Технологии строительного водопонижения

Суть метода строительного водопонижения заключается в том, что вследствие откачки грунтовых вод, поступающих в строительную выработку (котлован, траншею, подземный тоннель и т.п.), поверхность подземных вод принимает форму воронки с уклоном к месту водозабора (откачки). Похожий эффект достигается при строительстве дренажных систем и отводов безнапорных подземных вод. В случае напорного характера водоносных горизонтов воронкообразная впадина образуется на пьезометрической поверхности грунтовых вод. Пониженная (воронкообразная) поверхность пластовых вод называется депрессионной, а пространство между непониженной (первоначальной) и депрессионной (пониженной) поверхностью подземных вод называется депрессионной воронкой.

В процессе работ по водопонижению глубина и площадь распространения депрессионной воронки увеличиваются по мере производства водозабора (откачки). При постоянной производительности водопонизительных устройств, на определённом этапе откачки, развитие депрессионной воронки прекращается, и наступает период стабилизации (установившийся режим). В случае прекращения откачки, происходит восстановление первоначального (не пониженного) уровня поверхности подземных вод или пьезометрической поверхности (при производстве работ в напорных горизонтах).

Основной задачей строительного водопонижения является соответствующее развитие и поддержание на протяжении определённого периода депрессионной воронки в водоносных пластах, нарушаемых строительной выработкой и снятие избыточных напоров в подстилающих водоносных слоях ниже водоупора. Конечная же цель заключается в создании условий, когда депрессионные поверхности водных потоков в грунтах нигде не пересекаются с разрабатываемыми выработками, что обеспечивает возможность безопасного ведения земляных и строительных работ на защищаемом объекте. Снятие напоров в подстилаемых водоносных слоях, как правило, удаётся осуществить без нарушения геофизических и гидрогеологических свойств основания сооружения.

В период проведения строительного водопонижения используются временные водопонизительные устройства, однако, в ряде случаев, может быть задействовано оборудование, предназначенное для постоянного использования в процессе последующей эксплуатации строящегося здания. В этом случае системы водопонижения, наряду с соответствием технико-эксплуатационным условиям периода строительства, должны также соответствовать и проектным требованиям дальнейшей эксплуатации сооружения. Система включает в себя совокупность расположенных по определённой технологической схеме устройств, предназначенных для забора и отведения подземных и поверхностных вод в период строительства, а также планирование и проведение работ по их монтажу, вводу в эксплуатацию и обслуживанию в процессе работы.

Технология строительного водопонижения выбирается исходя из стоящих задач и гидрогеологических условий на объекте. Существующие на сегодняшний день технологические решения - открытый водоотлив, дренаж, бурение открытых или вакуумных скважин с установкой иглофильтровых или насосных систем. При этом, в зависимости от выбранного технологического метода, используются различные схемы расположения водопонизительного оборудования и отдельных устройств - линейные, кольцевые, неполнокольцевые, систематические, групповые или комбинированные.

Проведение водопонизительных мероприятий оказывает влияние на свойства грунтов и их поведение, как в самой выработке, так и близлежащих грунтовых массивах. Снижение уровня подземных вод приводит к возрастанию давления от собственного веса грунта и к возникновению дополнительных просадок на территории строительного объекта. Как правило, при относительно небольшом понижении уровней подземных вод, просадки грунта невелики, распределены достаточно равномерно и существенного влияния на условия строительства не оказывают. В случае глубокого понижения уровня подземных вод величина дополнительной просадки может оказаться значительной и должна быть учтена при составлении основного проекта строительства, кроме того, в период проведения работ необходимо следить за сдвигом поверхности земли, а также просадками фундаментов и деформациями сооружений.

В соответствии с соотношением расчётных и фактических деформаций, необходимо регулировать интенсивность и режимы водопонижения с целью обеспечения сохранности и нормальных условий эксплуатации зданий и сооружений в районе проведения работ. Бурение водопонизительных скважин ударным методом вызывает локальное уплотнение грунта, что может привести к возникновению дополнительных просадок фундаментов близко расположенных зданий. Поэтому, нежелательно расположение водопонизительных скважин поблизости от фундаментов соседних зданий и сооружений. В процессе работ, помимо уплотнения грунта, также возможно и его разрыхление с нарушением прочностных связей структуры. Особенно опасные изменения геофизических свойств грунта могут происходить, если не предпринимаются необходимые меры предосторожности в процессе открытого водоотлива для недопущения фильтрации через откосы выработки.

Для предотвращения данных нежелательных последствий в период работ по водопонижению, необходимо проведение комплекса защитных мероприятий, в соответствии с фактическим состоянием зданий и особенностям застройки на месте производства работ. С этой целью, до начала производства водопонизительных работ, должно быть организовано обследование технического состояния объектов, сооружений и зданий, расположенных в районе выполнения работ, а также уточнено место расположения подземных коммуникаций. Данное обследование проводится до составления проекта водопонижения, и направлено на получение сведений, необходимых для обеспечения сохранности всех зданий и сооружений.