Простое поверхностное удаление поступающих в котлован грунтовых вод

При производстве земляных и Строительных работ ниже статического уровня грунтовых вод должно осуществляться удаление поступающих в котлован грунтовых вод.

Самый старый и простейший способ осушения строительных котлованов называется «открытый водоотлив», сущность которого заключается в следующем: по контурам котлована устраивают канавки и водосборные зумпфы, грунтовая вода выступает через дно и откосы котлована, собирается в канавки и по ним отводится в зумпфы, откуда откачивается при помощи насоса.

Несмотря на технологическую простоту способа открытый водоотлив нередко приводит к нежелательным последствиям из-за неучета грунтовых и гидрогеологических условий водоносного слоя, поэтому здесь приводим данные о возможных случаях и причинах этих последствий с целью их предупреждения и выбора наиболее рационального и эффективного варианта осушения котлована.

Способ открытого водоотлива может применяться в ограниченных геологических и гидрогеологических условиях и при незначительных темпах строительства. По грунтовым условиям применение открытого водоотлива целесообразно для котлованов, устраиваемых в скальных, трещиноватых, гравелистых и других крупнообломочных грунтах, в которых суффозия мелкого песчано-глинистого заполнителя не связана с потерей прочностных свойств грунта обрушением, оплыванием и эрозией откосов, а также разуплотнением сжимаемой толщи грунтов основания сооружения.

Значительную опасность для возводимых сооружений представляет применение открытого водоотлива в мелкозернистых песках, т. е. когда котлован не доходит до водоупора и ниже дна остается часть водоносного пласта. В этом случае, как отмечалось ранее, значительная часть грунтового фильтрационного потока выходит через поры грунтов дна котлована восходящими токами фильтрующейся воды и гидродинамическое разуплотнение грунтов изменяет физико-механические, прочностные и деформационные свойства сжимаемой толщи.

Грунтовый водоотлив почти не дает эффекта или малоэффективен и в тех случаях, когда осушаемая толща имеет слоистое строение, где чередуются слабопроницаемые, практически водоупорные слои с хорошопроницаемыми водообильными слоями. В этом случае по мере раскрытия котлована водоносные слои также раскрываются, и вода из них просачивается в котлован из этих слоев независимо от глубины котлована. Это создает весьма неблагоприятные условия для производства строительных работ, так как при этом все откосы котлована находятся в замоченном состоянии с повсеместной эрозией и оплыванием грунта. Не исключается также возможность крупных разрушений откосов котлована в случае интенсивной механической суффозии грунта из нижерасположенных водоносных слоев.

Применять ли открытый водоотлив — решается также исходя из технологии и условий производства земляных и строительных работ. В стесненных условиях производства строительных работ, когда границы котлована весьма ограничены окружающими постройками и котлованы должны разрабатываться крутыми, а нередко и вертикальными откосами, применение открытого водоотлива чревато большими опасностями разрушения откосов даже при использовании защитных шпунтовых стен или других способов удержания или упрочнения откосов котлована. Это происходит из-за механической суффозии и обрушения грунтов за защитной стенкой. Особенно это осложняется при необходимости проходки и производства строительных работ в глубоких котлованах ниже уровня грунтовых вод.

При незначительных темпах вскрытия и углубления котлованов в однородных грунтах или других земляных выработок с пологими откосами и соответственно медленном снижении уровня грунтовых вод метод открытого водоотлива не вызывает существенных нарушений грунтов дна и откосов котлована. Граница осушения, образующаяся вокруг выработки к моменту полного углубления, успевает распространиться на большое расстояние от котлована. Благодаря этому, как расход притекающей воды в котлован, так и соответствующие ему фильтрационные градиенты, становятся достаточно малыми, неспособными вызвать нарушение грунта.

Медленные темпы разработки котлованов, кроме того, способствуют процессу высыхания грунтов в котловане за счет испарения воды (что играет весьма существенную роль особенно при значительных площадях дна выработки), а также своевременному устройству необходимых водоотводящих канавок и зумпфов на последующих ступенях разработки котлована. Это позволяет предотвратить возникновения больших гидравлических градиентов, способных нарушить структуру грунта и снизить его несущую способность в основании сооружений.

Возможности гидродинамического разуплотнения грунта на дне и откосах котлована при быстрых темпах разработки можно оценить параметрами фильтрационных потоков, проходящих через эти участки.