Основные способы водопонижения грунтовых вод и их описание

Основные способы водопонижения

Все существующие на сегодняшний день способы понижения грунтовых вод на строительных площадках принято классифицировать по нескольким признакам, а именно:

По методу использования

1. С применением иглофильтров – определенной длинны, сделанных из трубных секций. Внизу такого иглофильтра располагается звено фильтрационного типа и наконечник с клапаном, с помощью которого специалисты выполняет погружение в грунт гидравлическим способом.
2. Открытым способом, основанным на установке шпунтовых стенок. Шпунты препятствуют обрушению стен котлована и частичного попадания воды в котлован, путем направления водяного потока в заранее приготовленные водосборники (зумпфы).
3. Закрытый способ, подразумевающий бурение скважин на выделенном под строительство участке и откачивание из них в постоянном режиме воду, производя темы самым безопасное водопонижение в котловане.
4. Уплотнение грунта можно выполнить сразу несколькими уникальными способами: битумизацией заморозкой, силикатизацией и цементацией. Использование практически всех этих технологий (за исключением замораживания) дают постоянный эффект, что является несомненным плюсом при строительстве таких крупных объектов как тоннели, подземные паркинги и т.п.
5. Пневматическое водоотведение. Использование метода основано на выдавливании воды из грунта с помощью высокого давления. Главная его особенность заключается в том, что отжим грунтовых вод получается хоть и эффективным, но краткосрочным.
6. Электроосмотическое водопонижение. Суть метода состоит в том, что в грунт погружают металлические стержни. При подаче электротока на стержни образуются невидимые электромагнитные поля, которые регулируют движение подземных потоков и вызывают понижение уровня воды. Более того, использование электроосмотического способа оказывает положительное воздействие на несущую способность грунта, и снижают уровень его растворимости.

По времени проведения работ и глубине бурения

1. Поверхностное водоотведение. Одним из самых эффективных способов отвода воды с поверхности грунта является дренажные канавы с уклоном в сторону зумпфов.
2. Подземное понижение УГВ. Метод основан не с поверхности грунта, а со дна выработки с помощью бурение скважин вокруг котлована. Применять его можно в любых условиях, правда времени на подготовку к такому водопонижению уйдет немало.. В результате проведенных мероприятий образуется так называемая депрессионная воронка. При создании оптимальных для строительных работ условий отвод воды занимает минимум времени. Единственное условие – скважины должны работать без сбоев.
3. Комбинированный способ применяют в тех случаях, когда работы по поверхностному осушению оказались малоэффективными не принесли ожидаемого результата.
4. Работы по предварительному водоотведению начинаются задолго до начала строительства. Главным условием применения такого способа является наличие мощных водоносных слоев.
5. Параллельное водопонижение используется в связке с работами по копке траншей и котлована.

В целом, система методов, использование которых позволяет добиться качественного водоотведения, достаточно разнообразна, поэтому все рассмотренные способы – это лишь малая часть тех рабочих мероприятий, которые могут быть использованы для обеспечения качественного отвода грунтовых вод. Что же касается остальных, более узкоспециализированных, способов, то информацию о них можно найти в соответствующей тематике литературе.

Подъем уровня участка

Дополнительная засыпка слоя грунта может помочь при высоком залегании верховодки и почвенной инфильтрации воды от соседнего водоема. Учитывая объем работ, это довольно затратный метод, но в ряде случае наиболее эффективный. Особенно когда ни поверхностный, ни глубинный дренаж из-за особенностей геологии и расположения участка ощутимого эффекта не дадут. Также этот метод используют, когда проблема носит локальный характер, и устраивать полноценную дренажную систему экономически нецелесообразно.

Делают отсыпку еще до строительства или в том случае, когда пятно застройки лежит в стороне от заболоченного места. Есть несколько сценариев осушения дополнительной засыпкой грунта:

• Проблемное место на участке имеет локальный характер, уровень грунта надо поднять незначительно — не более 30 см. В этом случае можно засыпать привозной плодородный грунт и высадить влаголюбивые кустарники и травы.
• Болотистая низина на участке имеет локальный характер, но для нее требуется засыпка грунта высотой более 30 см. В этом случае засыпку проводят в три приема. Вначале снимают верхний слой плодородного грунта (если он имеет ценность). Выравнивают зону недорогими дренирующими материалами — вторичным щебнем, колотым кирпичом, карьерным песком. Затем возвращают грунт на место.
• Большая часть участка заболочена. Обустраивают систему глубинного дренажа. Затем, в зависимости от требуемой высоты поднятия уровня, засыпают слой грунта или слой дренирующего материала и грунта.

В заключение стоит сказать еще об одном способе осушения. По сути это один из видов глубинного дренажа, но без труб. В современном исполнении его называют «мягким дренажем» — в траншеи закладывают геотекстиль с выходом на стенки, засыпают щебень и заворачивают вокруг него края текстиля.

Но мягкий дренаж скопировал давно известный народный способ, который с успехом использовали наши предки. Они в качестве водовода использовали канавы, в которые укладывали пучки из длинного хвороста, и засыпали их смесью щебня и песка.

Советы нашего эксперта:

dizlandshafta

Полезно84Бесполезно7

Поднятие уровня почвы

Выполнить это не составляет труда: грузовые автомобили с почвой могут постепенно повысить уровень земли на участке до требуемого.

Читайте здесь Как укладывать рулонный газон — пошаговый мастер-класс и советы как уложить рулонный газон правильно (120 фото + видео)

Рекомендуем прочитать:

• Эффективное средство от сорняков — обзор лучших средств и методов удаления сорняков. Геотекстиль и правила его укладки (145 фото и видео)

• Цветы для клумбы цветущие все лето — обзор неприхотливых видов цветов на все лето (85 фото)

• Шпалера своими руками — 110 фото как изготовить своими руками и видео советы по применению в ландшафтном дизайне

Методы борьбы

Схема видов дренажных систем.

Самым простым вариантом для отвода грунтовой влаги является устройство пруда или другого искусственного водоема на участке. Уровень почвенной влаги снижается, такой метод дает возможность эффективно предупредить затопление подвалов, погребов. Но он возможен далеко не всегда, так как требует финансовых средств, опыта.

Самый простой способ для понижения УГВ — это дренаж

. Применяется он обычно для приусадебных участков, для осушения почвы уже после строительства или до него. Дренаж может быть открытым или закрытым, подбор зависит от условий его устройства, типа грунта, рельефа и многих других параметров.

Схема дренажной системы.

Грунтовые воды можно снизить следующими способами:

1. Открытый дренаж используется для того, чтобы понизить уровень на 30-40 см. Делаются канавы на 70 см, на дно укладывается слой песка, гравия, толщина которого составляет 100-150 мм. Такой дренаж устраивается вокруг участка. Эти способы понижения грунтовой влаги весьма эффективны.
2. На любых грунтах может потребоваться закрытый дренаж. Как он обустраивается? Выкапывается траншея, в ней прокладывается специальная дренажная перфорированная труба. Снаружи канава засыпается грунтом. Подобный дренаж применяется часто, он позволяет осушить даже сложные участки, отвести от дома излишки влаги.

Правила выполнения дренажа и борьбы с лишней влагой не столь сложные, но важно не только правильно выбрать систему, но и трубы, открытые лотки для нее

Внимание надо уделить тому, где именно она будет проходить. Например, для закрытых систем надо предусмотреть, чтобы сверху по трубам не ездил транспорт, либо устроить усиление в виде металлических решеток и конструкций

Прокладывается дренаж с небольшим уклоном до 0,2-1%. При устройстве его по периметру дома необходимо соблюдать расстояние в 0,8-1 м от стен дома или от цоколя.

Подъем участка

Если дренаж не принес успеха, рекомендуется создание искусственной насыпи.

Выбор материала для подсыпки выбирается исходя из площади участка и необходимой высоты искусственной насыпи.

• Для небольшого подъема на 20-30 см, можно использовать плодородную почву.
• Если уровень нужно поднять до метра, лучше всего подойдет основа из песка, который, как следует, утрамбовывается.

Следующим слоем насыпается битый щебень или кирпич (он выполняет дренажную функцию), а за тем, верхний слой присыпается почвой.

План действий в данном методе одинаков для любой высоты подъема:

1. Составить геологический план местности. Обозначить расположение верхнего слоя грунта, уровень высот, толщину плодородного слоя почвы. Точный план поможет определиться с участками, количеством и материалом подсыпки.
2. Если на участке есть старые сооружения, их необходимо снести.
3. Расчистить участок от мусора, растений, корней.
4. Оборудовать систему дренажных конструкций (открытых или закрытых).
5. Оградить участок ленточным фундаментом из бетона, чтобы подсыпка не смылась дождями.
6. Дождавшись застывания бетона, насыпать по 15 см слои отсыпки и утрамбовывать каждый пласт вибротрамбовкой.
7. Перед засыпкой плодородного слоя почвы, необходимо дать 3 недели для естественной усадки.
8. Разделить нижние пласты с плодородным грунтом геотекстилем.
9. Засеять участок растениями с разветвленной корневой системой (например – злаковыми).

Легкие иглофильтры

Схема эжекторного иглофильтра.

Понижение уровня при помощи иглофильтров основывается на использовании вакуума. Для этого применяется самовсасывающее оборудование. Оно погружается в грунт и соединяется с коллектором резиновыми шлангами. Вся излишняя влага по трубам поднимается в коллектор, откуда уже уходит за пределы осушаемого участка. В результате происходит понижение УГВ или полное осушение в зависимости от требований.

Все они соединяются герметично — это обязательное условие. Нижняя часть устройства имеет фильтрационное звено, в состав которого входят внутренняя и наружная трубы. Вверху идет фильтрационная сетка, шаровый клапан.

Понижение уровня происходит планомерно. Иглофильтры помещаются в грунт методом гидроподмыва. Для этого применяется струя воды под высоким давлением. Один ярус таких труб позволяет понизить уровень примерно до 4,5 м. Когда грунтовые воды надо снизить на большую глубину, то используется несколько ярусов, тут все зависит от условий и общих требований к осушению.

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.

7. А вообще по поводу откачки воды и на какую именно глубину следует понизить грунтовые воды — решает сам хозяин, это может быть просто понижение, чтоб не задевать и не влиять на фундамент или растения.

Но следует проконсультироваться со специалистом, чтоб потом не делать повторную работу по понижению уровня на теперь уже достаточную глубину.

Дренажная скважина при высоких грунтовых водах. Инструкция по созданию дренажных скважин

Бурение дренажных скважин необходимо для того, чтобы осушить высокие грунтовые воды и избавиться от излишней влаги. Это считается одним из наиболее эффективных способов обсушивания земли и предупреждения излишнего скопления поверхностных или подземных вод.

Этот процесс выполняют двумя способами: если скважина будет на мягких породах, можно пройтись вручную, а если на твердых – нужно будет использовать перфоратор. В случае бурения по рыхлому грунту, стараются провести его с одновременным креплением участков с неустойчивыми породами трубами, что приведет к увеличению исходного диаметра бурения. Материалом для подобных труб выступает высокопрочная пластмасса. Главный инструмент, который также используют во время бурения, это дренажный насос.

В место впадения воды в скважине следует закрепить кондуктор, который обеспечит изоляцию затрубного пространства и позволит применить превенторное устройство. Его применение при бурении позволит вскрыть водоносные горизонты с гидростатическим давлением до 20 атм.

Для того, чтобы соорудить дренажную скважину своими руками и отвести потоки грунтовых вод в грунт подальше от строений, необходимо провести дренажные работы. Но перед этим обязательно нужно изучить особенности грунта.

Сначала нужно в водоупорных слоях просверлить несколько скважин, по которым поверхностная вода сможет стекать вниз. Бурение нужно проводить на глубину самых проблемных верхних водоупорных слоев, не доходя уже до самой воды. В противном случае, в источник питьевой воды будет попадать нефильтрованная поверхностная вода, вследствие чего, в дальнейшем нельзя будет использовать эту воду для питья.

Пробурив скважину, необходимо оградить ее от затягивания песком и заиливания. Для этого нужно создать чехол на всю глубину скважины и чуть больше самого диаметра скважины. Чехол должен быть из незагнивающей ткани, которую можно прикрепить скобами к деревянной рейке до засыпки скважины щебнем.

Далее засыпаем внутрь чехла промытый щебень до самого верха. Если в скважине есть дренажная труба, то засыпать ее не нужно. После этого необходимо накрыть скважину водонепроницаемой пленкой ПВХ и присыпать землей. Так, грунтовые воды не будут опасными для построек.

Закрытая система

Данная конструкция состоит из ряда труб, пролегающих глубже уровня промерзания грунта, которые соединены с дренажным колодцем.

Что нужно сделать, чтоб соорудить закрытый дренаж:

1. Создать план конструкции. Перед прокладыванием труб, необходимо проработать их оптимальный маршрут. Они должны располагаться вдоль зданий и между стволов деревьев (не менее 2,5 м). В нижней позиции плана отмечается дренажный колодец.
2. Далее необходимо разметить участок посредством, колышек со шпагатом, как указано на плане.
3. Следующим шагом выкапываются траншеи.
4. Дно канав засыпается песком до 15 см и заливается водой. Утрамбовывать не нужно. Таким образом создается песчаная подушка с уклоном верхней кромки до 2 мм на 1 м до дренажного колодца.
5. Далее следует застелить геотекстилем (оставив края до 30 см) и засыпать гравием (до 10 см) для фильтрации.
6. И только теперь прокладываются трубы. Идеальным решением станут гофрированные изделия из полимера. Защитить их от или поможет слой геотекстиля на поверхности трубы. Если это магистральная труба, то диаметр ее должен быть не менее 100 мм; а для вспомогательной будет достаточно 75 мм. Укладку рекомендуется проводить елочкой с колодцами-пескоуловителями на поворотах трасс.
7. Пространство канав следует обязательно заполнить гравием для фильтрации (ниже уровня земли до 30 см).
8. Укрыть конструкцию оставленными краями геотекстиля и засыпать грунтом.

Устройство искусственных водоемов

Если позволяют размеры и особенности геологии участка, то одним из способов осушения участка можно считать создание искусственного пруда. Это возможно сделать, когда самое низкое и заболоченное место расположено на периферии участка. И хотя этот способ называют осушением без дренажа, поверхностные дрены здесь могут присутствовать в виде канав, оформленных как декоративные или «сухие» ручьи.

Достоинство — устройство искусственного водоема как элемента ландшафтного дизайна. Недостатком этого вида осушения считается необходимость регулярной чистки водоема и откачки воды — вода не проточная, скапливается, и сама может служить источником заболачивания. К тому же со временем она начинает цвести.

Расчеты водопонижения

Подобные расчеты – это, главным образом, вычисление общей площади всех включенных в участок систем по радиусу их влияния, расчеты практического снижения всех УГВ, а также выбор оптимальных и максимально эффективных технологий и техник.

В начале расчетов уровня поднятия грунтовых вод необходимо определить, к какой из групп принадлежит траншея или котлован: это может быть прямоугольный, квадратный или круглый котлован (соотношение сторон ≥ 1:10), длинный узкий котлован (соотношение сторон ≤ 1:10), обычная траншея или узкая траншея. Чтобы не усложнять расчеты, изначально принимают условие, что стенки котлованов и траншей строго вертикальные. Небольшие угловые отклонения на участке на результаты расчетов не повлияют.

Если котлован не длинный, то его принимают за фиктивный равновеликий круг радиусом R. Для прямоугольных котлованов значения радиуса рассчитывают, исходя из следующих графиков и формул:

Расчеты водопонижения

R =ɳ х (L + B) / 4, где:

L – длина котлована в метрах;

В – ширина котлована в метрах.

Соотношения сторон и углового коэффициента указаны в таблице:

Если котлован имеет неправильную геометрию, то используют следующую формулу:

R = √ F / π, где:

F – фактическая площадь котлована в квадратных метрах.

Уровень притока грунтовых вод в траншеи или котлованы вычисляется по показателям среднегодового уровня снижения УГВ.

Коэффициент фильтрации, который используется во всех схемах водопонижения при расчетах, рассчитывается на основании наличия слоев грунта с разной водопроницаемостью. Коэффициент принимается как среднее значение для всех аналогичных расчетов:

k_@ = k₁ x h₁ + k₁ x h₂ + …. + k_n x h_n / h₁ + h₂ + … + h_n, где:

• k₁, k_2, k_n – коэффициенты фильтрации для каждого отдельного слоя почвы, выражаются в метрах в сутки;
• h₁, h₂, h_n – толщина каждого отдельного слоя, выражается в метрах.

Уровень притока грунтовых вод в уже вырытые траншеи или котлованы, нижняя стенка которых доходит до водоупорного пласта, и не пропускающих воду через боковые стенки, в безнапорных условиях эксплуатации рассчитывается по формуле:

Q = 1,37 x k_@ x H2 / lg x (R + R / R), где:

Особое внимание необходимо уделить водоотливу и понижению УГВ, если грунтовые воды проходят выше точки промерзания, так как, кроме разрушительного влияния влаги на основание и стены, образуется и фактор морозного пучения.

Основные принципы устройства открытых водоотливов

1. Дренажные канавы и лоточные сливные системы должны иметь уклон ≥ 0,002-0,003 на погонный метр;
2. Собранная из дренажных колодцев и других водоотводящих конструкций вода отводится в места понижения уровня почвы, которые удалены от любых строительных объектов на расстояние ≥ 30 м;
3. Предварительный дренаж или осушение проводится при рытье траншей отводом вод в близлежащие водоемы;
4. Обустраивают открытый водоотлив для грунтовых разработок в случае маленького притока подземных и грунтовых вод. При большом дебете вод и значительной толщине разрабатываемого водонасыщенного грунта УГВ принудительно занижают оборудованием закрытых (грунтовых) водоотливов, или водопонижением.

Устройство водопонижения

Предварительное осушение траншей проводится после земляного или иного ограждения. Откачиваемый объем воды рассчитывается по формуле: W = V + Q х T, где:

• V – объем откачиваемых вод в кубических метрах;
• Q – приток талых или дождевых вод в м3/ч;
• T – время, требуемое для откачивания воды в часах.

Правильно рассчитанный водоотлив и понижение уровня грунтовых вод требуют подбора насосного оборудования, обеспечивающего эффективную откачку: для мелких канав подойдут насосы центробежного типа, для глубоких – глубинное водопонижение или передвижное оборудование насосных станций.

Так как водоотлив и понижение уровня грунтовых вод должны проходить в стабильном режиме, большую роль играет скорость поднятия на поверхность грунтовых вод, чтобы не произошло обрушение грунтовых перемычек или дна траншеи. Так, для первых трех суток откачки интенсивность водопонижающих операций по откачке в крупнозернистом и скалистом грунте должна быть ≤ 0,5-0,7 метров в сутки, в грунтах средней зернистости – 0,3-0,4 метра в сутки, в мелкозернистых грунтах – 0,15-0,2 метров в сутки. Открытый водоотлив из траншеи и котлована

Принцип откачки грунтовых вод на открытых строительных площадках показан на рисунке выше, из которого понятно, что воду отбирают из зумпфов размерами 1 х 1 или 1,5 х 1,5 метра, и глубиной 2-5 метров. Стенки зумпфов укрепляются деревянной опалубкой с обратным донным фильтром.

Пояснения к рисунку:

1. дренаж;
2. зумпф;
3. низкий уровень грунтовых вод;
4. дренажная пригрузка;
5. насосное оборудование;
6. шпунт;
7. укосины;
8. рукав насоса и фильтр.

Схема строительного промышленного водопонижения

1. иглофильтры;
2. коллекторная труба;
3. насосная станция водопонижения;
4. пескоуловитель;
5. отвод;
6. слив;
7. счетчик откачки;
8. А – грунтовые воды;
9. B – дренажный колодец;
10. C – траншея.