Гидро- и пневмозавесы для котлованов

Водопонизительные работы иногда ведутся в течение длительного времени, что может явиться причиной истощения маломощных водоносных горизонтов, водой из которых производится водоснабжение населенных пунктов. В этом случае могут быть применены методы защиты строительных котлованов от подземных вод, основанные на создании гидро- и пневмозавес.

Гидрозавесы

Сущность метода гидрозавесы заключается в создании вокруг защищаемого котлована замкнутой по контуру области питания путем устройства вокруг котлована на расстоянии, меньшем расчетного радиуса депрессии, поглощающих скважин или других выработок, через которые в грунт возвращается вся вода, откачиваемая водопонизительными установками.

Использование ряда одиночных выработок (скважин или шурфов) для налива имеет существенный недостаток, заключающийся в том, что профиль гидрозавесы имеет ребристый характер. Вследствие этого эффективность гидрозавесы несколько снижается. Для устранения этого недостатка можно использовать в качестве поглощающего устройства канавы, траншеи, галереи, штольни и тому подобные выработки. Образуемая при этом сплошная горизонтальная поверхность гидрозавесы способствует повышению ее эффективности.

Одной из положительных сторон метода защиты подземных объектов от обводнения при помощи гидрозавес является возможность использовать циркуляцию воды для внесения в грунт кольматирующих веществ с целью уменьшения его водопроницаемости и создания противофильтрационной завесы.

Известно, что количество газа, растворенного в воде, зависит от температуры (с повышением температуры растворимость уменьшается) и динамики подземных вод. При изменении термодинамических условий водоносного горизонта, растворенный в воде газ выделяется и переходит в свободное состояние. Пузырьки газа при этом снижают водопроницаемость грунтов и создают существенное препятствие для проникания грунтовых вод.

Пневмозавесы

Сущность метода пневмозавесы заключается в следующем. Если в нижнюю часть водоносного горизонта нагнетать через специально оборудованные скважины под давлением воздух, последний будет насыщать подземную воду. Насыщенная газом вода движется в сторону зоны с меньшими гидростатическими напорами.

В связи с уменьшением давления избыток газа, растворенного в воде, постепенно выделяется в свободное состояние. Пузырьки выделившегося газа будут подниматься вверх, частично застревая в мелких порах грунта, тем самым кольматируя его и уменьшая фильтрующее пространство. По крупным порам вода проталкивает пузырьки, затрачивая некоторую энергию. Сопротивление потоку еще более возрастает, если подавать в грунт воздух в количестве, превышающем растворимое в определенных условиях. Очевидно, должно наступить такое состояние, когда сопротивление потоку достигнет такой степени, что пневмозавеса полностью исключит фильтрацию подземных вод в защищаемый котлован.

Особенно эффективно применение пневмозавесы в напорных водоносных горизонтах, поскольку пузырьки газа будут скапливаться под верхним водоупором и оказывать значительное сопротивление фильтрационному потоку.