Понижение уровня грунтовых вод. Как понизить уровень воды на участке Понижение уровня грунтовых вод

Грунтовые воды могут мешать производству строительных работ или пагубно сказываться на эксплуатации автодорог и аэродромов. Такие воды следует полностью отводить в сторону или понижать их уровни, т. е. осуществлять водопонижение. Полный отвод грунтовых вод из водоносного слоя осуществлять очень трудно. Поэтому борьбу с грунтовыми водами практически чаще всего ведут путем понижения их уровней.

Основные положения по водопонижению

• 1. Водопонижение во времени. Уровни грунтовых вод можно, а подчас и необходимо, понижать в период производства строительных работ, например при отрывке глубоких дорожных выемок или котлованов для дорожных или аэродромных сооружений; такое водопонижение получило название строительного водопонижения. Водопонижение, которое осуществляется практически в течение всего времени после окончания строительства, т. е. и в период эксплуатации сооружений, называется дренажем. Это обеспечивает сохранение уровней грунтовых вод постоянно в пониженном состоянии.
• 2. Способы водопонижения. Уровни грунтовых вод можно понижать: 1) самотеком воды; 2) путем принудительной откачки.
• 3. Пути отвода грунтовых вод. Понижение уровней грунтовых вод дренажами осуществляют путем отвода вод как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении.
• 4. Виды дренажных устройств. Дренажные сооружения по своим конструкциям разделяются на открытые и закрытые.
• 5. Размещение дренажей по отношению к земляному полотну и на территориях аэродромов бывает различным, что связано с рельефом и геологическим строением местности, характером и направлением движения грунтовых вод.

Самотек грунтовой воды всецело зависит от рельефа местности. Водоносный слой может быть частично прорезан дренажными канавами («висячие» канавы). Вода получает возможность стекать вниз по склонам, что приводит к снижению уровней в пределах депрессион-ных понижений. Открытый сток воды используют на участках дорог, проходящих по заболоченной местности. Для этого на придорожной территории отрывают несколько дренажных канав. Расстояние между ними устанавливают меньше двух радиусов депрессионных понижений (см. рис. 50). Вода поступает в канавы, течет по ним самотеком и сбрасывается в какие-либо понижения рельефа. Уровень грунтовых вод между канавами, т. е. под земляным полотном, существенно снижается, что позволяет надежно эксплуатировать дороги.

Принудительную откачку воды применяют при проходке глубоких дорожных выемок и котлованов под сооружения. Воду из специально отрытых колодцев (или пробуренных скважин) откачивают насосами. Такую откачку прекращают после устройства дренажных сооружений, которые надежно отводят воду из отрытых выемок. В дорожном строительстве принудительную откачку воды используют не часто.

Горизонтальное и вертикальное снижение уровней. На рис. 51 показаны дренажные сооружения (откосные, подкюветные, головные),

Рис. 51.

а - осушение территорий с помощью открытых висячих дренажных канав (2) б - откосный дренаж; в - подкюветный дренаж; г - головной дренаж против подтопления участка дороги;

3-5 - дренажи

Рис. 52.

о - дорога в плане; б- разрез участка дороги; 7 -буровые скважины; 2- первый водоупор;

3 - второй водоупор

которые снижают уровни путем горизонтального отвода грунтовых вод. Рис. 52 дает представление о понижении уровня грунтовой воды за счет сброса ее по вертикали в глубину грунтового массива. Такой способ водопонижения возможен, когда под первым водоупором залегает межпластовая безнапорная вода и этот водоносный слой не заполнен полностью водой. Для сброса в глубину используют буровые скважины, прорезающие первый водоупор до второго водоносного слоя. Такие скважины заполняют фильтрующим материалом (гравий, щебень, крупный песок), а устье скважин тампонируют глиной так, чтобы в скважины не попадала вода с глинистыми частицами, которые могут забить фильтр и вывести скважину из строя.

Закрытые дренажные устройства. Устраивать в районе дорог дренажи в виде канав (траншей) с открытым самотеком воды не всегда возможно и целесообразно. На дорогах и особенно на аэродромах наиболее часто уровни грунтовых вод понижают закрытым способом. Типичным для этих целей является закрытая дренажная траншея. На

Рис. 53. Закрытая дренажная траншея:

/-глиняный замок; 2 - фильтрующий материал; 3- потоки грунтовой воды; 4 -дренажная

рис. 53 показана такая траншея (в разрезе). На дно траншеи укладывают трубу с прорезями, для того чтобы в нее поступала грунтовая вода и самотеком уходила в отведенное место. Это обеспечивает понижение уровня грунтовой воды по обе стороны траншеи. Траншею до высоты нормального уровня засыпают фильтрующим материалом (щебень, крупный песок и др.). Выше этого уровня траншею заполняют глиной, чтобы в нее не поступали загрязненные поверхностные воды, которые могут «заплыть» в фильтр. Такие закрытые траншеи успешно работают 30-40 лет, после чего они нуждаются в реконструкции.

Для автомобильных дорог, проходящих на склонах рельефа, устраивают откосный дренаж. Выше дороги закладывают закрытую траншею, которая работает по принципу головного дренажа, который перехватывает грунтовый поток.

Подкюветный дренаж сооружают для понижения уровня грунтовых вод, которые подтапливают основание автодороги и тем самым ослабляют прочность земляных насыпей. С двух сторон вдоль дороги закладывают закрытые дренажные траншеи, которые снижают уровень грунтовых вод под дорогой на расчетную величину.

Автомобильные дороги в сельской местности часто пересекают участки полей, которые подвергаются интенсивному орошению. Многолетнее орошение может приводить к повышению уровней грунтовых вод (до глубины 1-2 м от поверхности земли). Проходящие рядом дороги попадают в условия подтопления. От подтопления можно защититься, если между дорогой и орошаемым полем заложить головной дренаж.

Водопонижение на территориях аэродромов имеет свою специфику и отличается от подобных работ на дорогах. Основное отличие заключается в следующем:

• 1) водопонижение уровней грунтовых вод осуществляют по всей площади аэродрома;
• 2) дренажные сооружения строят до планировки земли на поверхности аэродрома и укладки дорожных одежд;
• 3) дренажи, канавы для отвода поверхностных вод, осушители летных полос и другие виды водоотводов должны находиться в тесном взаимодействии.

На территориях аэродромов уровень грунтовых вод должен быть обязательно снижен. Самый высокий сезонный уровень грунтовых вод не должен сказываться на устойчивости грунтов оснований и аэродромных одежд. Снижение уровней при потоках грунтовых вод достигается головными дренажами, а при площадном подтоплении - систематическим дренажем, который представляет собой систему взаимосвязанных закрытых дренажных траншей. Они перекрывают всю территорию аэродромов и по ним вода уходит самотеком.

Проблема грунтовых вод это проблема длительного характера, да за несколько дней катастрофы не будет, но эту проблему нужно решать как можно раньше.

Правильное водопонижение уровня грунтовых вод

Как замерять уровень грунтовых вод?

Есть несколько способов, чтоб определить уровень грунтовых вод на вашей местности.

1. Достать карту грунтовых вод вашей местности, однако информация такого рода не всегда в свободном доступе и сама по себе георазведка это достаточно дорогая процедура.

2. Гораздо проще проверить уровень грунтовых вод по ближайшим колодцам, точнее по отметкам внутри колодца, которые оставляет вода.

Нужно посмотреть отметку в жаркий день летом и наивысшую точку, которая была. Так же замерять расстояние от отметок до поверхности земли. Хороший способ, когда нужно быстро и легко выяснить уровень.

3. Самый спорный способ по определению уровня грунтовых вод это геоботанический, т е по растениям.

По определенным растениям можно вычислить примерный уровень грунтовых вод, однако метод достаточно сложный и нужно рассчитывать для определенной области свои растения.

4. Бурение скважины. Глубина скважины должна составлять минимум 2 метра, и в течение нескольких дней нужно следить за скважиной, если по истечении 3-4 дней дно сухое – значит волноваться не о чем, а если вода постепенно поднимается – это свидетельствует о высоком уровне грунтовых вод.

Проблемы, связанные с высоким уровнем грунтовых вод:

· Вода вокруг септика, которая выталкивает его из земли;

· Трубы канализации быстрее приходят в негодность;

· Лишняя влага в погребе;

· Порча фундамента дома (плюс трещины по стенам);

· При наличии на участке колодца и грунтовых вод, чаще всего пить из колодца уже нельзя, так как там смешивается вода;

· Повреждения растениям и деревьям.

Высокий уровень грунтовых вод, как снизить?

Если у вас достаточно высокий уровень грунтовых вод, но соответственно его нужно снижать, для этого можно использовать несколько способов, однако все они трудны в воплощении.

1. Если совмещать приятное с полезным, то замечательным выходом будет постройка пруда.

Обычно мы дно и стенки пруд укрываем пленкой, а тут же нам наоборот нужно свободное поступление воды с грунта.

Интересно! Как найти воду на участке под колодец, видео.

На дне делаем подушку их гравия и щебня, а верху можно украсить камнями.

Таким образом, вы получаете дренажный красивый пруд и при этом грунтовые воды скапливаются именно туда, а не в гаражи и под фундамент.

2. Затем наиболее простой способ снизить грунтовые воды – это дренажная система. Сама система может быть открытой и закрытой.

Открытую систему применяют для снижения уровня до 40 см, для этого вырывается канава глубиной 70 см, на дно канавы укладывают песок, гравий, общей толщиной до 15 см.

Закрытый дренаж представляет собой перфорированную трубу в окружении грунта. Так же учтите что по таким трубам не должен ездить транспорт и трубы должны пролегать на расстоянии 1 метра от дома.

3. Так же можно удалить воду и механическим способом погружая в колодцы и шахты, наносы и откачивая воду до приемлемого уровня.

4. Можно вырыть отдельный котлован (по образцу озера) и затем с него раз в определенный промежуток времени откачивать воду.

5. Применение иглофильтров. Иглофильтры это трубы 8 метров длиной, которые погружаются грунт и с помощью специального всасывающего оборудования откачивают воду.

С помощью иглофильтров можно понизить уровень грунтовых вод до 4 метров.

6. Если же вам нужно понизить уровень на значительную глубину, то используют более мощное оборудование, например эжекторные иглофильтры, которые могут понизить уровень до 20 метров.

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.

Интересное видео последствие грунтовых воды или воды наступают

Водоотлив и понижение уровня грунтовых вод.

Водоотвод необходим для защиты котлованов и траншей от затопления их ливневыми и талыми водами. Для водоотвода обычно используют расположенные с нагорной стороны резервы, кавальеры, а также специально устанавливаемые оградительные обвалования, водоотводящие канавы, лотки и системы дренажей (см. Лекцию №3.4). Канавы или лотки устраивают с продольным уклоном 0,002-0,003, а их размеры и виды креплений принимают в зависимости от расхода ливневых или талых вод и предельных значений не размывающих скоростей их течения. Воду из всех водоотводящих устройств, а также от резервов и кавальеров отводят в пониженные места, удаленные от возводимых и существующих сооружений.

Водоотлив . Предварительное осушение часто осуществляется при устройстве котлованов и траншей, поскольку большинство сооружений и сетей водоснабжения и водоотведения возводят либо в непосредственной близости от водоемов, либо в условиях обводненных и неустойчивых грунтов. Выемки (котлованы и траншеи) при небольшом притоке грунтовых вод разрабатывают с применением открытого водоотлива , а если приток значителен и толщина водонасыщенного слоя, подлежащего разработке, большая, то до начала производства работ уровень грунтовых вод (УГВ) искусственно понижают с использованием различных способов закрытого, т.е. грунтового, водоотлива, называемого еще строительным водопонижением.

Работы по строительному водопонижению во многом зависят от принятого метода механизированной разработки котлованов и траншей. Соответственно устанавливают очередность работ как по монтажу водоотливных и водопонизительных установок, их эксплуатации, так и по разработке котлованов и траншей. Например, если котлован размещен на берегу, в пределах поймы реки, то разработку его начинают только после монтажа водопонизительного оборудования, причем так, чтобы понижение уровня грунтовых вод опережало заглубление котлована на 1-1,5 м. Если котлован расположен непосредственно в русле реки (при строительстве, например, водозабора или насосной станции первого подъема), то до работ по водопонижению котлован ограждают со стороны воды специальными дамбами (перемычками). Работы по осушению при этом складываются из удаления воды из отгороженного котлована и последующей откачки воды, фильтрующей в котлован.

Начальное осушение котлованов требуется после ограждения их перемычками. При этом объем воды, подлежащий откачке,

где V - объем воды в котловане, м3 ; q - приток воды в котловане, м3 /ч; t - продолжительность осушения котлована, ч.

По величине объема начального водоотлива подбирают тип и количество насосных агрегатов. Обычно для откачки воды из неглубоких котлованов, когда глубина воды в них не превышает высоты всасывания, применяют стационарные центробежные насосы, в том числе консольного типа K, размещаемые на перемычке, а при больших глубинах используют плавучие или передвижные насосные установки.

В процессе осушения котлована очень важно правильно выбрать скорость откачки воды, так как очень быстрое осушение может вызывать повреждение перемычек, откосов и дна котлована. Опыты показывают, что в первые дни откачки интенсивность понижения уровня воды в котлованах из крупнозернистых и скальных грунтов не должна превышать 0,5-0,7 м/сут, из среднезернистых - 0,3-0,4 и в котлованах из мелкозернистых грунтов 0,15-0,2 м/сут. В дальнейшем откачку можно увеличить до 1-1,5 м/сут, но на последних 1,2-2 м глубины откачку воды следует замедлить.

Открытый водоотлив предусматривает откачку притекающей воды непосредственно из котлована или траншей. Способ применим в скальных, обломочных, галечниковых и гравийных грунтах, устойчивых против фильтрационных деформаций.

При открытом водоотливе грунтовая вода, просачиваясь через откосы и дно котлована, поступает в водосборные канавы и по ним в приямки (зумпфы), откуда ее откачивают насосами (рис. 1а). Размеры приямков в плане в целях удобства их очистки принимают 1х1 или 1,5х1,5 м, а глубину от 2 до 5 м, в зависимости от требуемой глубины погружения водоприемного рукава насоса. Минимальные размеры приямка назначают из условия обеспечения непрерывной работы насоса в течение 10 мин. Приямки в устойчивых грунтах крепят деревянным срубом из бревен (без дна), а в оплывающих - шпунтовой стенкой и на дне его устраивают обратный фильтр. Примерно также крепят траншеи в неустойчивых грунтах при использовании открытого водоотлива (рис. 1б). Число приямков зависит от расчетного притока воды к котловану и производительности насосного оборудования.

Рисунок 1. Открытый водоотлив из котлована (а) и траншеи (б): 1 - дренажная канава; 2 - приямок (зумпф); 3 - пониженный уровень грунтовых вод; 4 - дренажная пригрузка; 5 - насос; 6 - шпунтовое крепление; 7 - инвентарные распорки; 8 - всасывающий рукав с сеткой (фильтром).

Системой насосных установок качают воду в водосборный коллектор и по нему отводят ее за пределы котлована. Открытый водоотлив довольно эффективный и простой способ осушения котлованов и траншей. Однако возможно разрыхление или разжижения грунтов в основании и унос части грунта фильтрующейся водой. Поэтому на практике во многих случаях чаще применяют различные способы искусственного понижения уровня грунтовых вод, т.е. грунтового водоотлива , исключающего просачивание воды через откосы и дно котлованов и траншей.

Искусственное понижение уровня грунтовых вод предполагает устройство системы дренажей, трубчатых колодцев, скважин, использование иглофильтров.

В качестве средств водопонизительного оборудования широко используются легкие иглофильтровые установки (ЛИУ), эжекторные водопонизительные установки (ЭВУ), системы скважин (СС) с артезианскими и глубинными насосами и установки вакуумного водопонижения (УВВ). Все перечисленные средства предусматривают забор воды из грунта через цепь расположенных скважин с трубчатыми водоприемниками, соединенных коллектором, насосами (насосными станциями) для откачки воды и отводящим трубопроводом.

Способы водопонижения и тип применяемого оборудования выбирают в зависимости от глубины разработки котлована (траншеи), инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки, сроков строительства, конструкции сооружения и техникоэкономических показателей. Для такого выбора можно воспользоваться рекомендациями, приведенными в таблице 1.

Таблица 1. Выбор способов водопонижения

		Коэффициент
	Характеристика		жения уровня грунтовых вод, м
		фильтрации k,
				Электроосушение
	Суглинок		Легкие одноярус-	Многоярусные
			ные ЛИУ и эжек-
				ЛИУ и эжекторные
			торные иглофильт-
				иглофильтры
			Одноярусные ЛИУ
	мелкозернистый			Многоярусные	Буровые колодцы с
				ЛИУ и эжекторные	артезианскими по-
			Буровые скважины	иглофильтры	гружными насоса-
			с центробежными
	гравелистый
			насосами
			Поверхностный	Буровые скважины с погружными насо-
			водоотлив

Грунтовый водоотлив, или искусственное водопонижение осуществляют, когда осушаемые породы имеют достаточную водопроницаемость, характеризующуюся коэффициентами фильтрации (обычно не менее 1 - 2 м/сут). Применить его в грунтах с коэффициентами фильтрации менее 1 - 2 м/сут нельзя из-за малых скоростей движения грунтовых вод. В этих случаях используют вакуумирование или способ электроосушения (электроосмос).

Иглофильтровый способ предусматривает использование для откачки воды из грунта часто расположенных скважин с трубчатыми водоприемниками малого диаметра - иглофильтров , соединенных общим всасывающим коллектором с общей (для группы иглофильтров) насосной станцией. Для искусственного понижения УГВ на глубину 4 - 5 м в песчаных грунтах применяют легкие иглофильтровые установки . При этом для осушения траншей шириной до 4,5 м используют однорядные иглофильтровые установки (рис. 2а), а при устройстве более широких траншей (например, для прокладки коллекторов) - двухрядные (рис. 2б). Для осушения котлованов применяют замкнутые по контуру установки (рис. 2в). При необходимости понижения уровня воды на глубину более 5 м применяют двух- и трехъярусные иглофильтровые установки (рис. 2г).

В этом случае вначале вводят в действие первый (верхний) ярус иглофильтров и под его защитой отрывают верхний уступ котлована, после чего монтируют второй (нижний) ярус иглофильтров и отрывают второй уступ котлована и т.д. После ввода в действие каждого последующего яруса иглофильтров, предыдущие можно отключить и демонтировать. Применение иглофильтров может оказаться эффективным и для водопонижения в слабопроницаемых грунтах, если под ними залегает более водопроницаемый слой. При этом иглофильтры заглубляют в нижний слой (рис. 2д) с обязательной их обсыпкой.

Легкие иглофильтровые установки (рис. 3а) помимо иглофильтров включают также водосборный коллектор, объединяющий их в одну водопонизительную систему, центро-

бежные насосные агрегаты и отводящий трубопровод. Иглофильтр (рис. 3в) состоит из фильтрового звена, через которое из грунта поступает вода, надфильтровой колонны (трубы) и наконечника с зубчатой коронкой. К надфильтровой стальной трубе диаметром 50 мм и длиной 7 - 8,5 м внизу присоединяют фильтровое звено, а вверху - гибкий рукав. Фильтровое звено длиной 1,25 м состоит из двух труб (рис. 3в,г): внутренней сплошной диаметром 38 мм и наружной диаметром 50 мм с отверстиями. Наружная труба обернута фильтрующей и защитной сеткой и выполнена внизу в виде наконечника, внутри которого размещается кольцевой и шаровой клапаны.

Рисунок 2. Водопонижение легкими иглофильтровыми установками: а – однорядные установки; б – двухрядные установки; в – замкнутые установки; г – двухъярусные установки; д – заглубление иглофильтра; 1 - траншея с креплениями; 2 - всасывающий коллектор; 3 - соединительные патрубки (шланги); 4 - кран или вентиль; 5 - насосный агрегат; 6 - иглофильтры; 7 - пониженный уровень грунтовых вод; 8 - водоприемное фильтровое звено иглофильтра; 9 - проложенный трубопровод в траншее; 10 - напорный трубопровод; 11 - сборный трубопровод; 12 - дренажная пригрузка; 13 - иглофильтры верхнего яруса; 14 - то же, нижнего яруса; 15 - конечное положение депрессионной поверхности грунтовых вод; 16 - глиняный тампон; 17 - песчано-гравийная обсыпка.

Погружают легкие иглофильтры на глубину 7-8 м чаще всего гидравлическим способом. При этом собранный иглофильтр с присоединенным к нему шлангом от насоса поднимают краном в вертикальное положение (рис. 3б), после чего включают насос. Вода, нагнетаемая по внутренней трубе иглофильтра (рис. 3г), отталкивает шаровой клапан 23 (кольцевой клапан 21 при этом закрывает доступ в пространство между наружной и внутренней трубами) и поступает к наконечнику 25, выйдя из которого с большой скоростью размывает грунт. В результате образуется скважина, в которую опускают иглофильтр. Расстояния между иглофильтрами принимают в зависимости от схемы их расположения (кольцевой или линейный), глубины водопонижения, типа насосного агрегата и гидрогеологических условий, но обычно эти расстояния равны 0,75; 1,5 , а иногда и 3 м.

Рисунок 3. Оборудование легких иглофильтровых установок: а - общий вид иглофильтровой установки; б - погружение иглофильтров; в - водоприемное фильтровое звено иглофильтра в процессе откачки воды; г - то же, при гидравлическом погружении иглофильтра; д - иглофильтр в собранном виде; 1 - гибкое соединение иглофильтра со всасывающим коллектором; 2,3 - насосный агрегат; 4 - опора; 5 - иглофильтры; 6 - кран; 7 - коллектор; 8 - шланг; 9 - колонна для наращивания; 10 - скважина; 11 - фильтровое звено иглофильтра; 12 - надфильтровая труба; 13 - конец надфильтровой трубы; 14 - внутренняя труба; 15 - шайба; 16 - муфта; 17 - резиновое кольцо; 18 - наружная перфорированная труба; 19 - проволочная обмотка; 20 - сетка; 21 - кольцевой клапан; 22 - седло клапана; 23 - шаровой клапан; 24 - ограничитель; 25 - наконечник с зубчатой коронкой.

Откачку воды из системы с легкими иглофильтрами производят насосным агрегатом, состоящим из центробежного насоса, соединенного с вакуум-насосом или вихревым самовсасывающим насосом. При откачке воды шаровой клапан 23 иглофильтра (рис. 3в) под влиянием вакуума поднимается, а кольцевой клапан 21 опускается, открывая грунтовой воде, поступающей во внутреннюю трубу через отверстия наружной трубы фильтра.

На практике применяют легкие иглофильтровые установки различных типов, но наибольшее распространение получили ЛИУ-3, ЛИУ-5 и ЛИУ-6 производительностью соответственно 60, 120 и 140 м3 /ч с комплектом 60-100 иглофильтров.

Эжекторные иглофильтровые установки (рис. 4а) откачивают воду из скважин с помощью водоструйных насосов-эжекторов, работающих по принципу передачи энергии одним потоком воды другому. ЭИУ используются для понижения УГВ одним ярусом на глубину от 8 до 20 м в грунтах с k > 2-3 м/сут. Установки состоят из иглофильтров с эжекторными водоподъемниками (рис. 4б), распределительного трубопровода (коллектора) и центробежных насосов. Эжекторные водоприемники, помещенные внутри иглофильтров (рис. 4в), приводятся в действие струей рабочей воды, нагнетаемой в них насосом под давлением 0,6-1,0 МПа через коллектор.

Рабочая вода поступает в кольцевой зазор между внутренней и натужной колонной труб иглофильтра и далее к входному окну эжектора 12, состоящего из насадки, камеры смещения, горловины и диффузора. Рабочая вода, выходя из насадки с большой скоростью, вследствие внезапного расширения струи создает разрежение и подсасывает из внутренней трубы грунтовую воду, смешиваясь с ней, и подает ее вверх. Как видно из схемы эжекторной установки (рис. 4а), вода, выбрасываемая из иглофильтров, поступает в

лоток и затем сливается в циркуляционный резервуар, откуда часть воды вновь засасывается насосом, а остальная часть сбрасывается за пределы строительной площадки.

Рисунок 4. Водопонижение эжекторными иглофильтрами, водопонизительными скважинами и электроосмотическим способом: а - эжекторная иглофильтровая установка; б - эжекторный иглофильтр; в - его фильтровое звено; г - открытая водопонизительная скважина; д - схема электроосмотического водопонижения; 1 - низконапорный насос; 2 - циркуляционный резервуар; 3 - высоконапорный насос; 4 - распределительный трубопровод; 5 - сливной лоток; 6 - трубопровод; 7 - эжекторный иглофильтр; 8 - водоприемное фильтровое звено; 9 - водоотводящая труба; 10 - труба от насоса; 11 - наружная труба; 12 - диффузор с насадкой; 13 - сетка; 14 - шаровой клапан; 15 - наконечник с зубчатой коронкой; 16 - отстойник; 17 - просеченный лист; 18 - песчаногравийная обсыпка; 19 - местный песчаный грунт; 20 - кондуктор; 21 - пьезометр для замера уровня воды в скважине; 22 - то же, в обсыпке; 23 - надфильтровая труба; 24 - водоподъемные трубы; 25 - направляющие фонари; 26 - муфта; 27 - насосный агрегат; 28 - трубы-аноды; 29 - иглофильт- ры-катоды; 30 - двигатель-генератор; 31 - насосный агрегат; 32 - всасывающий коллектор; 33 - пониженный уровень грунтовых вод.

Эжекторный иглофильтр (рис. 4б) состоит из надфильтровых труб диаметром 2,5 (ЭИ-2,5) или 4 дюйма (ЭИ-4), фильтрового звена (рис 4в), из внутренних колонн водоподъемных труб, к нижнему концу которых прикреплен эжекторный водоподъемник. Производительность эжекторных иглофильтров ЭИ-2,5 и ЭИ-4 при напоре рабочей воды 0,6-1 МПа составляет соответственно 0,1-1,8 и 2,9-5,1 л/с.

Погружают эжекторные иглофильтры, так же как и легкие, гидравлическим способом. Расстояние между иглофильтрами определяется расчетом, но в среднем оно равно 5-

Выбор оборудования иглофильтровых установок, а также типа и числа насосных агрегатов производят в зависимости от величины ожидаемого притока грунтовых вод Q и требований ограничения длины коллектора, обслуживаемого одним насосом.

Э лектроосмотическое водопонижение, или электроосушение, основано на ис-

пользовании в целях усиления эффекта водоотдачи явления электроосмоса, т.е. способности воды двигаться под воздействием поля постоянного тока в порах грунта от анода к катоду. Его используют в слабопроницаемых (глинистых, илистых, суглинистых) грунтах,

имеющих коэффициенты фильтрации менее 1 м/сут при ширине котлована до 40 м. При этом вначале по периметру котлована на расстоянии 1,5 м от его бровки и с шагом 0,75- 1,5 м погружают иглофильтры-катоды соединенные с отрицательным полюсом источника постоянного тока, а затем с внутренней стороны контура этих иглофильтров на расстоянии 0,8 м от них с таким же шагом, но со смещением, т.е. в шахматном порядке, погружают стальные трубы или стержни-аноды, соединенные с положительным полюсом (рис. 4д). Причем и иглофильтры, и трубы (стержни) погружают на 3 м ниже необходимого уровня водопонижения. Рабочее напряжение системы, исходя из требований техники электробезопасности, не должно превышать 40-60 В.

При пропускании постоянного тока вода, заключенная в порах грунта, передвигается от анода к катоду, благодаря чему коэффициент фильтрации его возрастает в 5-25 раз, а уровень напора в массиве грунта снижается, что в целом значительно повышает эффективность работы иглофильтровой установки. Котлованы начинают разрабатывать обычно через трое суток после включения системы электроосушения, а в дальнейшем работы в котловане можно вести при работе этой системы.

Водопонизительные скважины , оборудованные насосами, применяют в тех случаях, когда требуются большие глубины понижения УГВ, а также когда использование иглофильтров затруднительно из-за больших притоков, необходимости осушения больших площадей и стесненности территории. Основным конструктивным элементом сква- жины-колодца является фильтровая колонна (рис. 4г), состоящая из фильтра, отстойника, надфильтровых труб, внутри которых размещен насос. Для откачки воды из скважин применяют артезианские турбинные насосы типа АТН, а также глубинные насосы погружного типа (с погружным электродвигателем).

Рисунок 5. Передвижные установки вакуумного водопонижения: а - схема водопонижения с помощью установки ПУВВ-1М; б - то же, установки ПУВВ-3Д; в - установка ПУВВ-4; 1 - водосборный коллектор; 2 - соединительный рукав; 3 - водоструйный насос; 4 - рукава; 5 - передвижной насосный агрегат; 6 - кривая депрессии; 7 - иглофильтры; 8 - сбросной рукав; 9 - приводная станция; 10 - опоры; 11 - распределительная камера; 12 - датчик уровня; 13 - вакуумная камера; 14 - агрегат водоструйного насоса; 15 - центробежный насос; 16 - двигатель внутреннего сгорания; 17 - ходовая часть; 18 - клапан

Вакуумный способ водопонижения , при котором в зоне иглофильтра создается устойчивый вакуум, применяют для осушения мелкозернистых грунтов (пылеватых и глинистых песков, супесей, легких суглинков, илов, лессов), имеющих малые коэффициенты фильтрации (0,01-3 м/сут). При необходимости понижения УГВ до 7 м применяют установки вакуумного водопонижения (рис.5) типа УВВ с легкими иглофильтрами, снабженными воздушными трубками, а при глубине понижения до 10-12 м - эжекторными иглофильтрами с обсыпкой. Эжекторные вакуумные водопонизительные установки типа

ЭВВУ с вакуумными концентрическими скважинами позволяют достигать понижения уровня грунтовых вод до 20-22 м.

В установках УВВ для создания во всасывающем коллекторе устойчивого вакуума применяют водовоздушный эжектор, а для откачки воды - водоводяной эжектор. Они питаются рабочей водой, поступающей от центробежного насоса.

Подъем грунтовых вод часто приводит к подтоплению придомовой территории, сада или огорода. Избыток влаги способствует вымыванию почвы, вследствие чего проседает фундамент, разрушается дом. Постоянная сырость мешает развитию культурных растений, провоцирует рост лишайников, плесени.

Возникает вопрос, как осушить участок от грунтовых вод если воде некуда отходить? Чтобы предотвратить подобное явление, необходимо на участке с высоким уровнем грунтовых вод (УГВ) сделать дренаж. Ряд мелиоративных работ на участке можно сделать своими руками, используя покупные материалы и подручные средства.

Талая или дождевая вода проходит сквозь верхний водоносный слой, доходит до водоупорного пласта (глины) и по его углублениям устремляется в самую низкую точку – там и образуется зона избыточной влажности. Когда стоки водоупорного пласта не справляются с большими объемами осадков, переполняются влагой верхние слои почвы, и грунтовые воды поднимаются. Особенно разрушительно их воздействие, если над водонепроницаемой глиной находится мелкий песок: в этом случае может образоваться плывун.

Оценить состояние придомовой территории с точки зрения близости грунтовой воды поможет внешний осмотр сооружений и местности. На подъем водного горизонта и необходимость осушения указывают следующие факты:

• со стен осыпается штукатурка, перекашиваются дверные и оконные коробки, в стеклах без видимых причин появляются трещины – это свидетельства потери прочности, обусловленной вымыванием кальция из цемента;
• ощущается постоянный запах сырости – он сопутствует плесени, отрицательно влияющей на деревянные и бетонные конструкции и вредной для здоровья;
• территорию осваивают крапива, мать-и-мачеха, хвощ, болиголов, камыш, полынь, солодка;
• увеличилась численность комаров, улиток и лягушек, появились ужи;
• наполняется водой подвал или выгребная яма .

Если нужно проверить пустующий участок под застройку, прояснить обстановку с УГВ поможет пробное зондирование. Полученные данные о составе и качестве грунта дадут точный ответ на вопрос, нужно ли проводить дренаж участка . Обычно это рекомендуют при залегании грунтовых вод на глубине 1-2 метра. Понизить их уровень помогут дренажные каналы открытого и закрытого типа, обустройство дренажного пруда, изготовление искусственных насыпей, откачка специальным дренажным насосом .

Открытая система

Для частичного осушения участка с высоким уровнем грунтовых вод можно оборудовать простейшую сеть сточных канав, проложенных по всему периметру территории и между грядами. В мелких водосборных рукавах собирается дождевая и талая вода, направляется в магистральный канал, а затем транспортируется в дренажный колодец или впитывается в грунт за пределами участка.

Вот основные правила изготовления открытого дренажа своими руками:

1. Основные траншеи роют на глубину минимум 40 см, дополнительные достаточно заглубить на 15 см. Ширина каналов зависит от их местонахождения, обычно она составляет 1/3 глубины. Обязательно выдерживают небольшой уклон системы, чтобы обеспечивался самотек.
2. Вблизи построек и различных конструкций канал заглубляют по отношению к фундаменту и опорным элементам на 25-30 см.
3. Поскольку стенки канав ничем не укреплены, их нельзя рыть по периметру сооружений, чтобы со временем не деформировался фундамент.

Открытый дренаж не может отвести грунтовые воды – он лишь предотвращает перенасыщение водоносных слоев атмосферной влагой. Недостаток этого варианта – уменьшение полезной площади под посадку культурных насаждений.

Улучшенный вариант открытой системы – засыпной дренаж. Траншеи устилают широкой полосой геотекстиля , до половины глубины засыпают крупный гравий. Сверху заполняют канаву гравием мелкой фракции, не доходя до уровня почвы на 10-15 см. Заворачивают края геотекстиля, поверх него насыпают песок или гравийную крошку.

Закрытая система

Этот вариант обеспечивает эффективный дренаж грунтовых вод и позволяет существенно уменьшить влажность на участке с повышенным УГВ. Система представляет собой сеть дренов – труб, заглубленных ниже границы промерзания почвы (чтобы зимой не было порывов) и соединенных с дренажным колодцем.

Работу по обустройству дренажа ведут в таком порядке.

1. Планировка. Вычерчивают оптимальный «маршрут» отвода воды. Трубы должны проходить по периметру построек и в промежутках между деревьями. Проводя дренаж садового участка с высоким уровнем грунтовых вод, следят, чтобы до стволов было не менее 2,5 м. На плане наносят положение дренажного колодца: он должен находиться в нижней позиции.
2. Разметка участка согласно плану. Ее выполняют с помощью колышков и шпагата.
3. Рытье траншей. Их располагают ниже границы промерзания грунта, а для дренажа здания – ниже основания его фундамента на 15 см.
4. Изготовление песчаной подушки. На дно канав засыпают слой крупнозернистого песка (10-15 см), заливают его водой, но сильно не трамбуют. Верхнюю кромку подушки формируют по уровню, выдерживая постоянный уклон 1-2 мм на 1 метр – от верхней точки до колодца.
5. Укладка геотекстиля. Его запас по ширине – по 25 см с каждой стороны.
6. Засыпка фильтрующей прослойки гравия (5-10 см).
7. Укладка труб. Понадобятся готовые полимерные гофрированные изделия в оболочке из геотекстиля (защита от заиливания). Для магистральных каналов нужны трубы 100 мм, а для вспомогательных – 75 мм. Укладку желательно выполнять елочкой. На всех поворотах трассы ставят колодцы-пескоуловители, в которые заводят концы труб, но не присоединяют их к емкостям (чтобы легче было чистить систему).
8. Засыпка фильтрующей прослойки. Пространство канав заполняют крупным и средним гравием, не доходя до уровня земли на 20-30 см.
9. Укрытие системы. Гравий закрывают свободными краями геотекстиля, засыпают гравийной крошкой или грунтом, оставшимся от рытья траншеи.

Для профилактики забивания перфорации глинистыми частицами и солевыми отложениями каждые 2-3 года систему промывают, запуская в нее под напором воду из шланга.

Подъем участка

Если даже глубокий дренаж не помог полностью избавиться от негативных проявлений УГВ, придется заняться планировкой и отсыпкой участка с высоким уровнем грунтовых вод.

Этот метод затратен, но обеспечивает реальный и длительный эффект. Независимо от высоты поднятия участка, план работ примерно одинаков.

1. Планировка территории. Составляют подробный план участка с обозначением уровня высот, расположения поверхностного водоносного пласта, толщины плодородного слоя. Это поможет определить, где, сколько и чем именно подсыпать. Если геология местности сложная (с высоким УГВ сочетается заболоченность, имеется глинистая прослойка или пустоты), планировку лучше доверить специалисту.
2. Снос старых построек (если таковые присутствуют).
3. Расчистка участка. Его освобождают от растительности, мусора, корчуют корни.
4. Закладка дренажной системы (если ее еще нет). Одна лишь отсыпка не решит проблему лишней влаги. Ее все равно необходимо отводить закрытым или открытым способом, которые описаны ранее.
5. Отсыпка участка. Вокруг территории закладывают невысокий ленточный фундамент, чтобы подсыпанный материал не был смыт дождями. После того как бетон застынет, осуществляют послойную отсыпку материалов (по 10-15 см). Каждый пласт уплотняют с помощью вибротрамбовки. После укладки всех нижних слоев выдерживают пару недель для естественной усадки на 2-3 см, лишь потом наступает очередь плодородного грунта. Чтобы пласты не перемешивались, их разделяют геотекстилем.

Для закрепления отсыпки участок засевают злаковыми культурами с разветвленной корневой системой.

Здесь размещены ответы на наиболее популярные вопросы читателей по поводу мелиорации участка и дренажных сооружений.

1. Каким материалом лучше подсыпать участок?

Для подъема на 20-30 см при небольшой площади можно применять плодородный грунт. Если требуется метровый слой подсыпки, основу делают из утрамбованного песка, в середину (для дренажа) помещают вторичный щебень или битый кирпич, а сверху укладывают почву. На грядках и газонах можно обойтись без щебня, дорожки и площадки вместо почвы посыпают котлованным грунтом. Специалисты считают, что вниз лучше помещать землю с участка. Это предотвращает погружение тяжелого щебня в легкий песок или сползание легкого песка с суглинка.

1. Годятся ли для закрытого глубинного дренажа асбестовые или б/у стальные трубы?

Лучше использовать специальные дренажные трубы для отвода грунтовых вод с уже готовыми отверстиями и обмотанные геотканью. Другие варианты изделий быстро засоряются, и дренаж выходит из строя. В крайнем случае, берут асбестоцементные трубы диаметром не менее 100-150 мм. Для поступления воды в них сверлят отверстия или изготавливают пропилы, во избежание заиливания оборачивают геотканью.

1. Какой материал можно применять для дренажа вместо щебенки?

В открытых системах ее можно заменить вязками хвороста. Пучки диаметром 30 см формируют так: крупные ветки помещают в центр, а мелкие хворостины – снаружи. Поверх уложенных вязок настилают мох. На торфяных грунтах такая система сохраняет работоспособность до 20 лет.

1. Можно ли провести искусственное понижение уровня грунтовых вод?

Чтобы уменьшить уровень залегания избыточной влаги до 5 м, применяют иглофильтровальную установку. В нее входит наземный вакуумный коллектор для сброса воды, насосы для снижения в нем давления и вертикальные трубы, на концах которых расположены иглофильтры. Иногда используют дорогостоящие комплексы с инжекторными водоподъемниками, способные увеличить глубину залегания грунтовых вод до 20 м.

1. Обязательно ли делать дренажный колодец?

Колодец удобен тем, что воду из него можно брать для полива или других нужд. В верхней части есть патрубок, из которого вытекает вода, когда емкость заполнится. При наличии на участке свободного места роль водосборного резервуара может играть небольшой пруд, дно которого засыпается щебнем и песчано-гравийной смесью. Вокруг дренажного водоема можно посадить влаголюбивые растения, оборудовать зону отдыха.

КАК ДОБИТЬСЯ ПОНИЖЕНИЯ УРОВНЯ ГРУНТОВЫХ ВОД? При планировании строительства или при других работах на приусадебном участке особое значение имеет уровень грунтовых вод. Обычно рекомендуется проведение специального геологического исследования, которое показывает структуру почвы, особенности участка и, самое главное, уровень грунтовых вод, или УГВ. Если такой уровень проходит глубоко, то никаких проблем не возникает, можно смело заниматься планированием фундамента и общей постройки. Но что делать, если водоносный слой залегает близко к поверхности грунта? Вот тут уже может потребоваться понижение уровня грунтовых вод, придется предпринимать шаги по осушению участка. Такие работы могут потребоваться, если участок излишне болотистый, что мешает сооружению дома, устройству сада и огорода, клумб. Даже при сооружении колодца слишком высокие водяные жилы могут стать скорее препятствием, чем положительным фактором. рис.1. Понижение уровня грунтовых вод с помощью гидровакуумной установки. Сегодня для организации водопонижения применяются различные методы, все они отличаются по технологии, необходимости использования оборудования, условиям работы. Например, такой метод, как дренаж, применяется всегда. Он необходим не только для самого участка, но и для осушения подвалов, устраивается обычно по внешнему периметру дома. МЕТОДЫ БОРЬБЫ рис.2. 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. рис.3. Схема дренажной системы. Грунтовые воды можно снизить следующими способами: 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. 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. ОТКРЫТЫЙ ВОДООТЛИВ рис.4. Схема открытого водоотлива. Искусственное понижение уровня ГВ при помощи открытого водоотлива применяется, когда накопленную жидкость надо убрать из траншей или котлованов. Для этого в нижней их части делаются приямки, вода просачивается в них, потом она откачивается центробежными насосами. Мощность таких насосов может определить только специалист, для этого применяются особые формулы. Открытый водоотлив является простым и доступным методом. Однако есть и ряд минусов, среди которых: Потоки воды, которые собираются в приямках, разжижают грунт, в результате он теряет свою прочность. Вода, которая скапливается внизу, способна сильно затруднить работы. Стенки котлована требуют дополнительного укрепления, так как вода их сильно ослабляет. Основания строений, расположенных поблизости, также могут быть ослаблены. ВОДОПОНИЖЕНИЕ ИСКУССТВЕННОЕ рис.5. Схема искусственного водопонижения при двух рядах иглофильтров: I – уровень грунтовых вод; II – уровень воды в траншее; 1 – водоотливной коллектор; 2 – надфильтровая труба; 3 – фильтр; 4 – нефтепродуктопровод. Для водопонижения грунтовых вод применимы и иные способы. Их планирование и устройство проводится перед началом сооружения фундаментов, рытья траншей или при необходимости откачки воды до приемлемого уровня. Откачка влаги происходит за счет специальных глубинных насосов, погружаемых в шахтные колодцы, скважины, которые установлены около рабочего котлована. Грунтовые воды снижаются, при этом перенасыщенный ранее грунт становится более сухим, он приобретает свойства почвы с естественной влажностью. Подобные работы обеспечивают целостность всех откосов для выемок, основание не ослабляется, все расположенные рядом строения уже не подвергаются размыву и деформациям. Подобный метод необходим в том случае, когда строительство ведется в сложных условиях, а во время рытья котлована внезапно начинает поступать вода. ЛЕГКИЕ ИГЛОФИЛЬТРЫ рис.6. 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. Иглофильтр – это колонна из труб, диаметр которых составляет 46-50 мм, а длина – до 8,5 м. 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. ЭЖЕКТОРНЫЕ ФИЛЬТРЫ рис.7. Схема эжекторной установки с циркуляционным резервуаром. Эжекторные иглофильтры для водопонижения используются довольно часто. Применяется водоструйный насос, он предназначен для подъема влаги наверх. Такое устройство позволяет понизить УГВ примерно до 18-20 м, если коэффициент фильтрации составляет 0,5-1 м/сут. Вода, откачанная при помощи такого насоса, поступает по трубе в специальный циркуляционный резервуар. После этого часть влаги уходит в канализацию через водосток, а вторая – поступает назад в центробежный насос для обеспечения работы иглофильтра. Чтобы снизить уровень воды, такой метод применяется во время подмывов грунта. На этапе обустройства бурятся скважины, в которые и помещаются специальные иглофильтры. Во время масштабного строительства могут использоваться одновременно несколько десятков таких устройств. Применяются они для траншей, глубина которых составляет 10-12 м. ВАКУУМНЫЙ МЕТОД рис.8. Условия применения способов водопонижения. Вакуумный метод для понижения уровня грунтовых вод основан на том, что создаются условия устойчивого вакуума для наружных поверхностей фильтровых участков труб, т. е. водоприемных устройств. Подобный метод применяется в тех случаях, когда условия на участке сложные, коэффициент фильтрации составляет 0,05-2 м/сут, но при этом водопроницаемость низкая, грунты неоднородные, наблюдается чередование слоев с водоупорными и водоносными свойствами. Для водопонижения применяются специальные вакуумные установки, которые оборудованы иглофильтром. Они могут быть использованы для осушения пылеватых, мелких песков во время строительных работ. Способ этот действенный, позволяет эффективно осушить участок. Глубинное водопонижение основано на применении центробежных глубинных насосов для откачки жидкости из определенных точек водоносных слоев. Для этого необходимо пробурить скважины, в которые затем поместить специальные фильтры трубчатого типа. При этом наблюдается постоянный контакт окружающего грунта и корпуса фильтра. Во время откачки воды при работе глубинного насоса вокруг создается депрессионная воронка, в ее полости грунт частично осушается. Постепенно влага проникает в почву, насос продолжает откачку. Такой метод применяется, когда необходимо водопонижение грунтов с глубин залегания примерно от 20 м. Подобная ситуация может возникнуть при подмыве фундаментов, при необходимости устройства скважины, для которой такие слои грунтовой влаги просто не нужны или представляют опасность.