книги / Технология строительства подземных сооружений. Специальные способы строительства

Параллельное водопонижение проводят при незначительном притоке грунтовых вод в сооружаемую выработку. При этом мероприятия по параллельному водопонижению осуществляют одновременно с проходческими работами.

2.2. ВОДОПОНИЖЕНИЕ ЛЕГКИМИ ИГЛОФИЛЬТРОВЫМИ УСТАНОВКАМИ

Легкие иглофильтровые установки применяют для пониже­ ния уровня подземных вод до 5 м в рыхлых неслоистых грун­ тах -с коэффициентом фильтрации не менее 1 м/сут. Игло­ фильтровые установки могут применяться для понижения уров­ ня грунтовых вод и на глубину более 5 м. В таком случае во­ допонижение ведут ступенями с применением ярусных водопо­ низительных систем при расположении иглофильтров на двух или нескольких горизонтах по высоте (рис. 2.3).

Отечественная промышленность серийно выпускает легкие иглофильтровые установки нескольких типов, характеристики которых приведены ниже.

Рис* 2.3. Схема работы иглофильтровой установки при:

фильтр, служащий для приема воды из водоносного горизонта. Иглофильтр состоит из надфильтровых труб длиной по 1,0; 1,5; 2,5 и 3,5 м, диаметром 38 мм; фильтрового звена длиной 1 м, диаметром 50 мм и фрезевого наконечника. Общая длина иглофильтра может достигать 8,5 м. К всасывающему коллек­

тору иглофильтры подсоединяют гибкими шлангами. Применяемые конструкции фильтрового звена показаны на

рис. 2.5.

Фильтровое звено состоит из двух труб разного диаметра: наружной перфорированной и внутренней, соединенной с нако­ нечником. Между внутренней трубой и наконечником размеще­ но седло клапана, а в наконечнике — плавающий шаровой кла­ пан и стопорный болт. Наружная перфорированная труба об­ мотана спиралью, поверх которой натянута фильтровая сетка

Рис. 2.5. Конструкции фильтрового звена легкого иглофильтра:

из тонкой проволоки цветных металлов или оцинкованной стали.

Для снижения стоимости и повышения эффективности ра­ боты фильтрового звена разработаны конструкции, в которых используют полимерные материалы и керамику.

Шаровые клапаны во всех конструкциях иглофильтров ис­ пользуют для их гидравлического погружения в грунт.

При подаче воды в иглофильтр под давлением клапан от­ жимается, вода попадает под наконечник иглофильтра и раз­ мывает грунт. При откачке воды из иглофильтра клапан-при-

жимается к седлу клапана, что исключает поступление грун­ товой воды через наконечник.

Всасывающий коллектор состоит из отдельных звеньев дли­ ной 5,25 м. Каждое звено имеет семь патрубков для присоеди­ нения иглофильтров. Патрубки снабжены запорными кранами и расположены, на расстоянии 0,75 м друг от друга, что позво­ ляет задавать различное расстояние между иглофильтрами.

Производство водопонизительных работ легкими иглофильт­ рами включает в себя следующие технологические процессы: монтаж, пуск, эксплуатацию и демонтаж установки. Основным процессом при монтаже иглофильтровой установки является погружение иглофильтров в грунт на требуемую глубину.

Иглофильтры погружают в водоносный грунт либо гидрав­ лическим способом, либо путем бурения специальных скважин. Гидравлическое погружение иглофильтров применяют в любых песках: от мелкодо крупнозернистых и гравелистых. Перед погружением в требуемом месте фильтровое звено и надфильтровые трубы собирают и устанавливают вертикально. При длине иглофильтра до 5 м установку его осуществляют вруч­ ную, при больших длинах — краном (рис. 2.6).

Для погружения в надфильтровые трубы фильтрового зве­ на под давлением от 0,2 до 0,6 МПа нагнетают воду. Вода в иглофильтре отжимает шаровой клапан от седла (рис. 2.7), проходит во фрезерный наконечник и далее в грунт. Попадая в грунт, вода размывает его и поднимается по затрубному про­

мываемой породы, в результате чего иглофильтр погружается под действием собственного веса. Иглофильтр погружают до тех пор, пока его фильтровое звено не будет установлено на проектную глубину.

Расход воды во время погружения иглофильтра составляет 25—30 м3/ч в мелкозернистых и разнозернистых песках, 35— 40 м3/ч — в крупнозернистых. При погружении иглофильтров в гравелистые породы, сильно поглощающие воду, к трубе, покоторой подается вода, присоединяют шланг диаметром не ме­ нее 25 мм для подачи от компрессора воздуха (до 4,5 м3/мин).

При установке иглофильтров в мелкозернистых песках, со­ держащих пылеватые и глинистые частицы, вокруг них устраи­ вают обсыпку, состоящую из крупного песка или же из смеси песка и гравия с частицами размером от 0,5 до 5 мм. Д ля это­ го каверну вокруг иглофильтра промывают в течение несколь­ ких минут после погружения его на проектную глубину. За­ тем расход воды резко сокращают, и не прекращая полностью ее подачу в затрубный зазор, равномерно засыпают песчано­ гравийную смесь.

В случае невозможности сделать обсыпку по вышеприве­ денной технологии в грунт также гидравлическим способом по­ гружают глухую обсадную трубу диаметром не менее 150 мм.' В эту трубу опускают собранный иглофильтр. Кольцевое про­ странство между трубой и иглофильтром постепенно заполняют обсыпкой, а обсадную трубу извлекают. Для гидравлическо­ го погружения иглофильтров применяют насосы ЛИУ-3, ЗК-6, КСМ-50Х30 и др.

Гидравлический способ погружения иглофильтров не при­ меним в двух случаях: при наличии в верхней части разреза глинистых или песчаных грунтов значительной мощности с включением крупнообломочного материала (например, в на­ сыпных грунтах, содержащих строительный мусор, или морен­ ных суглинках и супесях, содержащих большое количество крупной гальки, валунов и т. д.), непосредственно около близ­ лежащих фундаментов ответственных зданий и сооружений. В этих случаях иглофильтры устанавливают в заранее пробу­ ренные скважины. „

В первом случае может быть использован комбинированный способ установки иглофильтров: в верхней части разреза бу­ рят скважину, а в нижней опускают иглофильтры гидравли­ ческим способом. Для бурения скважин применяют шнековые установки или вибробурение. До установки иглофильтров сква­ жины остаются закрепленными обсадными трубами, которые извлекают после установки иглофильтра.

После того как все иглофильтры погружены на проектную глубину и смонтирована всасывающая система, проверяют ка­ чество ее монтажа. Для этого кратковременно в нее нагнета­

ют воду под давлением 0,2—0,3 МПа. После испытаний уста­ новку запускают в эксплуатацию.

При откачке воды из иглофильтра шаровой клапан под действием пониженного давления прижимается к седлу (см. рис. 2.7, б) и препятствует попаданию загрязненных вод в иг­ лофильтр через наконечник. Откачиваемая вода поступает в иглофильтр через фильтровую сетку.

Установка работает в период всего времени до полного за­ вершения работ, производящихся под защитой водопонижения.

В процессе эксплуатации водопонизительной установки осу­ ществляют непрерывный контроль за уровнем грунтовых вод в наблюдательных скважинах; за показаниями манометров- и вакуумметров; расходом откачиваемой воды; за возможным выносом грунта на поверхность..

После возведения подземного сооружения под защитой водопоиизительной установки ее демонтируют и подготовляют для последующих работ.

Иглофильтры длиной до 3 м извлекают из грунта вручную или с помощью специальных устройств и приспособлений. При извлечении иглофильтра из грунтов, имеющих прослойки суг­ линков или содержащих илистые частицы, для уменьшения сопротивления грунта в иглофильтр подают воду под напором.

собой трубу диаметром38 мм и длиной, превышающей длину иглофильтра на 0,5 м.

2.3. ВОДОПОНИЖЕНИЕ ЭЖЕКТОРНЫМИ ИГЛОФИЛЬТРОВЫМИ УСТАНОВКАМИ

Эжекторные иглофильтровые установки (ЭИ) используют для вакуумирования грунтов и понижения уровня подземных вод до 20 м при коэффициенте фильтрации 0,1—10 м/сут и при

боты этих насосов положен принцип непосредственной переда­ чи энергии одним потоком другому, реализация которого осу­ ществляется непосредственно в иглофильтре.

Эжекторный иглофильтр (рис. 2.8) состоит из фильтрового звена 2 с наконечником 1, аналогичного фильтровому звену установок ЛИУ, надфильтровой трубы 5, в верхней части ко­ торой подсоединен патрубок 7 для подачи рабочей воды, при­ емной трубы 3, которая с одной стороны соединена с эжектор­ ным устройством 4, а с другой со сливной трубой 8.

Рабочая вода центробежным насосом под давлением подается в кольцевое пространст­ во между надфильтровой и приемной колон­ ка ми'труб и устремляется в насадку эжекто­

Рис. 2.8. Эжектор­ вуар 5, из которого часть ее снова засасыва­

Водопонизительные установки без циркуляционного резер­ вуара (рис. 2.10) отличаются от описанной тем, что вода от эжекторных иглофильтров 1 поступает не в самотечный лоток, а в трубопровод 2, соединенный со вспомогательным низкона­ порным насосом 3. Избыток воды перекачивается по напорно­ му трубопроводу 4 за пределы строительного участка, а цир­ куляционный расход под небольшим давлением подается к рабочему насосу 5, который нагнетает воду в распределитель­ ный трубопровод 6 под повышенным давлением. Для запуска водопонизительной установки без циркуляционного резервуа­ ра необходимо иметь определенный объем воды.

В настоящее время в отечественной практике используют эжекторные иглофильтровые установки ЭИ-2,5, ЭИ-4, ЭИ-4а и ЭИ-6, различающиеся диаметром иглофильтров. Наибольшее

Для подачи рабочей воды к эжекторным иглофильтрам ис­ пользуют центробежные насосы типов К, МС, и НДВ. П ара­ метры насосного агрегата определяют расчетом, исходя из диаметра насадки, ожидаемого притока грунтовых вод, пол­ ной высоты подъема откачиваемой воды и КПД установки.

При производстве водопонизительных работ эжекторными иглофильтрами выполняются те же технологические процессы, что и при применении установок ЛИУ В связи с этим следует лишь отметить особенности производства работ по монтажу эжекторных иглофильтров.

В зависимости от инженерно-геологических условий и на­ личия рабочей воды эжекторные иглофильтры погружают в грунт гидравлическим способом или устанавливают в предва­

в грунтах, содержащих значительное количество крупнообло­ мочного материала, а также при ведении работ по водопонижению в условиях плотной городской 'застройки непосредствен­ но у жилых зданий и промышленных сооружений.

Скважины в мягких и сыпучих грунтах бурят шнековыми установками, обычно долотами РХ без принудительного осево­ го давления с максимальной частотой вращения 5 с-1. При бу­ рении твердых грунтов применяют ступенчатые трехперые до­ лота, армированные резцами из твердых сплавов, при этом частоту вращения шнека снижают до 10,6 с-1 и дополнитель­ ное усилие на долото доводят до 8 кН. Скважины в процессе бурения закрепляют обсадными трубами.

Перед установкой эжекторного иглофильтра скважину про­ мывают до полного осветления воды. После промывки сква­ жины устанавливают э'жекторный иглофильтр. В переслаива­ ющихся грунтах и в однородных грунтах с коэффициентом фильтрации менее 5 м/сут с целью защиты от копьматажа и обеспечения гидравлической, связи между отдельными водо­ насыщенными прослоями устраивают песчано-гравийную' об­ сыпку иглофильтра и ведут до отметки статического уровня