Категории

Дренаж котлована

Дренаж фундамента. Отвод воды от фундамента. Назначение. Устройство. Монтаж. Цена. "СВ-Фундамент"

Осушение строительного котлована

Нижегородский Государственный Архитектурно

Строительный Университет

Кафедра гидравлики

Курсовая работа

Осушение строительного котлована

Выполнил: студент гр.197

Николаева А.О.

Проверил

Сухов С.М.

Н.Новгород-2005


Содержание

Цель работы…………………………………………………………….…..3

Исходные данные……………………………………………………….….4

1. Выбор способа водопонижения………………………………….…5

2. Фильтрационный расчет……………………………………………6

2.1. Построение кривой депрессии……………………………………...6

2.2. Расчет притока воды в котлован…………………………………...7

3. Расчет водосборной системы………………………………….……7

3.1. Конструирование водосбора внутри котлована……………..……7

3.2. Выбор конструкции зумпфа……………………………………….14

4. Подбор насосной установки………………………………………14

4.1. Расчет системы всасывающей и напорной сети…..…………….14

4.2. Подбор марки насоса……………………………….…………..…17

5. Расчет ливневого коллектора……………………………………..18

Список использованных источников …………………………………..20


Цель работы

Технология строительного производства на вновь строящихся или реконструируемых объектах при выполнении земляных, подготовке оснований и монтаже фундаментов в определенных гидрогеологических условиях следует предусматривать производство работ по искусственному понижению уровня грунтовых вод (УГВ).

Этот комплекс вспомогательных работ должен исключать нарушение природных свойств грунтов в основаниях возводимых сооружений и обеспечивать устойчивость откосов устраиваемых в земляной выемке.

В соответствии с индивидуальным заданием необходимо выполнить гидравлический расчет осушения строительного котлована для схемы указанной на рисунке 1.

Исходные данные

Таблица 1


1 Выбор способа водопонижения

В соответствии с пунктом 2.1 СНиПа на вновь строящихся и реконструируемых объектах следует предусматривать производство работ по искусственному понижению уровня грунтовых вод (УГВ).

Согласно таблице 41.4[11] в зависимости от притока подземных вод и вида грунта осушение котлована может быть осуществлено с применением открытого водоотлива, легких иглофильтровых установок (ЛИУ), буровых скважин с насосами, дренажных систем и др. Рассмотрим некоторые из них.

1.1 Открытый водоотлив

Применяется при разработке неглубоких котлованов и незначительном притоке подземных вод в водонасыщенных скальных, обломочных или галечных грунтах. При открытом водоотливе широко применяются центробежные насосы. Открытый водоотлив организуют следующим способом. По периметру котлована устраивают дренажные канавки с уклоном 0,001…0,002 в сторону приямков, из которых по мере поступления вода откачивается с помощью насосов. По мере разработки котлована приямки постепенно заглубляются вместе с канавками. Для исключения нарушения природной структуры грунтов основания вода не должна покрывать дно котлована.

В мелкозернистых грунтах открытый водоотлив приводит к оплыванию откосов котлованов и траншей, к разрыхлению грунта в основаниях зданий и сооружений. Здесь целесообразно применить глубинное водопонижение уровня грунтовой воды.


1.2 Легкие иглофильтровые установки (ЛИУ)

Используют для глубинного водопонижения грунтовых вод на глубину 4-5м в песчаных грунтах. При этом способе водопонижения иглофильтры располагают по периметру котлована обычно с шагом 0,8…1,5м. Откачку воды из иглофильтров производят с помощью вихревого насоса через всасывающий коллектор. При этом вокруг каждого иглофильтра образуются депрессионные воронки, которые, соединяясь, и приводят к понижению уровня грунтовых вод в будущем котловане или траншее.

Для понижения УГВ свыше 5м применяют многоярусные легкие иглофильтровые установки, которые требуют, как правило, расширения котлована и увеличения земляных работ.

1.3 Понижение УГВ эжекторными иглофильтрами

Для водопонижения в грунтах с большим коэффициентом фильтрации и при близком залегании водоупора от разрабатываемой выемки используют эжекторные установки ЭИ-2,5; ЭИ-4 и ЭИ-6, состоящие из иглофильтров с эжекторными водоподъемниками, распределительного коллектора и центробежных насосов. Эжекторные установки позволяют понижать уровень грунтовых вод до 25м.

1.4 Понижение УГВ с электроосмосом

В пылевато-глинистых грунтах, имеющих коэффициент фильтрации менее 2м/сут, искусственное водопонижение осуществляют с помощью электроосмоса в сочетании с иглофильтром. Его выполняют в такой последовательности. По периметру котлована с интервалом 1,5…2м располагают иглофильтры, а между ними (в шахматном порядке относительно иглофильтров) по бровке котлована забивают металлические стержни из арматуры или труб небольшого диаметра. Эти стержни подсоединяют к положительному полюсу источника постоянного тока напряжением 40…60 В, а иглофильтры - отрицательному. Под действием тока рыхлосвязанная поровая вода переходит в свободную и, перемещаясь от анода к катоду (иглофильтру), откачивается, в результате уровень грунтовых вод понижается. При этом способе водопонижения расход электроэнергии составляет 5…40 кВт/ч на1 м3.

В связи с тем что стоимость искусственного водопонижения находится в прямой зависимости от продолжительности работы откачивающих машин, добиться сокращения затрат можно при максимальном сокращении сроков строительства.

Заданием на проектирование определено понижение УГВ в строительном котловане с помощью открытого водоотлива .[1]


2 Фильтрационный расчет

2.1 Построение кривой депрессии

По отношению к воде горные породы можно разделить на две основные группы :

водопроницаемые и водоупорные . Водопроницаемые горные породы быстро поглощают воду и легко её транспортируют . В зернистых породах – галечниках, гравии и песках – вода движется по промежуткам между частицами а в массивных скальных и полускальных породах по трещинам или карстовым породам . Водоупорные горные породы практически не проводят через себя воду, так как водопроницаемость равна нулю . К ним относятся глины , тяжелые суглинки , разложившийся уплотненный торф . Водопроницаемость – это способность горных пород пропускать через себя воду . Величина водопроницаемости зависит от размеров пустот , диаметра пор и степени трещиноватости . Мера водопроницаемости – коэффициент фильтрации Кф, который равен скорости фильтрации при гидравлическом уклоне . Фильтрация – это движение жидкости в пористой среде .

Скорость фильтрации при установившемся движении определяется по зависимости Дарси.

V= Кф*iм/с , (1)

где i- гидравлический уклон

Расход фильтрующей жидкости определяется по зависимости :

Q=w* Кф*iм3/с , (2)

где w- площадь живого сечения потока.

В случае широкого фильтрационного потока расчет ведут на единицу его длины и называют удельным расходом:

q=Q/L= Кф*i*hм2/с , (3)

где h-глубина равномерного движения грунтовых вод.

1.Глубина строительного котлована

Нк=5,0 м

2. Вычисляем радиус влияния. Радиус влияния зависит от рода грунта и его можно определить по зависимости , определяемой формулой Кусакина И.П.[4,9]:

R=3000S(Кф0,5) (4)

где S - глубина водоносного слоя,

S=Zгв-Zд , (5)

где Zд=-2,0 м - отметка дна котлована ,

Кф=0,00011574 м/с - коэффициент фильтрации грунта ,

S=2-(-2)=4 м

R=3000*4*(0.000115740,5)=129,1 м

3. Кривая депрессии АВ – линия свободной поверхности грунтовых вод.

Для построения линии АВ:

а) Определяем вспомогательную величину h :

h=mHк2/R(6)

где m=3 – заложение откоса строительного котлована, задается в зависимости

от грунта ;

Нк – глубина строительного котлована;

R – радиус влияния.

h=3*5 2/129,1=0,581

б) Определяем высоту зоны высачивания по формуле

hвыс=h(1-0,3(T/Hк)1/3 (7)

где Т=Zд-Zву=3,0 м - расстояние между дном котлована и водоупором

hвыс= 0,581*(1-0,3*(3,0/5)1/3)=0,434 м

в) Определяем форму кривой депрессии АВ для сориентированного по координатным осям чертежа

y2= H12- x *( H12-H22)/(R-mhвыс) (8)

где H1 =7м– расстояние между УГВ и уровнем водоупора

Н2 – расстояние между точкой высачивания и уровнем водоупора

Н2 =Т+ hвыс=3+0,434=3,434м

y2=(7)2- x * ((7)2-(3,434)2)/(129,1-3*0,434)=49-0,29x

Расчет сводим в таблицу 2

Таблица 2

По результатам вычислений строим кривую депрессии (рис.2)

2.2 Определение притока воды в котлован

Определяем величину расхода (притока) фильтрационных вод на один погонный метр периметра дна котлована. Принимаем Кф=0,00011574 м/с

Определим q- удельный фильтрационный расход по уравнению Дюпюи:

q=Kф*( H12-H22)/(2L) (9)

где L=R- m* hвыс=129,1-3*0,434=127,798м (10)

q=0,00011574*((7)2-(4,434)2)/(2*127,798)=0,000016848 м2/с=1,46м2/сут

Определяем общий фильтрационный расход

Qф=q(2В+2L) (11)

где (2В+2L) – фронт сбора фильтрационных вод( периметр дна котлована),

В=30 м , L=75 м

Qф= 0,000016848(2*30+2*75)=0,003538 м3/с=305,69 м3/сут

Вычисляем расход инфильтрационных вод притекающих в котлован . Учитывая сведения СНиП 2.01.01-82 «Строительная климатология и геофизика» в расчетах условно принимаем , что Qинф=5Qф


Источник: http://MirZnanii.com/a/23893/osushenie-stroitelnogo-kotlovana

Дренаж котлована

Котлованы. Способы осушения котлованов

При строительстве различных сооружений на строительных площадках с высоким уровнем стояния грунтовых вод приходиться осушать и поддерживать в осушенном состоянии котлованы.

В строительной практике наиболее часто используются два способа осушения котлованов:

- открытый водоотлив;

- искусственное водопонижение.

Выбор способа осушения определяют ряд факторов, среди которых наиболее весомыми являются:

- глубина котлована;

- уровень грунтовых вод;

- тип грунтов места строительства;

- режим водотоков в районе строительства (если таковые имеются);

- размеры и вид сооружения;

Водопонижение в котлованах

- предполагаемые способы производства строительных работ.

Открытый водоотлив предусматривает откачку воды из зумпфа (углубления на дне котлована) обычными центробежными низконапорными насосами. Привод насосов может быть электрический или двигатель внутреннего сгорания. Часто для этой цели используются передвижные насосные установки, которые применяются для орошения.

Поддержание котлована в осушенном состоянии осуществляется путем устройства водосборных канав по периметру дна котлована по которым вода поступает в зумпф. Производительность и количество насосов устанавливают с учетом притока грунтовой воды в котлован. При этом необходимо принимать во внимание условие продолжительности работы насосов, которая должна составлять  не менее 15-20 мин.

В процессе осушения могут измениться приток воды, фильтрационные характеристики грунта и др. Поэтому лучше комплектовать осушение несколькими насосными агрегатами, для того чтобы при необходимости можно было выводить некоторые из действия. При открытом водоотливе необходимо предусматривать резервные насосные агрегаты, которые бы смогли в аварийной ситуации заменить основные.

Искусственное водопонижение осуществляют с помощью водопонизительных установок основой       которых, являются трубчатые колодцы. В зависимости от глубины водопонижения могут быть использованы одноярусные и многоярусные установки. Кроме этого может быть использована комбинированная схема водопонижении.

Оборудование для искусственного водопонижения выбирают с учетом проектной глубины водопонижения, фильтрационных характеристик грунтов, размеров котлованов и строительной площадки.

Часто используются легкие иглофильтровые установки с длиной иглофильтров 7-9 м.

При значительных размерах котлованов применяют несколько комплектов таких установок.

Так же рекомендуем посмотреть:

  • Виды торговой мебели

    Оборудование для торговли необходимо для того, чтобы осуществлять хранение и демонстрацию различного товара.

Источник: http://hydrotechnics.ru/Raznoe/Kotlovany-Sposoby-osusheniia-kotlovanov

Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

Одним из этапов проведения строительных работ является обустройство котлована. Сложность данного процесса напрямую сопряжена с характеристиками грунта, прежде всего, с его плотностью, составом пород и уровнем подпочвенных вод. В случае их высокого уровня уже на этапе проектирования следует предусмотреть эффективно действующий водоотлив из котлована и правильно рассчитать все его технические параметры.

Содержание

Область использования

Перед тем как приступить к непосредственному рытью котлована под строящееся здание, следует произвести ряд подготовительных работ. Все они подразделяются на две большие группы – внешнеплощадочные и внутриплощадочные. Под внешними работами подразумевается подведение к стройплощадке всей необходимой инфраструктуры – подъездных путей, линий электропередач и иных внешних коммуникаций.

К внутренним относятся подготовительные работы, производимые непосредственно внутри периметра строительной площадки: очистка территории, установка бытовых помещений, электрораспределительных щитов и т.д. Одним из важнейших этапов внутриплощадочных работ является устройство систем водоотлива.

Водоотлив из котлована предназначается для своевременного удаления дождевых, талых или грунтовых вод. Наиболее простым и распространённым решением данной проблемы является устройство водоотлива открытого типа. Такой способ осушения котлована и прилегающих территорий целесообразно использовать, если его стенки и дно сложены следующими породами:

  1. Связные грунты, включающие в себя тонких прослоек и линз песка.
  2. Несвязные грунты плотного сложения, с достаточным сопротивлением вымыванию.
  3. Слоистые грунты, расход подпочвенных вод в которых не превышает средние значения по СНиП.
  4. Водонепроницаемые плотные виды грунтов, способствующие скоплению дождевых и талых вод внутри котлованов и траншей.

Согласно ГОСТ №25-100 от 2011 г., к связным относятся грунты с прочными связями между отдельными частицами с коэффициентом пластичности, превышающим 1. Сюда относится большинство глинистых структур как чистых, так и с включениями песка и гальки. Несвязные грунты – рыхлые почвы, сложенные в основном неплотными песчаниками или илом (торфяники).

Применение открытых систем по удалению воды не рекомендуется на несвязных грунтах из-за высокой вероятности вымывания стенок котлована и водоотводных траншей. Как правило, в этом случае используются закрытые дренажные системы, или иные способы осушения. На рыхлых почвах открытый водоотлив из котлована следует применять только в экстренных случаях. Например, когда из-за водонасыщенности почвы существует угроза её перехода в состояние плывуна, что является аварийной ситуацией, грозящей обрушением стен.

Также допускается использование подобной методики на несвязных грунтах в том случае, если откосы котлована дополнительно укреплены шпунтовыми стенками глубокого заложения. Как вариант, во избежание размывов водоотводная траншея закрепляется по дну и стенкам гравийно-песчаной смесью или щебнем.

Конструктивные особенности

Система удаления воды из котлована открытым способом включает в себя целый ряд инженерных сооружений. Прежде всего, это следующие конструктивные элементы:

  • Кавальеры – оградительная обваловка стенок котлована. Может производиться как по всему его периметру, в случае нулевого уклона участка, так и исключительно с нагорной стороны. Предназначается для защиты котлована от стока в него дождевой и талой воды извне. Отсыпается во время произведения земляных работ из вынимаемого грунта.
  • Канавы, лотки или открытые дренажи для отвода лишней влаги с территории строительной площадки. При их обустройстве следует произвести правильный расчёт уклона, в соответствии с требованиями строительных нормативов. Это позволит избежать застоя воды или переполнения канав в случае интенсивных осадков, таяния снега или осушения дна котлована.
  • Нагорная канава. Закладывается в том случае, если площадка строительства имеет значительный уклон. Нагорная канава предназначается для улавливания и отвода дождевой и талой воды, стекающей с верхней части строительного участка по направлению к месту будущей выемки грунта.
  • Водосборные колодцы (они же приямки, зумпфы). Приямки обустраиваются на дне котлована и предназначаются для сбора поступающей в него грунтовой или сточной воды, откуда она удаляется наружу посредством насосного оборудования.
  • Насосное оборудование — механизмы, с помощью которых производится откачка воды. Это могут быть либо переносные компрессоры, либо стационарно устанавливаемые на стройплощадке компрессорные станции. Последний вариант используется в случае, если имеется необходимость постоянного удаления поступающей в строительный котлован грунтовой влаги.

В соответствии со строительными нормативами, открытые системы водоотведения должны соответствовать следующим параметрам. Расчёт заложения канав и лотков должен быть произведён таким образом, чтобы их минимальный уклон относительно линии горизонта составлял от 0,002 до 0,003, то есть 2…3 см на каждый метр длины. Крутизна склонов траншеи, в зависимости от типа почвы, составляет от 75 до 90О.

Расстояние между нагорной канавой и бровкой оградительной насыпи котлована (кавальеры) должна быть не менее 5 м, а между временной водоотводящей траншеей и оградительной насыпью – не менее 3-х м. Планировка земли в пределах между траншеей и насыпью должна быть произведена с уклоном в сторону водоотводной канавы.

Порядок проведения работ

Проведение земляных работ в условиях повышенного уровня грунтовых вод может производиться двумя способами:

  1. Предварительное осушение строительного участка.
  2. Выемка грунта с параллельным или последующим осушением котлована.

Оба этих способа различаются не только порядком проведения работ, но и набором применяемой для этого спецтехники.

Предварительное осушение

Первый способ подразумевает водопонижение, осуществляемое непосредственно перед началом землеройных работ. Применяется такой метод для уменьшения вероятности прорыва подземных плывунов на водонасыщенных участках, а также для обеспечения общей устойчивости грунта, придания ему дополнительной прочности при проведении выемки грунта. Для этого могут применяться различные методики: устройство дренажных скважин и колодцев, разгрузочных и поглощающих скважин, использование эжекторных и иглофильтровальных установок. Выбор конкретного способа зависит от геологических характеристик участка, особенностей залегания пород, мощности водоносных слоёв и т.д.

Наиболее часто применяется способ открытого водопонижения: в нескольких местах по площади строительного участка бурятся скважины или роются колодцы. Удаление воды из них производится при помощи наносов с последующим отведением через дренажные канавы. В этом случае образуется устойчивая депрессионная воронка с пониженным уровнем подпочвенных вод. Закрытое строительное водопонижение может быть применено, когда под водоносными слоями залегают рыхлые водопоглощающие породы, например, под глинистыми грунтами находится прослойка песчаников.

Для понижения уровня грунтовых вод в данном случае закладываются скважины, соединяющие эти два пласта. В результате влага уходит по дренирующим скважинам из верхних слоёв почвы в глубину, поглощаясь нижерасположенными породами. Таким образом, удаётся произвести водопонижение без обустройства системы наружного отведения.

Последующее осушение

Способ может применяться как отдельно, так и в комплексе с предварительным водопонижением. Например, когда водопонижение при помощи бурения скважин дало лишь временные результаты, либо при проведении землеройных и строительных работ в сезон дождей или интенсивного таяния снегов.

В этом случае почвенная влага, просачиваясь сквозь стенки и дно котлована, поступает в специальные водосборные канавы-зумпфы. Из водосборников вода откачивается при помощи насосных установок и подаётся за перемычку, отделяющую котлован от водоотводных траншей.

Количество приямков-зумпфов и мощность насосов зависят от количества поступающей воды. Для этого производится предварительный расчёт количества поступающей воды, мощности насосного оборудования и пропускной способности водоотводных канав.

Размеры водоприёмных зумпфов обычно делают метр на метр или полтора на полтора, при глубине от 2 до 5 м. Для предотвращения их оплывания под воздействием стекающей воды, стенки могут укрепляться коробами из досок, фанеры или бревенчатыми (брусчатыми) срубами.

Использование водоотводящей системы должно продолжаться на всём протяжении строительства фундамента, вплоть до набора бетонным монолитным бетоном максимально крепости. Обычно на это уходит порядка 4 недель. После этого производится тщательная гидроизоляция стенок несущего основания и засыпка пазух котлована.

Расчёт притока воды

При обустройстве водоотводной системы очень важно произвести правильный расчёт её пропускной способности, в том числе необходимый объём зумпфов, количество и мощность насосов. В случае неправильных вычислений эффективность системы водоудаления может быть недостаточной. Как результат — может произойти постепенное затопление котлована.

Минимальная необходимая мощность используемых насосов определяется с таким расчётом, чтобы они могли успеть выкачать воду из приямков даже в случае различных форс-мажорных ситуаций: прорыва плывуна, обильных осадков, интенсивного таяния снега и льда.

В современном строительстве среднесуточный приток грунтовых вод в котлован высчитывается по формуле французского инженера Жюля Дюпюи:

Где Q – суточный дебет воды, к – фильтрационный коэффициент для водоносного слоя, Н – толщина водоносного слоя в метрах, R и rо – радиус депрессии и приведённый радиус котлована в метрах. Приведённый радиус, в свою очередь, вычисляется по формуле:

Где ? – коэффициент соотношения длины и ширины стенок котлована, обозначаемых в формуле как L и В. Зависимость этого коэффициента от длины и ширины показана в таблице.

Для удаления воды из приямков можно использовать любые типы насосов, подходящие для этого: центробежные, диафрагмовые, а при загрязнении воды крупными частицами взвеси – грязевые насосы. Для выкачивания воды из водопонижающих скважин – артезианские и вакуумные установки. Главное условие, чтобы их суммарная мощность превышала максимальный расчетный дебет для котлована.

На видео показано применение систем водопонижения и водоотведения при устройстве котлована.

В целом системы водоотведения и водопонижения являются эффективным способом борьбы с высоким уровнем грунтовых вод при устройстве котлованов. Правда из-за их высокой себестоимости и потребности в привлечении спецтехники они редко малоприменимы для частного строительства.

Источник: http://KakFundament.ru/kotlovan/vodootliv
Похожие посты: