Гидрогеологические и геологические изыскания перед работами по водопонижению

Необходимость проведения водопонизительных работ в различных природно-климатических условиях связана с широкой географией и возросшими масштабами строительства. Обоснование состава и объёма водопонизительных мероприятий, осуществляемых на каждом конкретном объекте, производится, исходя из инженерных, геологических и гидрогеологических изысканий. Качество проекта строительного водопонижения напрямую зависит от состава (объёма и точности) исходных данных, полученных в процессе проведения изысканий.

Гидрогеологические исследования проводятся для установления причин и условий обводнения строительного объекта. Целью этих исследований является выявление количества водоносных горизонтов, их мощности, глубин залегания и уровней подземных вод, фильтрационных свойств водовмещающих грунтов, зависимости их водопроводимости от глубин залегания, источников питания и условий естественного дренирования пластовых вод, направления фильтрации и величины уклона, гранулометрического состава грунтов в водоносных слоях, степени активности гидравлических связей, химического состава и агрессивности грунтовых вод.

Недостаточность объёма изысканий и необъективность полученных данных, может привести к неэффективности всего комплекса водопонизительных мероприятий вследствие изначально ошибочного планирования.

На одном из строительных объектов в Краснодарском крае, по результатам первичных гидрогеологических изысканий были получены данные, указывающие на то, что для снижения уровня залегания грунтовых вод до расчётной глубины 11 м необходимо создание контурной схемы водопонизительных скважин с общей производительностью 150 куб.м/ч. Однако на практике выяснилось, что фильтрационные характеристики водоносных грунтов значительно отличаются от представленных данных и для снижения уровня подземных вод на необходимую для выполнения строительных работ глубину необходимо отводить около 1000 куб.м/ч.

В качестве другого примера проектирования водопонижения на основании ошибочных данных, может служить ситуация, сложившаяся на одном из строительных объектов Московской области. В данном случае, исходными данными для разработки проекта водопонизительных мероприятий послужили сведения, полученные в результате проведения изыскательских работ на другом, соседнем и аналогичном участке. В соответствии с этими данными, при составлении проекта водопонижения, значение мощности водоносного горизонта составляло 15 м, при коэффициенте фильтрации равном 2 м/сут. Для достижения расчётного уровня подземных вод 6,5 м, суммарный дебет водопонизительных установок должен был составлять 16,3 куб.м/ч. Осушение осуществлялось эжекторными иглофильтрами ЭИ-25", установленными по прямоугольному замкнутому контуру 15Х25 м. Установка представляла собой 69 эжекторных иглофильтров по 15 м длиной, откачка производилась насосом типа 8НДВ. Дебет установки составлял 70 куб.м/ч, однако снижение уровня подземных вод в центре котлована составляло только 1 м. Для увеличения интенсивности водоотведения, в дополнение к эжекторным иглофильтрам, были задействованы две лёгкие иглофильтровые установки ЛИУ-5, включающие в себя 122 иглофильтра, находящихся в контуре эжекторной установки. Суммарный дебет при работе всех установок составил более 140 куб.м/ч, при этом снижение уровня не превышало 3 м. После этого, было принято решение - для уточнения гидрогеологической обстановки, пробурить разведочно-эксплуатационную скважину, которая вскрыла водоносный горизонт большой мощности, относящийся к аллювиальным отложениям и подстилаемый юрскими водоупорными супесями на глубине 25 м. Понижения уровня залегания подземных вод до проектных отметок удалось достичь только после строительства шести дополнительных водопонизительных скважин. Общий дебет водопонизительных установок составил 420 куб.м/ч, вместо проектных 16.3 куб.м/ч. При этом, затраты на строительство выросли почти в два раза, а сдача объекта в эксплуатацию была перенесена на шесть месяцев.

Данные примеры показывают, что при разработке проекта строительного водопонижения, для обоснованного выбора схем расположения, конструкций и глубин заложения водопонизительных устройств, необходимо получение конкретных данных о геологической и гидрогеологической обстановке на защищаемом объекте.
Объём и состав изыскательских работ находятся в прямой зависимости от степени изученности района, этапа проектирования и типа строительства.

По степени изученности, районы проведения работ подразделяются на изученные детально, только геологически и полностью неизученные. В случае проведения водопонизительных мероприятий в неизученных районах (например, при строительстве трубопроводов на удалённых и труднодоступных территориях), проводить изыскания необходимо комплексно, т.е. с изучением как геолого-литологических, так и гидрогеологических условий.

Геолого-литологические изыскания проводятся с целью определения тектонического строения района, разновидностей грунтов, развитых на данной территории, условий их залегания, прочностных свойств, степени пригодности для бурения, трещиноватости и т.д.

При осуществлении изыскательских работ в районах в геологическом плане изученных, возникает необходимость в проведении только гидрогеологических исследований. При этом, данные исследования проводятся с той же целью, что и при комплексных изыскательских работах на неизученных, вновь осваиваемых территориях. В районах, изученных в геологическом и гидрогеологическом плане, можно ограничиться проведением только дополнительных исследований для изучения вопросов, не вошедших в предыдущие исследования.
Кроме степени изученности района проведения водопонизительных работ, содержание и состав изысканий в значительной мере определяются характером возводимого сооружения и размером подлежащей осушению территории. Естественно, что при значительных размерах объекта строительства объем изыскательских работ увеличивается. Кроме того, состав изысканий также зависит от наличия поверхностных водотоков и водоёмов вблизи осушаемых строительных площадок. Ещё одним фактором, влияющим на программу гидрогеологических изысканий, является порядок производства строительных работ и размещение строительного оборудования на площадке.