Проектирование и организация работ по открытому водоотливу.
При вскрытии котлованов в скальных, обломочных и гравийно-галечных грунтах применяется, как правило, открытый водоотлив. В мелкозернистых грунтах открытый водоотлив приводит к оплыванию откосов котлована, разрыхлению грунта в основании сооружения. Для определения величины притока грунтовых вод выделяют следующие виды котлованов: траншеи и узкие вытянутые котлованы прямоугольной в плане формы; широкие котлованы квадратной, прямоугольной, круглой и других распластанных в плане форм. К первой группе относятся котлованы с отношением ширины к длине 1: 10 и менее, а ко второй — большим 1: 10. При расчетах для простоты принимается, что котлованы имеют вертикальные откосы. Котлованы, не вытянутые в длину, приводятся к фиктивному равновеликому кругу радиусом r0. Значения приведенного радиуса для котлованов, имеющих в плане прямоугольную форму, подсчитываются по формуле Н. К. Гиринского:
где L—длина котлована, м; В— ширина котлована, м. Значения η приводятся ниже. B/L....0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 ....1 1,12 1,16 1,18 Для котлованов неправильной формы в плане значение
где F — площадь реального котлована, м2. Расчет притока воды в котлованы производится по формулам установившегося движения грунтовых вод. Максимальный приток получается при паводковом горизонте воды в реке, минимальный — при меженном. Если котлован прорезает слои грунта различной водопроницаемости, то при соотношении коэффициентов фильтрации отдельных слоев, не превышающем 1:10, определяется средневзвешенное значение коэффициента фильтрации k по формуле Г. Н. Каменского:
При больших соотношениях коэффициентов фильтрации слои с малым коэффициентом из расчетов исключаются.
В зависимости от гидравлического состояния водоносного пласта котлованы разрабатываются в условиях безнапорных (случай, наиболее часто встречающийся в практике) или напорных вод. Для совершенных котлованов расчет притока воды может быть произведен по несколько преобразованным формулам Дюпюи: в условиях безнапорных вод (рис. III-1,а)
в смешанных условиях (при наличии двух зон — напорной и безнапорной) (рис. III-1,б):
В том случае когда котлован не доходит до нижнего водоупора (несовершенные котлованы), приток воды в напорных условиях (рис. III-2) может быть высчитан по формуле В. М. Шестакова
Рис. III-1. Схема притока воды к широкому, не вытянутому в длину котловану совершенного типа
котлована; 5 — пьезометрические депрессионные кривые после сооружения котлована; 6 — напорный водоносный пласт.
Рис. III-2. Схема притока воды к широкому, не вытянутому в длину котловану, вскрывшему своим дном напорный водоносный пласт 1 — пьезометрический уровень грунтовых вод до сооружения котлована; 2— пьезометрические депрессионные кривые после сооружения котлована; 3 — напорный водоносный пласт
Рис. III-3. Схема притока воды к широкому, не вытянутому в длину котловану несовершенного типа при работе его в безнапорных водах 1 — уровень грунтовых вод до сооружения котлована; 2 — депрессионные кривые после сооружения котлована; 3 — линия раздела потока на безнапорную и напорную зоны. Стрелками показано направление движения воды. Приток воды к несовершенному котловану при его работе в безнапорных условиях (рис. III-3) может быть определен по формулам (III-3) и (III-5), при этом приток выше дна котлована рассматривается как безнапорный к совершенному котловану, а поступающий через дно — как напорный; расчетная формула для этого случая приобретает вид
В формулах (III-3) —(III-6): Q—приток воды в котлован, м3/сут; k—коэффициент фильтрации водоносного пласта, м/сут; Н—толщина безнапорного водоносного пласта, м; R— радиус депрессии при работе котлована или соответственно среднее расстояние до него от реки (при наличии гидравлической связи напорного пласта с рекой), м; r0—приведенный радиус котлована, м; т— толщина напорного водоносного пласта, м; S—заглубление дна котлована относительно непониженного уровня, м. Как правило, величины коэффициента фильтрации отдельных слоев грунта определяются в процессе инженерных гидрогеологических изысканий. Для предварительных расчетов притока воды в котлованы можно пользоваться ориентировочными значениями коэффициента фильтрации грунтов k приведенными ниже.
При открытом водоотливе грунтовая вода, просачиваясь через откосы и дно котлована, поступает в водосборные канавы и по ним в приямки, откуда откачивается насосами. В мелкозернистых грунтах водосборные канавы, а иногда и откосы котлована загружаются песчано-гравийной смесью, которая служит хорошей водопроводящей средой, предохраняющей канавы и откосы от оплывания. Водосборные канавы сооружаются с уклоном 0,01—0,02 в сторону приямка (зумпфа). Количество приямков сооружается исходя из расчетного притока воды к котловану и производительности насосного оборудования, принятого для откачки воды. Общая схема открытого водоотлива приведена на рис. III-4.
Рис. III-4. Схема открытого водоотлива 1 — сниженная поверхность грунтовых вод; 2 — напорный трубопровод; 3 —первоначальная поверхность грунтовых вод: 4 - насос; 5 — сборная канава; 6 — приямок. Стрелками показано направление движения воды
|
определяется по формуле
