Методи захисту від ґрунтових вод. Види дренажів

1. Відкритий водовідлив

Відкритий водовідлив являє собою відкачування води насосами безпосередньо з котлованів (рис. 5.6).

Рис. 5.6. Схема відкритого водовідливу:

1 – фільтр; 2 – насос; 3 – зумпф (лоток)

Для цього роблять невеликі приймальники (лотоки, зумпфи). Для поліпшення надходження води в зумпфи на дні котловану роблять канавки з нахилом у бік зумпфа. Відкачування здійснюється безперервно або періодично залежно від кількості води, яка надходить до зумпфа. Відкритий водовідлив застосовують лише в неглибоких котлованах, які виривають у стійких породах. Під час розробки піщаних ґрунтів, які схильні до опливання (пливуни), або в разі небезпеки виникнення суфозних явищ відкритий водовідлив не застосовують. Якщо спостерігається великий приток підземних вод, водовідлив потребує застосування потужних насосів.

2. Горизонтальний дренаж

Горизонтальний дренаж забезпечує відведення води за допомогою каналів, лотків, траншей та підземних галерей. Відведення води здійснюється самопливом. Такий вид дренажу застосовують для осушення кар'єрів, укосів, виїмок, зсувних схилів та заводських територій. Підземні галереї частіше роблять на зсувних схилах з метою їх осушення та запобігання руху ґрунтових мас. Глибина відкритих канав 5-6 м. Дренажні траншеї (прорізи) можуть мати глибину 10-15 м. На дні такої траншеї укладають перфоровану трубу, яка вище засипається дренуючим матеріалом. Дренажні прорізи закладають поперек або уздовж схилів з метою розкриття водомісткого шару та видалення з нього води.

Відповідно до розміщення горизонтальних дренажів у плані відносно дренованої площі і джерел надходження до неї ґрунтових вод розрізнюють головний, береговий та кільцевий дренажі.

Головний дренаж має за мету перехопити потік ґрунтових вод, що рухається з одного боку до осушуваної площі (рис. 5.7).

Рис. 5.7 Схема головного горизонтального дренажу

Береговий дренаж перехоплює ґрунтові води, що надходять від річки, коли в ній підіймається рівень води внаслідок повеней, улаштування гребель тощо, і не дозволяє змінитися природному рівню ґрунтових вод; отже, береговий дренаж є свого роду головним.

Кільцевий дренаж оточує суцільним кільцем площу, яка захищається, щоб не допустити підтоплення її ґрунтовими водами (рис. 5.8).

Рис. 5.8. Схема кільцевого горизонтального дренажу

3. Вертикальний дренаж

Вертикальний дренаж – осушувальна система, яка складається з декількох вертикальних дрен. Види вертикального дренажу:

1)               водознижувальні свердловини;

2)               голкофільтрові споруди;

3)               поглинаючі колодці;

4)               електродренаж.

Водознижувальні свердловини обладнують спеціальними насосами, які поміщають всередину них. Кар'єр охоплюють системою подібних свердловин, з яких періодично відкачують воду. Відкачування викликає утворення навколо свердловин депресіонних воронок, які об'єднуються, і це викликає загальне зниження рівня ґрунтових вод у межах кар'єрів (рис. 5.9).

Голкофільтрові установки складаються з системи голкофільтрів (тонких металевих трубок довжиною 7-9 м з фільтром на нижньому кінці). Такі установки широко застосовують для осушення будівельних котлованів, а також під час проходки гірничих виробок. Голкофільтрова водознижувальна установка складається з системи голкофільтрів, які встановлюються навколо котловану через 0,5-2 м та більше та приєднуються до загального збірного трубопроводу, який з'єднується з вакуумним насосом або компресором (рис. 5.10).

Рис. 5.9. Водознижувальні свердловини

Під час роботи таких голкофільтрів у кільцевий простір, що лежить між двома трубками, подають стиснене повітря, під дією якого до внутрішньої трубки поступає вода під визначеним тиском.

Електроосушення або електродренаж застосовують для дренування водомістких товщ з дуже низьким коефіцієнтом фільтрації (менше 1м/доб). Найбільш ефективно електроосушення здійснюють у всіх видах глинистих ґрунтів у комбінації з голкофільтровими установками (рис. 5.10, 5.11).

Рис. 5.10. Схема дії голкофільтрів: 1 – голкофільтри;

2 – перфорована частина голкофільтру;

3 – трубопровід(колектор); 4 – насос; 5 – котлован; 6 – природний рівень ґрунтових вод; 7 – знижений рівень ґрунтових вод;

Рис. 5.11. Схема електродренажу

1 – рівень ґрунтових вод до осушення; 2 – рівень ґрунтових вод, знижений електродренажем; 3 – водовмісні породи;

4 – електричний ланцюг, який з'єднує аноди 8; 5 – колектор, який з'єднує бурові свердловини (катоди) 9; 6 – насос; 7 – генератор постійного струму; а,б,в,г,д,е – контур котловану

Вбирні колодці облаштовують, якщо під водотривким шаром залягає ґрунт, який має високе водопроникнення (рис. 5.12).

Рис. 5.12. Вбирний колодязь: 1 – шар, який розробляють;

2 – депресіонні криві; 3 – водотрив; 4 – ґрунт, який має високе водопроникнення; 5 – криві воронки водопоглинання

В такому випадку вода з верхніх шарів водовмісних горизонтів по колодязю буде поступати вглиб шару, який має значний коефіцієнт фільтрації, при цьому товща ґрунту, який розробляють осушується.

Вбирні виробки скидають воду як у безводні, так і в обводнені породи. В якості вбирних колодязів можна застосовувати свердловини, шурфи та колодязі. Вбирні виробки або значно знижують рівень води в кар'єрах, або зовсім їх осушують.

Залежно від характеру розкриття водоносного шару водозбори бувають досконалі та недосконалі. Різниця між ними полягає у тому, що досконалі розкривають водоносний шар на всю потужність, від рівня води до покрівлі підстильного водотривкого шару. Недосконалі дренажі такі, у яких дно не доведене до водотривкого шару. У досконалі дренажі вода надходить тільки з боків, а в недосконалі вода може проникати з боків і через дно (рис. 5.13).

Рис. 5.13. Схеми вертикальних дренажів: 1 – недосконалий;

2 – досконалий; 3 – верховодка; 4 – водотривкий шар;

5 – водознижувальні свердловини; 6 – рівень ґрунтових вод після їх зниження