книги / Организация и технология ремонта зданий и сооружений

ется иглофильтровыми установками (рис. 7.11.в), с помощью кото­ рых вода откачивается по периметру выемки. Иглофильтровые уста­ новки просты по конструкции и надежны в работе. В состав такой установки входят система иглофильтров, трубопровод всасывающе­ го коллектора и насосы.

Иглофильтр состоит из трубы, к нижней части которой присое­ динено фильтрующее устройство с двойными стенками, фрезерным наконечником, шаровым и кольцевым клапанами (рис. 7.12). На­ ружная стенка фильтрующего устройства перфорирована и покрыта мелкой капроновой или латунной сеткой для предотвращения заса­ сывания в трубопроводы частиц грунта при понижении уровня грун­ товых вод.

При подготовке иглофильтровой установки к работе насосы устанавливают в рабочее положение, монтируют всасывающий кол­ лектор и погружают иглофильтры. В иглофильтры подают воду на расчетную глубину под давлением 0,3 МПа. Вода отжимает ша­ ровой и закрывает кольцевой клапаны фильтрующего устройства и размывает грунт под фрезерным наконечником, тем самым обес­ печивая погружение иглофильтра. После присоединения иглофильт­ ров к всасывающему коллектору включают насос и приступают к водопонижению. В результате работы насосов давление внутри иг­ лофильтров падает, благодаря чему шаровой клапан закрывает от­ верстие, а кольцевой клапан открывается. Вода поступает в игло­ фильтры только через перфорированную сетку фильтрующего ус­ тройства. По мере откачивания воды уровень грунтовых вод по­ нижается до заданного горизонта. Выемка поддерживается в осушенном состоянии при постоянной работе иглофильтровой установки. Нормальные условия для работы в осушенной выемке создаются, если уровень грунтовых вод понижен на 0,5 м от дна выемки. Расстояние от линии иглофильтров до противоположной стороны траншеи должно быть не более 3,5 м при одностороннем расположении иглофильтров. Иглофильтры погружают на 1—1,3 м ниже дна траншеи. При однорядном расположении иглофильтров на одной стороне траншеи глубина водопонижения обеспечивается до 2—3 м, при расположении иглофильтров с двух сторон тран­ шеи — до 5 м. Ориентировочное расстояние между иглофильтрами для среднезернистых песков Н-1,5 м.

<-----

Рис. 7.11. Водоотлив из котлованов и траншей.

а) Устройство отростка для водосборного приямка: 1 — напорный трубопровод; 2 — центробежный насос; 3 — рабочий настил; 4 — всасывающий трубопровод; 5 — дренирующая засыпка (два слоя: щебень 30—40 мм и песок 10—20 мм); б — фильтр.

б) Схема автоматического включения и выключения насосов: 1 — насос; 2 — направляющий швеллер; 3 — включатель; 4 — поплавок; 5 — уровень воды; 6 — включатель насоса.

в) Схемы: 1) иглофильтровой установки; 2) иглофильтра: 1 — иглофильтр; 2 — соединительный гибкий шланг; 3 — всасывающий коллектор; 4 — всасывающий ру­ кав; 5 — насосный агрегат.

181

7.7.Защита подземных частей зданий от подтопления, затопления

иагрессивного воздействия грунтовых вод.

Впериод эксплуатации зданий и сооружений в результате воз­ действия человека на природу меняется уровень грунтовых вод с общей тенденцией к его повышению.

Вряде случаев организациям, эксплуатирующим здания и соору­ жения, приходится защищать подземные части и конструкции зда­ ний и сооружений от подтопления, затопления и агрессивного воз­ действия грунтовых вод. Эта защита может носить как временный, так и постоянный характер. Временная защита подземных конст­ рукций зданий и сооружений от затопления необходима на период освидетельствования и ремонта фундаментов в тех случаях, когда подземное пространство здания или сооружения не используется для хозяйственных целей.

При необходимости понижения уровня грунтовых вод с целью создания нормальных условий для вскрытия и ремонта фундаментов или замены вышедшей из строя гидроизоляции пользуются водопо­ низительными установками.

Для искусственного понижения уровня грунтовых вод наиболее эффективны кольцевые системы водопонизительных установок, ко­ торые разделены на совершенные, когда иглофильтры погружают до водонепроницаемого слоя грунта, и несовершенные, когда иглофильт­ ры не достигают водоупорных слоев. В зависимости от геологиче­ ского строения залегаемых слоев грунта кольцевые водопонизитель­ ные системы делят на напорные и безнапорные. При ремонте под­ земных частей зданий обычно используют безнапорные совершен­ ные и несовершенные контурные водопонизительные установки с использованием иглофильтров (рис. 7.13.а).

Расчет контурной совершенной водопонизительной установки в безнапорных условиях (рис. 7.13.6) производят следующим образом:

— определяют дебет каждой скважины:

183

(™ 5гГО -1).1(у^8‘0-1)Л

(уЯ1Ш(у5МШ

I 8‘0 9‘0 ^‘0 V О

I

(*

— определяют понижение уровня воды в центре дренирующего контура:

(7.4)

Го

где: 5и понижение уровня воды в центре замкнутого дренирую­ щего контура;

Не — расстояние от водоупорного слоя до поверхности естествен­ ного уровня грунтовых вод;

(Ъ — дебет водопонизительной установки; Кф — коэффициент фильтраций грунта;

Я — радиус влияния водопонизительной установки; Го — приведенный радиус водопонизительной установки.

Для безнапорных пластов:

где: 1/с— напорная функция скважины; Не— толщина водоносного слоя;

5Л— величина понижения уровня грунтовых вод в месте уста­ новки иглофильтра;

5Ц— величина понижения уровня грунтовых вод в центре замк­ нутого контура.

Рис. 7.13. Схемы контурных водопонизительных установок.

а) Схема кольцевой водопонизительной иглофильтровой установки: 1 — ремон­ тируемый объект; 2 — водопонизительная установка; 3 — иглофильтр; 4 — насосы; 5 — котлован в осушенном грунте.

б) Расчетная схема понижения уровня грунтовых вод иглофильтровой установкой совершенного типа: УГВ — уровень грунтовых вод; & — величина понижения уровня грунтовых вод в месте установки иглофильтра; Нц — максимальная ордината кривой Депрессии при работе иглофильтровой установки; 5Ц— величина снижения уровня

грунтовых вод в центре котлована.

в) Расчетная схема контурной несовершенной водопонизительной установки (раз- Р®3)- 1 — ремонтируемый объект; 2 — котлован; 3 — иглофильтр; 4 — УГВ; К — приведенный радиус влияния иглофильтровой установки; г0 — приведенный радиус влияния иглофильтра; 5Я— величина понижения уровня грунтовых вод в месте уста­ новки иглофильтра; ^ — длина водоприемной части иглофильтра; Не толщина во­ доносного слоя; Н% — глубина погружения центра иглофильтра в водоносный слой;

— величина понижения уровня грунтовых вод в центре строительной площадки; Ьц —максимальная ордината положения уровня грунтовых вод при работе водопони­ зительной установки; т - расстояние от центра водоприемной части иглофильтра до водоупорного слоя грунта; 2а — расстояние между иглофильтрами.

г) График функции:

Г(0,875^-)Г(0,125^)

Г ^= /п

Г(1 -0,875^)Г(1 -°>125ж>

185

Для зданий прямоугольной формы приведенный радиус влияния иглофильтра определяют по формуле:

где л — коэффициент, зависящий от отношения ширины здания

(В) к его длине (Ь).

При отношении ^=0,2, ц=0,12; если ® >0,6, ц=0,6; при промежу­

точных значениях ^ величину т| определяют по интерполяции. Расчет контурной несовершенной водопонизительной установки

вбезнапорных условиях (рис. 7.13.в) выполняют следующим образом:

—определяют дебет скважины:

где:Г— гаммофункция, график которой приведен на рис. 7.13.г; Го — приведенный радиус водопонизительной скважины;

— устанавливают дебет водопонизительной установки по форму­ ле 7.3:

Ро Ос *п;

где п — количество скважин;

— находят пониженный уровень подземных вод в центре котло­ вана:

Для кольцевой водопонизительной установки при питании водо­ носного горизонта с интенсивностью со величину радиуса депрессии определяют расчетом:

186

К= (2Нс - 5 ц ) - 5 „ . (7.13)

Интенсивность питания водоносного горизонта со устанавливают в результате инженерно-геологических изысканий.

При устройстве закрытого беструбчатого дренажа (рис. 7.14.а) ниж­ няя часть траншеи в пределах уровня грунтовых вод заполняется хо­ рошо фильтрующим материалом (камень, щебень, гравий, песок, хво­ рост и т. п.), после чего засыпается местным грунтом.

Закрытый трубчатый дренаж (рис. 7.14.6) характерен прокладкой в траншее железобетонных, керамических или асбоцементных дре­ нированных труб 6=100—250 мм, с уклоном в сторону водоприем­ ника или водосборного коллектора. Дренирующие отверстия в тру­ бах пропиливаются или просверливаются до их укладки в проектное положение.

Вокруг труб на всем их протяжении устраивают обратный фильтр из щебня или гравия и песка либо из синтетической мелкоячеистой' сетки или стеклоткани. В песчаных грунтах обратный фильтр на дре­ нажных трубах делают однослойным толщиной 100—150 мм, в дру­ гих видах грунтов — двухслойным или трехслойным общей толщи­ ной 300—450 мм. При установке фильтра из фильтрующих синтети­ ческих полотнищ или стеклоткани нарезают полосы фильтрующего материала необходимой ширины. Дренажные трубы до укладки обер­ тывают фильтрующим материалом и соединяют его в швах склеива­ нием, свариванием или стягиванием хомутами. Каждую трубу укла­ дывают соединительным швом фильтра на грунт. При укладке труб в этом случае стыки между ними замоноличивают или защищают обратным фильтром.

Рис. 7.14. Понижение уровня грунтовых вод с помощью закрытых дренажей.

а) Беструбный дренаж (1) щебеночный; 2) каменно-щебеночный; 3) хворостя­ ной): I — щебень или гравий; 2 — песок; 3 — стенки траншеи; 4 — местный грунт; 5 — камень; 6 — дерн корнями вверх; 7 — хворост.

187

6 )

Рис. 7.14.

б) Трубчатый дренаж (]) с песчано-гравийным фильтром; 2) с минерально-во­ локнистым фильтром): 1 — дренированная труба; 2 — пластмассовая сетка или стек­ лоткань; 3 — щебень или гравий; 4 — песок; 5 — стенки траншеи; 6 — местный грунт; 7 — хомут для крепления фильтра из пластмассовой сетки или стеклоткани.

Уклоны дренажей принимают в пределах 0,002—0,0005 с услови­ ем: чем больше диаметр дренирующих трубопроводов, тем меньше их уклон. Для понижения уровня грунтовых вод с целью защиты подзем­ ных частей зданий используют параллельные или кольцевые дренажи. Расчет кольцевого дренажа несовершенного типа выполняют для без­ напорных условий (рис. 7.14.в) следующим образом:

— определяют приток воды к дрене на 1 м ее длины (м3/сут на

— строят кривую депрессии по данным расчета:

(7.15)

— определяют расход воды в расчете на дрену (м3/сут):

(7.16)

где: Кф— коэффициент фильтрации; Не — мощность водоносного пласта;

Ух — значение ординаты кривой депрессии;

К— радиус депрессии;

г_ расстояние от центра кольцевой дрены до точки, на кото­

рой определяют Ух;

188

Рис. 7.14.

в) Расчетная схема кольцевого горизонтального трубчатого дренажа несовершен­ ного типа: Н° — глубина заложения водоупорного слоя; Я — толщина водонасосного слоя; Н} — величина понижения уровня грунтовых вод в месте прокладки дренажной сети; 5 е — величина понижения уровня воды в центре котлована; Утах— максималь­ ная ордината положения уровня грунтовых вод при работе дренажной системы; ^ — расстояние между дренами; К — радиус депрессии; Т — расстояние от центра дрены до водоупорного слоя грунта.

I — длина дрены;

п — количество скважин; г0 — приведенный радиус дренажного контура:

где:1, — длина прямоугольника замкнутого контура;

В— его ширина;

—вычисляют радиус депрессии дрены:

— рассчитывают диаметр дренажной трубы.

Если расстояние от дрены до верхней границы потока превышает величину радиуса депрессии, то в формулу 7.17 вместо Ь вводят зна­ чение К.

Для практических расчетов значения К можно принимать: для песка мелкозернистого — 50—100 м, песка среднезернистого — 100—200 м, песка крупнозернистого — 300—400 м, мелкого гра­ вия — 500—600 м, среднего гравия — 500—1500 м.

Расчет системного дренажа совершенного типа (рис. 7.14.г) вы­ полняют следующим образом:

— вычисляют ординату наивысшей точки кривой депрессии (м):

189

— задают необходимое расстояние между дренами^ и проверяют правильность определения наивысшей точки кривой депрессии (м):

— определяют необходимое расстояние между параллельными дренами (м):

— вычисляют данные для построения кривой депрессии (м):

—строят кривую депрессии;

—рассчитывают расход воды на дрену (м3/сут):

— определяют диаметр трубопровода дрены.

Расчет трубчатого параллельного дренажа несовершенного типа выполняют в такой последовательности:

— вычисляют ординату Утах наивысшей точки кривой депрес­ сии (м):

Рис. 7.14.

г) Расчетная схема параллельного трубчатого дренажа совершенного типа: Н * — глубина заложения водоупорного слоя; Н — толщина водонасосного слоя; Утах — максимальная ордината положения уровня грунтовых вод при работе дренаж­ ной системы; 5 я— величина понижения уровня грунтовых вод в центре котлована; х — абсцисса точки кривой положения уровня грунтовых вод при работе дренажной сети; У*— ордината точки с абсциссой х ; «/ — расстояние между дренами.

190