ОАО ПКТИпромстрой

МЕТОДИЧЕСКОЕ РУКОВОДСТВО ПО УСТРОЙСТВУ ВОДОПОНИЖЕНИЯ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ

МОСКВА-1993

- 10

поверхности насосом. Кроме того, учитываются потери вакуума на преодоление сопротивления при подъеме воды в трубах иглофильтров и при входе воды в коллектор и насос.

Учет этого обстоятельства приводит к необходимости использования метода последовательных приближений, разработанного в о. ВНИИ ВОДГео канд.техн.наук Григорьевым В.М.

В практике строительного Еодопонижения наибольшее распространение получили линейные и кольцевые (контурные) системы установок. Применительно к 'этим схемам приводятся способы фильтрационных расчетов, основанные на методе фильтрационные сопротивлений.

Такой приём расчета, несмотря на приближенность, дает достаточную для практики точность.

Условные обозначения к расчетам

Q - "ориентировочны# приток к группе взаимодействующих устзневок, -м³/сутки

Q' - ориентиревечный приток к одной установке, м³/сутки Q_H~ приток к -одной установке, м³/сутки CJ,- приток грунтовых вод * 3 пег.м установки, м³/сутки %_г~ сниженный-уровень у расчетного иглофильтра, м;

%₀- сниженный уровень в центре котлована или у противоположного края траншеи, м;

5- понижение уровня на линии иглофильтров, м;

?₅- уровень в воображаемом, глубоком рве,^;м;

//- мощность безнапорного водоносного горизонта или пьезометрический- уровень напорного горизонта, м; т- мощность напорного ■ водоносного горизонта, м;

I- расчетная дальность влияния линейной установки, м;

R - радиус влияния .кольцевой установки, .м;

К - коэффициент фильтрации, м/сутки

P - периметр водопонизительного контура, м;

Х_д~ приведенный радиус установки, м;

&1г- высота оси насосного агрегата над непониженным уровнем грунтовых вод, м;

П_и~ число иглофильтров в' одной установке, шт.;• п_н - число взаш-юдейет дующих установок, шт.;

длина всасывающего коллектора одной установки, м;

(д- шаг иглофильтров_₃ м;.

К, - коэффициент фильтрации верхнего водоупора, м/сут т_Г мощность пород верхнего Ердоупора,-.-м.

Порядок расчета линейных и кольцевых установок, работающих как в безнапорных так и в напорных условиях, -одинаковый.

Расчет производится в следующей последовательности:.

✓

1.    Выбирается расчетная схеме.,

2.    Определяются по формулам или задаются    расчетные

величины:    Н]    Kpcz%._?    S, Х_0/ R, -п_и, ^riu _J %

3.    Определяется ориентировочный приток грунтовых'вод к группе установок . Q или к одной всдопенкзителъной. установке Q'

4.    Определяется сниженный уровень грунтовых вод у расчетного иглофильтра ' (I расчетное уравнение) в зависимости от Qh

5.    Определяется приток к одной установке (П расчетное уравнение) в зависимости от^:

6.    Определяются значения и путем совместного графического решения 1иП расчетных уравнений. ■

7.    Определяется сниженный уровень 'в наиболее характерных

точках строительной площадки (в центре котлована, у.противоположного } ... края траншеи (Ш расчетное уравнение).

Если предусмотренная установка не дает требуемого эффекта, тс расчет следует произвести заново , задаваясь другим значением и параметрами установки.

Применяемые расчетные уравнения-

1.    I расчетное уравнение носит универсальный характер, т.к. применяется вс всех расчетных случаях:

&= ^{И +}    -    ³>^5    +    1Г%- ⁺    {:у

В уравнении (I) принято, что насосный агрегат развивает'прак-тичесхи возможный. вакуум, т.е. 6,5 м вод.ст. Если расстояние ст нижнего всдоупсра до ося насосного агрегата Н + дА..меньше 7,5 м вод.ст. в уравнение подставляется величина, равная Н +&h~I м, т.е. вышеуказанное ^г расстояние минус J и (фильтровое звене).'

Для решения, уравнения необходимо задаваться несколькими значениями Q„ , близкая но своей величине к значению ориентировочного притока Q' к одной установке.

Для кольцевой установка: Q ’ =—— м³/сутки (1-а)

^т    Пн

Для линейной установки:    Q'    = ^ ^    /сутки (ф-б)

2.    П и Ш .расчетные уравнения подбираются для каждого расчетного случая. Для решения П расчетного уравнения нужно задаваться несколькими значениями , близкими по своей величине, к значениям, .. полученным по I расчетному уравнению.

3.    Совместное графическое решение I и К расчетных уравнении производится путем построения на одном графике двух кривых(Рис.2)*ри-

*^0И    Q«> по данным решения Г расчетного уравнениями кривой

, Q_H~ f_z (    )    по данным решения П расчетного уравнения.. Искомые зна

чения Q₄ и определяются точкой пересечения указанных кривых.

Схема совместного графического решения I и И расчётных уравнений.

Рис.' 2.

- 15

I. Ориентировочный .приток Q грунтовых вод к группе установок: Q ₌ г,72 ktn t.H - Zs) _{м (5)}

р—

г -    \|_к!шзь.    „

Значение определяется по Фоамуле (2-^), a - по формуле (2-а).

2. I расчетное уравнение (I)

3...-П расчетное уравнение, (б)

Q =    —Ui,-„) м³/сутки(6)

4.    по полученным результатам строятся кривые К    ^il?»⁾

" Q.-i <*,> и определяются значения    и

5.    Сниженный пьезометрический уровень в центре площади, ск5штуренной иглофильтрами:

у' = н - fi- м (7.)

. 2,72 Кт

16

Расчет линейных установок при безнапорном " движении грунтовых вод_

^ ,₌ . к ( Н ~^Г %s) _мз_{/сутки (8)}

при I = 7 _ч]"КгН -    (8-а)

£.= Н - '(5+ I) м (8-Й)

2.    • I расчетное уравнение (I)

3. - П расчетное уравнение (.9)

м³/сутКИ (9)

4.    По полученным результатам. расчетов^-строятся- кривые .

⁽ Qh^{5 м} Q»⁼f ⁽ £_г⁵. и определяются значения .Q_H и

5.    Сниженный уровень на расстоянии X от установки:

v._ Ju.2 Q»il ~ X )

--

Расчет линейных установок при напорном . движении грунтовых вод_

<^= ² Km ( Н - &■ ) .,э/суткм (И)

при I =

(П-а)

ачение ' %0 определяется по'завискмости (8-6) I расчетное уравнение ' (п.:- И р ас четное уравнение (12). Й-- I.b Km ( Н .мэ/сутки (’ :2) Z По получениям резудьта там расчетов отдоятся кривке ■ <&> и С и определяется значе? в:я <?„

5..■Сниженный уровень % .на расстоянии X ^ст йглофяльтрсвсй установки:    .

g_ц аи~х)

Размеры фундамента в плане 15 х 25 м. Ка глубине 0,5 м от . поверхности земли залегает водоносный горизонт,' приуроченныИ к'сред-кезернистым пескам с коэффициентом фильтрации = 15 м/еут. Водо-упер находится на глубине 9,5 м. Глубина- заложения фундамента - Зм.

н = 9 м;’ Кф= ¹⁵ ’Vсутки р = (15 + 25) • 2 = 80 м;

0. 75•*; . S - А м; ЛК = 1,0 м; = I шт.; tl_u '= 105 шт.

1.    Вспомогательные уравнения:

, & = Н - Д =. 9— 4 = 5 м (2_та)

>С^{= i=} htti =¹³«    (2-б)

R = '|xF+ 33.KH ¹ = фз² + 3305?' = 66 м

2. По формуле. (2)-определяется приток, к установке:

¹ 1.36 К (Н² - £_с² v- I ■*= ^т= '    ^

"Методическое руководство по. устройству водопонижения...^н предназначено для инженерно-технических работников организаций, занятых разработкой проектов водопонижения в составе организацион-но/технологической. и рабочей документации.'

В "Методическом руководстве...” изложены общие,'организационные и специальные вопросы применения водопоникающих установок для снижения. уровня грунтовых Зод при проектировании, технологии производства работ на объектах строительства; /отражены, вопросы эксплуатации установок,- контроль-за производством работ, техники безопасности.

"Методическое руководство..." разработано в соответствии-с нор.-м.ами и правилами, действующими на территорий.Российской Федерации:

-    СНиП I.02.01-85 "Инструкция о составе, порядке,разработки, согласования и утверждения проектно-сметной документации на строительство предприятий, зданий и сооружений";

-    СКиП 2.02,01-^83 "Основания зданий и сооружений";

-    СНиП 3.OI.0T-85* "Организация строительногопроизводства”;

-    СНиП IL-4-8Q*"""Техника' безопасности в строительстве".

"Методическое руководство..." разработано инженерами АООТ ПКТИ-прсмстрой Т.анкилевич Э.З., Курочкиным А.И. при участий Алексапольс-ксго Ю.И.и базируется на основе многолетнего опыта проектирования ■водопонижения и осуществления водопонижения на целом ряде объектов строительства Москвы, Московского региона,. Армении, Карелии и других.

- 3

I. .ВВЕДЕНИЕ

Один из наиболее сложных'вопросов строительного производства -устройство оснований под фундаменты.

Практика’строительства свидетельствует о том, что Москва, по мере .расширения границ города, вынуждена осуществлять строительство на землях, ранее неиспользуемых.- заболоченные," затопляемые земли, свалки., земли со сложными инженерно-геологическими к гидрогеологическими условиями.

Поэтому большинство работ по устройству фундаментов и возведе-г нию подземных сооружений приходится осуществлять в условиях наличия высокого уровня грунтовых вод, которые затрудняют производство земляных работ и последующих работ нулевого цикла.

Задачей строительного водопонижения является понижение уровня грунтовых еод для осушения грунта, обеспечения устойчивости дна и стенок, котлованов, создание нормальных условий работы строительных машин и механизмов при, производстве строительно-монтажных.' раб от. ’•

Одним из основных способов устройства неглубокого водопонижения (4-5 м) является применение легких иглофильтровых установок (ЖУ), устанавливаемых как на поверхности земли, так и с берм и дна --защищаемых котлованов.

л

21 ОБЩЕ СВЕДЕНИЯ О ЛЕГКИХ. ИГЛОФИЛЬТРОБЬК УСТАНОВКАХ (ЛИУ)

2.1, Область применения установок

Область наиболее целесообразного применения установок ЛИУ - при устройстве фундаментов мелкого заложения (до-5м). и прокладке; подземных коммуникаций.

Опыт Еодопонижения.грунтовых вод показывает, что наиболее'оптимальна работа установок е"песчаных грунтах с коэффициентом фильтрации не менее I м/сутки и не более 40 м/сутки. При коэффициенте фильтрации грунта менее I м/сутки применение установок .ЛИУ нецелесообразно

Легкие иглофильтревые установки надежны и просты в эксплуатации, а мобильность установок позволяет ^применять их на застраивае-

Ч    т    '

мых и застроенных территориях.

В промышленном и гражданском строительстве широко используются установки ЛИУ для осушения территорий, защиты зданий и сооружений от подтопления,.снятия фильтрационного давления на сооружения.

В*зависимости от природных условий участка (геологических, гидрогеологических) , от характеристики сооружаемого объекта и условий ведения строительства объекта выбирается определенная схема расположения установок: линейная, кольцевая (контурная) и ярусная.

Ярусное водопонижение применяется сравнительно редко, так как его осуществление вызывает допольнительные объемы земляных работ для устройства берм- (гозинтальных площадок) в теле откосов котлованов для размещения установок ЛИУ по периметру котлована.

Отрывка котлованов должна производиться под защитой^ кольцевых (окаймляющих котлоезн по периметру) установок.

- 5

ЛикеТкые (с дн о-д Бух линейные.) схемы используется - при прокладке инженерных се те Г' в траншеях.

В данном ’’Методическом руководстве..рассматриваются наиболее часто применяемые способы размещения легких иглофильтров^-- - линейная и кольцевая, а комбинации различных схем размещения установок, совместной работы легких иглофильтровых установок с-другими средствами подопонижения не г рассматривается.

Z.2.Основные особенности легких _иглофильтре    еых    установок_

Иглофильтровые, установки (Рис. 1 ) — комплект оборудования, состоящий из^фильтров, надфильтровых труб к ним, насосов и всех необходимых конструкции всасывающих коммуникаций.

Отечественная промышленность выпускает установки ЛИУ-5и ЛИУ-бБ

Основным элементом этих установок является иглофильтр. Иглофильтр состоит-из надфильтровых труб, собираемых из патрубков длиной по I; 1,5; 2,5 и 3,5 м,- диаметром 38 мм, фильтрового (приемного) звена длиной 1м, диаметром 50 мм и фрезерного наконечника. Общая длина иглофильтра достигает 8,5, м.

Фильтровое звено состоит из двух труб: наружной - перфорированной (с равномерно распределенными по всей площади отверстиями) и внутренней, имеющей лишь на'нижнем конце шесть отверстий.

Наружная труба покрыта фильтровой сеткой из латунной или оцинкованной' стальной проволоки. Фильтровая сетка отделена от наружной трубы спиралью диаметром 3 мм, с помощью которой труба и сетка удерживаются на фиксированном расстоянии.

Для уплотнения зазора между наружной и внутренней трубой к торцу внутренней трубы приварено кольцо. В нижней части иглофильтра за- • креплен наконечник, в верхней части которого размещен шаровой клапан с седлом.

Всасывающий коллектор установки ЖУ-бЬсостоит 'из ЗЕеньев труб диаметром 150 мм и длиной по 5,25 м, тройников и'колен. Каждое ЗЕеко снабжено семью штуцерами, патрубками диаметром 38 мм, расположенный уи.через .0,75 м. и служащими для присоединения иглофильтров. Звенья коллектора соединяются на фланцах; герметичность соединений-достига-

v

ется с помощью резиновых муфт. Замыкается коллектор ззглушками, снабженными резиновыми прокладками. Коллектор присоединяется к насосному

агрегату гофрированным рукавом диаметром 100-150 мм и длине:: 4 м.

Откачка, веды производится насосным агрегатом ЛИУ-6Б.

На эффективность'работы -иглофильтрсвой установки влияет степень- герметичности соединений и всасывающая.способность (вакуумет-рическая Еысота всасывания) обслуживающего фе водяного насоса. Наиболееприспособленными,к обслуживанию иглофильтрееых установок являются насосы,, работающие с высотой всасывания 8 м..

Технические показатели основный выпускаемой в стране иглофильт-роЕОй установки Ш^У-бБ приведены в. табл Л.

Рис. Г. Общий вид установки ЛИУ-6Б-I - насосный агрегатЛШУ-4; 2 - иглофильтр";

3 - гибкое соединение; 4 - соединительная муфта; 5 - коллектор

- 8

■Таблица-1

Технические показатели установки ЛИУ-6Б

Наименов ание пп	Единица измерения	Показатели- установки ■ ЛЙУ--6Б НС В I НС № 2
т 2	3	4	■ 5
I. Производительность насоса	м3/час	140	65
2. Полный напер	м	35	26
3. Высота всасывания при
мак с шальном расходе	м	3	8
4. Установленная мощность	кВт	22	10
5. Число оборотов электродвигателя	: об /м ин	1450	■1450
б. Масса насосного агрегата с
электродвигателем'	vp	.. 736- ■	57о
7'. Габариты насосного агрегата с электродвигателем:
в -плане	мм	1335x945	1660x735
высота	мм	1250	.1234
В. Диаметр патрубков насоса: ■ всасывающего.	дюйм	S' 0	- 6-
напорного	дюйм	5	5
9. Размеры фильтрового, звена: наружный диаметр по сетке	мм		68,5 '
общая длина	м		2,26
длина сетчатой части	м		0,80
Ю. Общая длина иглофильтра	м.		8,5-
II..Коллектор:
наружный -диаметр	мм	и 1-4 8
длина звеньев	м		5,25-6
12. Расстояние между иглофильтрами	м	Кратное 0,75
13. Соединительный шланг	мм	Ф	- 38

- 9

3.,ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЮДОПСНИЖЕНИЯ УСТАНОВКАМИ ЛКУ-6

3.I-. Фильтрационные -расчеты

В процессе разработки проекта'водопонижения выбор схемы еодо-понизшния зачастую ведется на основании производственного опыта осушения котлованов, выполненных в аналогичных гидрогеологических условиях. Параметры установок ЛИУ-6 могут быть приняты конструктивно без расчета, исходя из конкретных гидрогеологических условий строительства. Без расчета подбирается -параметры’установок и при" залегании водоупсра на глубине 1,5 м и-менее ст дна траншеи, или котлована.

Расчет следует производить в том случае, когла возникает сомнение в' достижения, требуемого снижения уровня в характерных точках

• ■ при значительной мощности водоносного горизонта.

При Фильтрационных расчетах большое значение.имеет правильный ■ выбор исходных расчетных величин, .который: .зависит от достаточной освещенности гидрогеологических условий площади строительства.

Гидрогеологические условия участка работ характеризуются рядом, факторов, из которых- важнейшими являются: количество водоносных горизонтов,. мощность и их напоры, связь водоносных горизонтов между собой и с поверхностными водоемами, фильтрационные свойства, литологический состав пород, источники и область питания.подземных - вод,, глу-б ина з алег алия водоносных горизонтов.;

Для расчетов водопонизительной системы необходимо, выбрать расчетную схему. Сна составляется-, исходя из конкретных задач строительного водопонижения на основании схематизации природных условий.

Каждый из специальных приемов водопонижения имеет свои конст- ^;

I

руктивные особенности, которые требуют специальных, расчетов.

Особенность расчета иглофильтровых установок заключается в не-обходимости учета -величины вакуума, развиваем ого расположеннш на