Гидрогеологическая обстановка ряда территорий такова, что отметка уровня грунтовых вод оказывается выше отметки дна котлована, что не позволяет выполнять земляные работы без предварительного осушения выработки. Мероприятия, дающие возможность устранить причины появления воды в котловане, становятся основой одного из видов организационно-технологической документации – проекта производства работ (ППР) на водопонижение.
Что такое ППР на водопонижение
Устройство нулевого цикла зданий и сооружений производится на сухом и прочном основании. При уровне грунтовых вод (УГВ), затапливающих котлован, выполняются мероприятия по удалению воды. Технология водопонижения заключается в удалении воды из грунта, расположенного рядом с котлованом. Однако такие процессы не проходят бесследно для окружающей среды, поэтому одновременно с водопонижением должны реализовываться мероприятия по исключению возможности загрязнения грунтовых вод, предупреждению деформации грунтов, расположенных рядом с котлованом, смещения инженерных сетей (например устройство шпунтовых ограждений бортов котлована). Эти задачи решаются в ППР на водопонижение, в составе которого производится разработка разделов:
- рассмотрение гидрогеологической обстановки на участке, отведенном под застройку. Здесь фиксируется гидрологическая ситуация на площадке, в т.ч. УГВ, информацию о химическом составе и степени агрессивности воды;
- разработка методов водопонижения, где рассчитываются потребные объемы откачивания грунтовых вод и на основании полученных данных определяются конкретные методы, вычисляется количество и мощность требуемых механизмов;
- оценка потенциальных рисков процесса для экологии и разработка мероприятий по минимизации возможного негативного влияния на природу;
- оценка стоимости мероприятий с учетом цены на материалы, затрат на оплату труда рабочих, услуг машин и механизмов;
- определение продолжительности работ с учетом технологических и экологических требований.
В общем случае ППР на водопонижение содержит расчеты и обоснования, дающие возможность обеспечить безопасное и эффективное производство работ, а также минимизировать отрицательное влияние этого процесса на экологическую обстановку окружающей местности.
Для чего нужен ППР
Технология строительного водопонижения весьма специфична и для ее реализации необходимо специальное оборудование. Поэтому для детального описания последовательности выполнения операций, разработки мероприятий по снижению УГВ в конкретных условиях, указанию точек стоянки тяжелой техники с привязкой к осям здания необходима разработка ППР на водопонижение. В ППР могут быть включены привязанные к конкретному объекту типовые технологические карты (ТТК) на монтаж иглофильтровальных установок и других видов оборудования.
В составе ППР предусматриваются мероприятия по охране труда, составляется график производства работ, необходимый для своевременного обеспечения стройки материалами, машинами, механизмами, трудовыми ресурсами. Поэтому ППР на водопонижение является составной частью ППР на строительство объекта в целом.
Методы водопонижения
Целью разработки ППР на водопонижение является создание условий для разработки котлована и возведения нулевого цикла здания или сооружения. Для этого необходимо либо снизить естественный УГВ, либо отвести воду, поступающую в котлован, обеспечив его защиту от затопления.
В котлованах с минимальным поступлением воды выполняют поверхностный водоотлив – дренажные канавы по периметру котлована со стоком в зумпф, откуда насосы удаляют воду. Откачивание из мощного грунтового массива производится размещенными в котловане водопонизительными скважинами или иглофильтровальными системами.
В соответствии с назначением, геологической и гидрологической обстановкой на площадке водопонизительные скважины бывают:
- водозаборными (вакуумными или с открытым устьем);
- самоизливающимися;
- поглощающими;
- разгрузочными (для снижения напора);
- сбросными (при отводе вод в подземную выработку).
Глубина водопонизительной скважины назначается с учетом глубины заложения и мощности водоносного пласта, фильтрационных показателей грунта, требуемой величины понижения.
Иглофильтровальный метод заключается в заглублении в грунт на отметку водоносного пласта по периметру грунтовой выемки иглофильтров: устройства, откачивающего воду и подающее ее в соединительный коллектор. От характеристик грунтов, необходимой глубины понижения УГВ и показателей оборудования, используются методы иглофильтровального понижения:
- гравитационный;
- вакуумный;
- эжекторный.
Разнообразные методы снижения УГВ позволяют на основании вариантного сравнения выбрать наиболее эффективный способ для конкретного объекта.
Анализ грунта
Во многом конкретный метод снижения УГВ зависит от характеристик осушаемых грунтов, залегающих в основании строящегося здания.
Способы иглофильтровального водопонижения в различных грунтах
Различные виды иглофильтровального метода могут использоваться:
- в неслоистых проницаемых грунтах с коэффициентом фильтрации от 2 до 50 м/сутки, при снижении УГВ на 4 – 5 м, используется метод гравитационного водопонижения;
- с коэффициентом фильтрации от 2 до 0,2 м/сутки и понижении УГВ на 5 – 7 м, применяют способ вакуумного водопонижения;
- в малопроницаемых грунтах с коэффициентом фильтрации от 2 до 0,2 м/сутки и понижении УГВ на 10 — 12 м выбирают способ эжекторного водопонижения.
Эти и другие методы могут использоваться в грунтах различного типа.
Особенности скважинного водопонижения
Распространенный способ строительного водопонижения за счет использования скважин имеет следующие плюсы:
- быстрое и эффективное снижение УГВ;
- способность выполнять работы в различных видах грунтов;
- снижение продолжительности работ;
- возможность использования в котлованах различных размеров;
- возможность мониторинга УГВ и его регулирования.
Эти достоинства метода делают его востребованной технологией для строительных организаций, выполняющих водопонижение в подготовительный период.
Устройство водопонижения
Специализированные предприятия используют иглофильтровальные установки, состоящие из:
- заглубленного в грунт фильтрующего звена (нижняя часть иглофильтра), состоящего из глухой внутренней и наружной перфорированной трубы с фрезерующим наконечником, в котором располагаются шаровой и кольцевой клапаны. Перфорированная труба снаружи укрыта фильтрационной и защитной сетками.
- надфильтровой трубы с водосборным коллектором;
- насоса.
В момент откачивании воды шаровой клапан перекрывает, а кольцевой открывает грунтовой воде путь в проход между трубами по внутренней трубе в водосборный коллектор. Установленные в один ярус иглофильтры способны снизить УГВ на 4 – 5 м, а в два яруса – на 7 – 9 м.
Нормативные документы
Проектирование специальных разделов ППР на строительное водопонижение следует производить с учетом следующих нормативных документов:
- СП 103.13330.2012 «Защита горных выработок о подземных и поверхностных вод»;
- СП 104.13330.2011 «Инженерная защита территории от затопления и подтопления»;
- СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений»;
- СП 250.1325800.2016 «Здания и сооружения. Защита от подземных вод»;
- МГСН 2.07-01 Московские городские строительные нормы. «Основания, фундаменты и подземные сооружения».
Проработка разделов ППР, общих для других видов работ, производится на основании действующих нормативных документов.