19.2.9. Водопонизительные системы

Совокупность устройств и средств, предназначенных для приема, откачки и отвода подземных вод с целью понижения их уровня, составляет водопонизительную систему. Постоянные водопонизительные системы для защиты территорий и сооружений от подземных вод принято называть — дренажными системами.

Водоотлив, применяемый самостоятельно на отдельных объектах, например при разработке котлована или карьера в устойчивых грунтах, образует систему водоотлива, в которой котлован схематизируется как отдельный водозаборный колодец с радиальным направлением к нему фильтрационного потока. К схеме «колодца» приводятся также пластовые дренажи отдельных объектов, отдельные (не взаимодействующие) водопонизительные скважины, лучевые водозаборы.

Взаимодействующие водопонизительные скважины (открытые или вакуумные), иглофильтры, траншейные, трубчатые и галерейные дренажи применяются в основном в виде линейных и контурных систем. Реже используются систематические дренажи и групповые системы.

В линейной системе водопонизительные устройства расположены по линии, условно схематизируемой как прямая, что при достаточной длине позволяет рассматривать фильтрационный поток как плоский.

В контурной системе водопонизительные устройства располагаются по контуру вокруг сооружения, котлована и т.п. Замкнутый контур условно схематизируется как кольцевой (фильтрационный поток — радиальный), незамкнутый контур — как дуга круга и называется неполнокольцевым.

Систематической называется такая дренажная система, в которой водопонизительные устройства располагаются на осушаемой площади с определенным шагом.

В групповой системе водопонизительные устройства распределяются по площади в соответствии с местными условиями без привязки к определенной геометрической схеме.

Виды основных водопонизительных (дренажных) систем и условия их применения приведены в табл. 19.17. Кроме того, применяются также сложные системы, которые компонуются из основных водопонизительных систем с использованием одного или нескольких способов водопонижения. Например, в устойчивых грунтах, если представляется возможным организовать водоотлив непосредственно из котлована, можно ограничиться применением этого способа.

В случае когда водоносный слой имеет значительную толщину ниже отметки, до которой требуется понизить уровень воды, и соответствующую фильтрационную способность, задачи водопонижения можно решать с помощью одних лишь иглофильтров или открытых водопонизительных скважин.

ТАБЛИЦА 19.17. ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ВОДОПОИИЗИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

Схема	Условия применения
	Индивидуальная система:    открытый водоотлив при разработке котлованов;    пластовый дренаж отдельных заглубленных объектов
	Линейная головная система для защиты территорий и сооружений от фильтрационного потока со стороны водораздела:    в наклонных водоносных слоях;    при возможности применения трубчатого или галерейного дренажа с расположением на водоупоре;    при положении уровня воды в водоеме ниже требуемого понижения уровня подземных вод на объекте
	Линейная система для вытянутых в плане объектов, имеющих значительную протяженность и удаленных от водоема:    при одностороннем притоке;    при достаточно глубоком относительно требуемого понижения уровня подземных вод залегании подошвы водоносного слоя
	Линейная береговая система:    для водопонижения на территориях при притоке со стороны водоема;    для защиты территории от подтопления со стороны водоема при ожидаемом подъеме уровня воды в нем
	Двухрядная система (из двух линейных систем) для протяженных объектов при неглубоком относительно требуемого понижения уровня подземных вод залегании водоупора и ожидаемом двустороннем притоке к объекту
	Кольцевая система для защиты объектов различной конфигурации при всестороннем притоке подземных вод
	Неполнокольцевая система для защиты объектов различной конфигурации при отсутствии притока со стороны части контура защищаемого объекта
	Систематическая дренажная система для постоянной защиты объектов, расположенных на значительной площади, при наличии питания подземных вод внутри защищаемой площади
	Групповая система (расположение водопонизительных устройств не привязано к определенному геометрическому контуру ) для водопонижения на территории, где расположение водопонизительных устройств определяется условиями застройки или особенностями гидрогеологических условий

Экспликация к эскизам: 1 — котлован; 2 — непониженный уровень подземных вод; 3 — пластовый дренаж на откосах (дренажная пригрузка); 4 — водосборная канава; 5 — защищаемое сооружение; 6 — пристенный дренаж; 7 — пластовый дренаж в основании сооружения; 8 — трубчатая дрена; 9 — ось водопонизительных (дренажных) устройств; 10 — пониженный уровень подземных вод; 11 — насосная станция; 12 — горизонтали поверхности земли

В другом случае, применяя открытые водопонизительные скважины или установки типа ЛИУ, расположенные вне котлована, прорезающего водоупорные прослойки или заглубляемого до водоупора (или близко к нему), внутри котлована приходится прибегать к дополнительному водоотливу, к использованию дренажа (рис. 19.18) и т.п. К сложным относятся системы ярусного водопонижения, применяемого с использованием, в частности, иглофильтровых установок (рис. 19.19) при расположении иглофильтров на двух или нескольких горизонтах по высоте. Возможны и более сложные водопонизительные системы, включающие внешний кольцевой дренаж из водопонизительных скважин, оборудованных глубинными насосами, или из сквозных фильтров и подземных дренажных галерей и дополнительных водопонизительных устройств в самой выемке: иглофильтров, водопонизительных скважин, трубчатых дренажей и др. (рис. 19.20). Выбор методов и систем водопонижения в каждом отдельном случае производится с учетом технико-экономических соображений, местных условий и возможностей строительных организаций.

19.2.10. Отвод воды от водопонизительных систем

Воды, собираемые и откачиваемые водопонизительными (дренажными) системами, должны быть максимально использованы в народном хозяйстве. Неиспользованная часть воды отводится и сбрасывается в овраги, водоемы, дождевую канализацию или в другие отведенные для сброса места самотекам или по напорным трубопроводам. При необходимости предусматриваются перекачивающие насосные станции.

Самотечный отвод воды осуществляете по трубопроводам, лоткам и открытым канавам. Сечение и продольный уклон канав выбирают из условия допускаемых (неразмывающих) скоростей для данных грунтов. Минимальный продольный уклон канав должен быть не менее 0,003 (в исключительных случаях 0,002) и назначаться в зависимости от рельефа поверхности. Крепление канавы принимают в зависимости от грунтовых условий и гидравлического режима потока в канаве.

В местах сброса воды необходимо устраивать водобойные колодцы и принимать другие защитные меры против размыва грунтов.