин более 20 м.

Рис. 89. Расположение установки забойного вакуумного водопонижения при сооружении перегонного тоннеля метрополитена: 1 - иглофильтры; 2 - деревянное крепление груди забоя; 3 - рычаг для укладки тюбингов; 4 - тюбингоукладчик; 5 - тюбинговая обделка тоннеля; 6 - манометр; 7 - вакуумметр; 8 - водоструйный насос; 9 - манометр; 10 - циркуляционный бак; 11 - дефлектор; 12 - сбрасывающий рукав; 13 - центробежный насос; 14 - электродвигатель; 15 - гибкий соединительный рукав; 16 - наращиваемое звено коллектора; 17 - откаточные пути; 18 - домкрат для передвижки тюбингоукладчнка; 19 - коллектор; 20 - породопогрузочная машина; 21 - передвижное звено пути