Водопонижение
|
Открытый водоотлив как наиболее простой способ борьбы с грунтовыми водами ограничен случаями вскрытия котлованов и проведения выработок в скальных, гравийно-галечниковых и других крупноблочных породах. Этот способ нельзя также применять при наличии в основании сооружения напорных вод. При ведении работ в котлованах, находящихся в условиях пород с низкой водоотдачей, открытый водоотлив проводят под защитой шпунтового ограждения. Для понижения уровня грунтовых вод наибольшее распространение имеет искусственное водопонижение. При строительстве тоннелей открытым и закрытым способами этот способ применяют в следующих случаях: при осушении водоносных слоев породы в пределах разрабатываемой выемки (котлованы, траншеи и т. п.); при уплотнении плохо отдающих воду пород, залегающих в основании возводимого сооружения; для обеспечения устойчивости пород и сохранности зданий при сооружении тоннелей мелкого заложения закрытым способом; для упразднения сжатого воздуха как средства отжатая воды при щитовой проходке в водонасыщенных породах; при проходке стволов шахт. Искусственное водопонижение основано на применении систем водопонижающих скважин, располагаемых вне контура сооружения на взаимных расстояниях, обеспечивающих гарантированное снижение уровня грунтовых вод до отметки основания котлована (рис. XII.7).  Естественный уровень грунтовых вод понижают в результате одновременной и непрерывной в течение всего строительного периода работы водопонижающих устройств — преимущественно иглофильтровых установок разнообразных видов и систем. К ним могут быть отнесены легкие иглофильтровые установки малой и большой производительности, а также установки глубокого понижения (вакуум-эрлифтные и эжекторные установки); кроме того, применяют электроосмотическое водопонижение. Легкие иглофильтровые установки (ЛИУ) имеют несколько разновидностей, отличающихся насосными агрегатами и их мощностью или диаметром всасывающего коллектора. Например, установки ЛИУ-2 и ЛИУ-3 оборудованы самовсасывающими насосами вихревого типа с электродвигателями соответственно 5,5 и 10 квт. Вихревые насосы при напоре до 40 м обеспечивают расход воды 10 л/сек. Установка ЛИУ-5 оборудована центробежным насосом с электродвигателем мощностью 20 кет и вакуум-насосом. Иглофильтровая установка (рис. XII.8) имеет всасывающий насос с электродвигателем, всасывающий рукав, соединительный шланг, иглофильтр, манометр и вакуумметр. Собственно иглофильтр состоит из колонны труб общей длиной 8,5 м и диаметром 38 мм. К нижнему концу труб прикреплены фильтровые звенья. Водопонизительные скважины совмещают в себе функции водоприемника и часть всасывающей системы, отбор воды из которой обеспечивают насосом, установленным на поверхности. Применение иглофильтровых установок целесообразно при необходимости понижения уровня грунтовой воды до 5 м в породах с коэффициентом фильтрации от 2—3 до 40 м в сутки (в отдельных случаях — до 1 м в сутки. При необходимости понижения более 5 м иглофильтры размещают в два и более яруса. Передвижные водопонизительные установки ПВУ обладают большой производительностью; оптимальные условия работы насосных агрегатов с электродвигателями мощностью от 40 до 60 кет соответствуют напору до 50 м и расходу воды 90 л/сек. Эжекторные установки экономически целесообразны при большой глубине погружения иглофильтров и коэффициентах фильтрации пород свыше 40 м в сутки. Эжекторный иглофильтр (ЭИ) имеет водоподъемное устройство — эжектор, устанавливаемый внутри иглофильтра, который увеличивает глубину возможного водопонижения до 18—22 м, а в отдельных случаях и более. Принцип работы эжектора основан на передаче энергии рабочей струи жидкости, движущейся с большой скоростью, потоку перемещаемой жидкости; область его применения— водопонижение в породах с коэффициентом фильтрации от 0,1—0,5 до 3—5 м в сутки, а также при близком ко дну котлована залегании водоупорного слоя.  Вакуумэрлифтные установки представляют другую разновидность установок для глубокого водопонижения. Водоподъемное устройство такой установки (рис. XII.9) имеет воздушную трубу, снабженную форсункой, водоотделитель и трубу для выпуска воздуха. Воздух, нагнетаемый вакуум-насосом по трубе, образует при выходе из форсунки водовоздушную смесь с удельным весом меньше единицы. Под действием этого происходит подъем водовоздушной смеси, отделение воды от воздуха и дальнейшее ее удаление водяным насосом. Под совместным действием эрлифта и вакуума возникает возможность водопонижения на еще большую глубину, чем при эжекторных установках. С целью усиления эффекта водопонижения в породах с малыми коэффициентами фильтрации применяют электроосушение или электроосмотическое водопонижение. В этом случае водопонизительные скважины (катоды) соединяют с отрицательным полюсом, источника постоянного электрического тока; в шахматном порядке между скважинами забивают трубы-аноды, соединяемые с положительным полюсом. В результате такого дополнительного воздействия в межэлектродной зоне возникают электроосмотические силы, перемещающие воду к скважинам, что увеличивает пропускную способность фильтров. В то же время этим способом можно уменьшить расход воды, поступающей в выработку между скважинами. Расход электроэнергии на 1 м3 породы, оконтуренной иглофильтрами, 2—40 квт*ч. Водопонизительные установки используют на строительстве в течение длительного времени на постоянном (пассивном) режиме, обеспечивающем поддержание уровня воды на требуемой отметке. При выборе границ рационального применения систем водопонижения и производительности необходимого оборудования исходят из расчетного притока воды в основании выработки и строения осушаемых пород. При расчете водопонизительных установок определяют суммарный расход воды в активной фазе водопонижения в заданные сроки, а также изменения притока к скважинам во времени и величину притока воды в пассивной фазе. |
Добавлено Serxio 29-01-2016, 04:40 Просмотров: 2 650
