Водопонижение уровней грунтовых вод на строительной площадке - Реферат

Водопонижение применяют для временного (на период строительства) снижения гидростатических напоров (уровней) подземных вод с целью создания более благоприятных и безопасных условий ведения горно-строительных работ. Сущность способа водопонижения заключается в том, что на некотором расстоянии вокруг будущей горной выработки бурят систему водопонижающих скважин, из которых постоянно откачивают воду. Понижение уровня грунтовых вод приводит к уплотнению и увеличению прочностных характеристик породы и вследствие этого к увеличению давления породы на подземные сооружения и деформации поверхности. Выбор способа, водопонижения зависит от свойств и условий залегания породы, условий питания подземных вод, водопроницаемости (коэффициента фильтрации) осушаемых пород, размеров осушаемой зоны в породах, мощности водоносного горизонта, характеристик технических средств водопонижения. При этом способе воду откачивают из водопонижающих скважин, пробуренных с земной поверхности вокруг предполагаемого контура горной выработки, чтобы к началу горных работ на участке водопонижения образовалась устойчивая депрессионная воронка.В таких случаях лучшим отводом грунтовых вод будет изоляция, т.е. эти здания изолируются от грунтовой сырости бетонной подготовкой пола и изоляцией, прокладываемой в цоколе на 1,5-2 см выше уровня тротуаров и на 1,0-1,5 см ниже деревянных конструкций пола.В зданиях с подвалами фундамент и грунтовые воды тоже заслуживают внимания, потому что их взаимодействие, а точнее влияние грунтовых вод, может существенно повлиять на состояние фундамента. При небольших напорах грунтовой воды от 0,1 до 0,2 м в котлован, свободный от грунтовой воды, укладывается слой мятой глины толщиной 25 см, выше бетонной подготовки на 10-15 см и производится смазка цементным раствором 1:3 с гидрозитом. Наружная поверхность после промазки (в раствор добавляется жидкое стекло) штукатурится на 50 см выше уровня грунтовой воды цементным раствором с гидрозитом двумя слоями по 1, 5 см каждый. Конечно, при расположении подошвы фундамента ниже уровня промерзания грунта вертикальные силы морозного пучения перестают действовать на нее снизу, однако касательные силы морозного пучения, действующие на боковые поверхности, могут и в этом случае вытащить фундамент вместе с промерзшим грунтом или оторвать его верхнюю часть от нижней. фундамент гидроизоляция дренаж грунтовый Грунт следует вынимать в противоположном от потока грунтовых вод направлении, так как задерживаемый при этом поток будет размывать грунт.В этих случаях грунт, пригодный для отсыпки основания, и подошва сооружения оказываются под уровнем грунтовых вод. Площадка для фундамента, находящаяся под уровнем грунтовых вод, уже в процессе выемки грунта бывает затоптана и размыта; грунт становится рыхлым, теряет свои первоначальные свойства, в том числе несущую способность. Изготовленный по такой технологии фундамент не способен нести полностью всю нагрузку по следующим причинам: подошва фундамента - не плоскость, а произвольно образованная смесью из грунта и бетона поверхность. Восходящая суффозия - разрушение грунта проникающей в котлован водой, когда грунт теряет устойчивость, необходимую для устройства основания сооружения. Грунт вынимают в направлении, противоположном потоку грунтовых вод, поскольку задерживаемый поток будет размывать грунт.Близкое расположение грунтовых вод - самая большая проблема, с которой может столкнуться застройщик. Здесь уже возможен не только перекос стен и появление трещин, но и частичное выталкивание дома из грунта, сопровождаемое даже смещением и разрушением стен. Поэтому, если предварительный осмотр показывает близкое залегание грунтовых вод, лучше на этом участке не затевать строительства. Помимо этого, надо предусмотреть место сброса воды: либо в естественное углубление (овраг, водоем), либо в дренажный колодец, воду из которого надо будет откачивать. От того, каким в самом деле из себя представляет выбранный под строительство участок, зависят многие технические решения, такие как конструкция фундамента или подвала, площадь опоры этой конструкции на грунт, глубина заложения фундамента или подвала, мероприятия по гидроизоляции и отводу грунтовых вод, организация дренажа, заземления, мероприятия по благоустройству, а также технология выполнения работ и многое, многое другое.

Содержание

Введение

1. Грунтовые воды. Отвод грунтовых вод в бесподвальных зданиях

2. Уровень грунтовых вод в зданиях с подвалами

3. Фундамент и грунтовые воды. Что происходит с фундаментом при напорах грунтовой воды

4. Разработка грунта

Заключение

Список использованной литературы

Водопонижение применяют для временного (на период строительства) снижения гидростатических напоров (уровней) подземных вод с целью создания более благоприятных и безопасных условий ведения горно-строительных работ.

Сущность способа водопонижения заключается в том, что на некотором расстоянии вокруг будущей горной выработки бурят систему водопонижающих скважин, из которых постоянно откачивают воду. В результате уровень грунтовых вод в месте строительства сооружения понижается, породы осушаются, в результате чего изменяются их физические свойства.

Задача водопонижения - создание и поддержание на период строительства выработки требуемой зоны осушенных пород, что позволяет вести горнопроходческие работы в относительно благоприятных условиях.

Водопонижение приводит не только к изменению физических свойств породы, но и оказывает существенное влияние на их состояние и поведение в окружающем пространстве. Понижение уровня грунтовых вод приводит к уплотнению и увеличению прочностных характеристик породы и вследствие этого к увеличению давления породы на подземные сооружения и деформации поверхности. В большинстве случаев, при относительно небольших понижениях уровня воды, поверхность проседает равномерно и не оказывает существенного влияния на работу сооружений. При больших понижениях уровня подземных вод осадка поверхности может быть весьма значительной.

При строительстве горных выработок уровень подземных вод может быть понижен тремя способами: поверхностным, подземным и комбинированным. При этом различают предварительное водопонижение, при котором осушение участка осуществляют до начала горнопроходческих работ, и параллельное, при котором работы по водопонижению и проведению горной выработки осуществляют одновременно.

Выбор способа, водопонижения зависит от свойств и условий залегания породы, условий питания подземных вод, водопроницаемости (коэффициента фильтрации) осушаемых пород, размеров осушаемой зоны в породах, мощности водоносного горизонта, характеристик технических средств водопонижения.

Поверхностный способ водопонижения получил наибольшее распространение. При этом способе воду откачивают из водопонижающих скважин, пробуренных с земной поверхности вокруг предполагаемого контура горной выработки, чтобы к началу горных работ на участке водопонижения образовалась устойчивая депрессионная воронка. При наличии ниже водоносного горизонта водопоглощающих пород воду на земную поверхность не откачивают, а спускают по пробуренным скважинам в эти породы. Эта схема благодаря оперативности наиболее полно отвечает целям предварительного осушения. Она позволяет в довольно короткие сроки осушить участок и обеспечить безопасные условия для проведения горных выработок; дает высокий эффект при большой мощности и хорошей водопроницаемости водоносных горизонтов. Недостаток этой схемы - необходимость одновременной работы многих дренажных скважин.

При подземном способе скважины бурят из забоя шахтного ствола или из горных выработок, проведенных ранее или специально для этой цели. Подземная схема эффективнее и надежнее при любых гидрогеологических условиях, в том числе и при дренировании песков с незначительной водопроницаемостью (коэффициент фильтрации до 3 м/сут). Однако такая схема отличается большой трудоемкостью подготовки, длительностью выполнения дренажных работ и необходимостью долговременного поддержания горных выработок.

Из подземных выработок также возможен спуск воды в нижерасположенные водопоглощающие породы при наличии между ними водоупорного горизонта.

При комбинированном способе скважины бурят не только с земной поверхности, но и из забоя ствола шахты или другой подземной выработки, т.е. комбинированный способ сочетает в себе применение двух способов осушения - поверхностного и подземного. При этом часть воды из дренирующих водоносных горизонтов откачивают на земную поверхность при помощи насосов, установленных в скважинах, а другая часть поступает в подземные дренажные выработки. Комбинированную схему применяют, как правило, в тех случаях, когда при использовании поверхностной схемы остаются обводненные зоны, не поддающиеся осушению с поверхности.

При поверхностном способе водопонижения уровень подземных вод может быть понижен с помощью легких иглофильтровых, эжекторных иглофильтровых или вакуумных установок, водопонижающих скважин, оборудованных насосами, сквозных фильтров, водопоглощающих скважин.

При подземном способе водопонижения уровень вод может быть понижен с помощью забивных фильтров, легких иглофильтровых установок, установок забойного водопонижения.

Легкие иглофильтровые установки (ЛИУ) применяют для понижения уровня подземных вод до 5 м в рыхлых неслоистых породах с коэффициентом фильтрации не менее 1 м/сут.

Эжекторные иглофильтровые установки (ЭИ) используют для вакуумирования грунтов и понижения уровня подземных вод до 20 м при коэффициенте фильтрации 0,01-10 м/сут и при близком залегании водоупора от подошвы выработки. Откачиваемую воду в эжекторных иглофильтрах поднимают с помощью водоструйных насосов (эжекторов). В основу работы этих насосов положен принцип непосредственной передачи энергии одного потока другому, реализация которого происходит в иглофильтре.

Вакуумные установки (УВВ) применяют для водопонижения в мелкозернистых, пылеватых и глинистых песках, супесях, легких суглинках, илах и лессах с коэффициентом фильтрации 0,01-2 м/сут, плохо поддающихся осушению обычными легкими иглофильтровыми установками типа ЛИУ.

Установки типа УВВ дают возможность понизить уровень грунтовых вод до 6-7 м от поверхности.

Водопонижающие скважины оборудуют глубинными насосами и применяют для откачки воды из водоносных пород с коэффициентом фильтрации более 2 м/сут, требующих значительного понижения уровня грунтовых вод, а также при небольших глубинах водопонижения, когда использование иглофильтров затруднено изза больших притоков, необходимости осушения значительных площадей и стесненности территории.

Диаметр водопонижающих скважин изменяется в широких пределах и зависит от глубины скважины, типа применяемого насоса и гидрогеологических свойств пересекаемых пород. При небольших дебитах и малой глубине скважин их диаметр принимают равным 100-200 мм. При больших дебитах и применении артезианских насосов начальный диаметр скважины принимают до 750 мм. Конечный диаметр скважины зависит от марки насоса и типа фильтра, устанавливаемого в скважине.

Водопонижающую скважину оборудуют фильтром и скважинным насосом.

Сквозной фильтр - это пробуренная с поверхности земли до выработки скважина, оборудованная фильтровыми устройствами в зоне осушаемых пород. Вода из горных пород проникает через фильтр в скважину, а оттуда - в подземную горную выработку.

Сквозные фильтры располагают в центре ствола, а также в промежутках между водопонижающими скважинами. Начальный диаметр скважины, предназначенной для использования ее в качестве сквозного фильтра, принимают равным 250-300 мм. Скважину требуемого диаметра бурят до водоупорной горной породы, не доходя до приемной камеры, закрепляют обсадными трубами, в которые опускают колонну перфорированных (фильтровых) труб с минимальным диаметром 89 мм. Форма отверстий фильтровой трубы щелевидная или круглая (диаметр 5-6 мм). После этого скважину добуривают до подземной выработки. Кольцевое пространство между фильтровой и обсадной трубами засыпают промытым гравием. Одновременно с засыпкой гравием извлекают обсадную трубу из скважины. Если сквозным фильтром осушают крепкие водоносные горные породы, то фильтровую колонну можно совсем не применять. Вместо фильтровой колонны перфорируют обсадные трубы против водоносного горизонта.

Водопоглощающие скважины служат для спуска воды из забоя ствола или другой выработки в залегающий ниже слой горных пород (пески, известняки, песчаники), имеющих более высокие фильтрационные свойства. Конечный диаметр скважин проектируют не менее 108 мм, чтобы иметь возможность периодически их чистить и прокачивать. Для улучшения водоотдачи дренируемого и водоприемной способности поглощающего горизонта скважины в известняках обрабатывают соляной кислотой и закрепляют их обсадными трубами диаметром 146, 127 и 108 мм. На участках дренируемого и поглощающего горизонтов устанавливают фильтры и перфорированные трубы.

При составлении проектов на спуск воды из водоносных горизонтов надо избегать возможности значительного обводнения шахтных полей ближайших шахт, разрабатывающих полезные ископаемые на более низких отметках. Кроме того, следует помнить, что спуск загрязненных вод из рабочих забоев возможен только при условии, что воды поглощающего горизонта не будут использованы для питьевого водоснабжения.

Мероприятия по защите здания от грунтовой воды выбираются в зависимости от уровня грунтовых вод в районе постройки. Как ведет себя фундамент в зависимости от помещения и влияния грунтовых вод.

Если здание не имеет подвала или если расчетный уровень грунтовых вод расположен ниже пола подвала, достаточно изолировать стены подвала от влаги, находящейся в грунте, и воспрепятствовать поднятию ее по стенам. Эти мероприятия называются изоляцией от капиллярной влаги. Если уровень грунтовых вод расположен выше уровня пола подвала, то наиболее целесообразно устроить дренаж, позволяющий снизить уровень грунтовой воды ниже отметки пола. Такой отвод грунтовых вод, а точнее, устройство дренажа, возможно при наличии водоемов или коллекторов сточных вод, в которые можно сбросить воду, отводимую от здания. Если дренаж невозможен, то подвал может быть защищен от затопления водой при помощи специальной гидроизоляции. Схема изоляции зданий от капиллярной сырости зависит от наличия в нем подвальных помещений или их отсутствии.

Близкое расположение грунтовых вод - самая большая проблема, с которой может столкнуться застройщик. Здесь уже возможен не только перекос стен и появление трещин, но и частичное выталкивание дома из грунта, сопровождаемое даже смещением и разрушением стен. Поэтому, если предварительный осмотр показывает близкое залегание грунтовых вод, лучше на этом участке не затевать строительства. Грунтовые воды сами по себе не уходят. В случае же невозможности отменить строительство и строить больше негде, то фундамент должен быть глубоким - не менее двух метров, кроме того, под ним надо укладывать песчаную подушку, а также систему дренажа. Для дренажа используют различные трубы: асбестоцементные, керамические, пластмассовые, из пористого бетона и др. Помимо этого, надо предусмотреть место сброса воды: либо в естественное углубление (овраг, водоем), либо в дренажный колодец, воду из которого надо будет откачивать. А сам фундамент необходимо снаружи обрабатывать густыми, вязкими не пропускающими воду составами, например битумом. От того, каким в самом деле из себя представляет выбранный под строительство участок, зависят многие технические решения, такие как конструкция фундамента или подвала, площадь опоры этой конструкции на грунт, глубина заложения фундамента или подвала, мероприятия по гидроизоляции и отводу грунтовых вод, организация дренажа, заземления, мероприятия по благоустройству, а также технология выполнения работ и многое, многое другое. Это все не может не отразиться на сроках и цене работ.

Оптимальными для будущего фундамента будут условия, при которых глубина промерзания меньше глубины грунтовых вод. И, наоборот, тяжелыми условиями считаются условия, когда глубина промерзания больше глубины грунтовых вод.

Правильно спроектированный и установленный фундамент может благополучно служить многие столетия.

На качество слоев земли большое влияние оказывает уровень грунтовых вод. В зимнее время под действием мороза грунты могут промерзать на различную глубину. Зачастую это ведет к их вспучиванию. Наиболее хорошие условия для строительства фундамента, если глубина промерзания меньше глубины грунтовых вод. И, наоборот, если глубина промерзания больше глубины грунтовых вод, такие условия будут достаточно тяжелыми.

Грунтовые воды образуются в результате инфильтрации осадков и поверхностных вод. Они скопляются в водоносных (песчаных) слоях, расположенных над водоупорными (глинистыми или скальными), и встречаются на различной глубине от поверхности земли.

Следует различать поток грунтовых вод и бассейн. В первом случае движение грунтовых вод направлено в сторону понижений или по уклону водоупора, причем скорость движения зависит от фильтрующих свойств грунта и уклона потока. Уровень грунтовых вод вблизи водоемов (рек, озер, каналов и др.) обычно связан с колебаниями в них уровня воды, и движение этих грунтовых вод происходит обычно в сторону водоема; в некоторых случаях, в зависимости от времен года, движение грунтовой воды может иметь обратное направление - от водоема. Следует иметь при этом в виду, что при высоких скоростях движения грунтовые воды захватывают и уносят с собой мелкие частицы водоносного слоя, уменьшая этим его плотность и сопротивление сжатию.

Во втором случае движение грунтовых вод не имеет места, так как вода приурочена к депрессии поверхности водоупора.

Бывают случаи, когда водоносный слой перекрыт водоупорным пластом. Такие межпластовые воды при определенных условиях создают давление на верхний водоупорный слой и возможность его прорыва.

Грунтовые воды могут растворять некоторые горные породы, соль, гипс, ангидрид, мел, известняк, доломит. Следствием такой деятельности грунтовых вод является образование подземных пещер (карстовые явления). Грунтовые воды способствуют также образованию оползневых явлений, обвалов и так далее.

Вот почему наряду с геологическими изысканиями должны быть выявлены и гидрогеологические данные: наличие или отсутствие грунтовых вод, их движение и химический состав, так как грунтовые воды во многих случаях могут оказаться агрессивными по отношению к бетонным и железобетонным подземным частям сооружений.

На практике различают случаи, когда грунтовые воды расположены ниже или выше подошвы фундамента. В первом случае, когда уровень грунтовых вод ниже подошвы фундамента и скорость их движения невелика, грунтовые воды не оказывают существенного влияния на прочность основания. Во втором случае, когда уровень грунтовых вод находится выше подошвы фундамента, сопротивление сжатию мелкого и пылеватого песка основания снижается. При этом, если грунтовые воды имеют большой уклон и большую скорость движения, то мелкие частицы грунта при наличии вблизи канав или траншей могут быть вынесены изпод подошвы, что уменьшает плотность грунтов.

Уменьшение плотности грунтов основания и снижения его сопротивления возможно также тогда, когда рытье котлованов под фундамент производится с водоотливом. В этом случае, вследствие одностороннего давления грунтовой воды, мелкие частицы грунтов основания выносятся из днища котлована.

Таким образом, если грунты основания содержат мелкие частицы (мелкий песок, ил), а уровень грунтовых вод на площадке выше подошвы фундамента проектируемого сооружения, то следует предварительно искусственно понизить уровень грунтовых вод. Для понижения уровня грунтовых вод лучше всего применять иглофильтры, которые размещаются по контуру на некотором расстоянии от сооружения.

Во многих случаях грунтовые воды перехватываются шпунтовым ограждением или дренажной системой, преграждающими путь движению воды и доступ ее к строительной площадке. При благоприятном сочетании геологического строения и рельефа местности грунтовые коды отводятся в более пониженные места - водоемы, овраги.

1. Геология Беларуси. - Мн.: Институт геологических наук НАН Беларуси, 2001. - 815 с.

2. Красовская, И.А. Оценка состояния эколого - геологических условий урбанизированных территорий / И.А. Красовская, А.Н. Галкин. Витебск: Изд-во УО "ВГУ им. П.М. Машерова", 2007. - 165 с.

3. Отчет об инженерно-геологических изысканиях. Проект застройки участка индивидуального строительства № 15 в юго-восточной части Новобелицкого района г. Гомеля. Строительное водопонижение. - Фонды ОАО "Буровая компания "ДЕЛЬТА".

4. Отчет по производственной практике студентки Гутаревой Е.Е. за 2009 год. - Фонды кафедры геологии и разведки полезных ископаемых ГГУ.

5. Положение о подготовке, оформлению и защите курсовых работ. - Гомель: Изд-во ГГУ, 2008. - 36 с.

6. Максимов, В.М. Справочное руководство гидрогеолога / В.М. Максимова. - Л.: Недра, 1967. - 592 с.

7. СТП 04-98. Курсовые работы. Общее положения и требования к построению, содержанию и оформлению. - Гомель: ГГУ им. Ф. Скорины, 1998. - 39 с.

8. Трацевская, Е.Ю. Инженерно-геологические условия города Гомеля: монография / Е.Ю. Трацевская. - Гомель: Изд-во ГГУ им. Ф. Скорины, 2005. - 210 с.

9. Правила безопасности и охраны труда при геологоразведочных работах за 2007год. - Фонды кафедры геологии и разведки полезных ископаемых ГГУ.

Размещено на .ru