Работы по искусственному водопонижению иглофильтровой способ

Водопонижение иглофильтрами: технология и устройство.

При проведении работ по понижению уровня грунтовых вод на 15-20 метров от поверхности в песчаных, песчано-глинистых и илистых грунтах применяют передвижные иглофильтровые установки.

При применении иглофильтровых установок достигается более высокая степень осушения, чем при использовании других технических средств. Это обеспечивается за счет непрерывного поддержания вакуума в широко разветвленной сети погруженных в осушаемый грунт и подключенных к всасывающему коллектору установки иглофильтров.

Содержание статьи

Устройство иглофильтра

Установка иглофильтров в осушаемый грунт осуществляется посредством размыва. При погружении к иглофильтру подсоединяют надфильтровую трубу, подключаемую к коллектору, который укладывают на осушаемом участке. Коллектор подсоединяют к всасывающей стороне насоса иглофильтровой установки.

Устройство иглофильтра одной из таких установок включает в себя следующее.

Корпус иглофильтра 1 представляет собой трубу. На этой трубе, на равном расстоянии друг от друга, приварены три стальных прутика 2, необходимые для отделения фильтрационной ткани от глухих участков трубы. Трубу иглофильтра покрывают капроновой тканью 3, которую закрепляют проволочной спиралью 4. Капроновую ткань в виде ленты навивают таким образом, чтобы вновь наматываемый виток перекрывал предыдущий на 15-20 миллиметров.

С обоих концов трубы ставят металлические колпачки 5 и резиновые прокладки 6. На верхний конец трубы навинчивают муфту 7, необходимую для наращивания труб, подсоединяемых к коллектору установки. К нижнему концу трубы посредством резьбы крепят коронку, состоящую из режущего наконечника иглофильтра 8, обрезиненного деревянного шарика 9 и штифта 10.

При погружении иглофильтрав грунт под напором нагнетаемой в него струи воды шарик 9 прижимается к штифту 10, не препятствуя движению воды к режущему наконечнику иглофильтра.

После погружения иглофильтра в грунт установка переключается на откачивание воды. Под действием вакуума, создаваемого при этом, шарик 9 присасывается к своему гнезду, исключая возможность поступления грунтовой воды в иглофильтр через его наконечник.

Режущий наконечник облегчает пересечение прослоек глин и глинистых песков.

Отсасываемая вода через капроновую фильтрационную сетку и отверстия в трубе иглофильтра поступает в коллектор установки.

Существуют и более простые конструкции. На трубу 1 с предварительно просверленными отверстиями и приваренными шестью продольными стальными прутиками 2 на токарном станке навивают нержавеющую проволоку 3 с зазором между витками 0,1 мм.

Такие иглофильтры в два раза дешевле предыдущих. Существуют и другие конструкции, но они принципиально не отличаются от описанных выше.

Технология работы иглофильтрами

Эффективность работы иглофильтрами зависит не только от их конструкции, но и от принятого расстояния между иглофильтрами и величины их заглубления.

В зависимости от размера и конфигурации участка иглофильтры размещают в один или два ряда. Иглофильтры, установленные в два ряда, могут быть соединены между собой одним или несколькими рядами иглофильтров, перпендикулярно к ним расположенными.

На земляных работах, связанным с укладкой различного рода трубопроводов, при ширине траншеи до 3-4 м иглофильтры размещают в один ряд. При этом иглофильтры устанавливают с одной стороны траншеи, ближе к её борту.

Двухрядное расположение применяется для траншей, котлованов под фундаменты при ширине участка не более 30-40 метров и грунтах с хорошей водоотдачей. Глубину понижения определяют высотой всасывания применяемых насосных установок.

Установка иглофильтра осуществляется погружением его в скважину, размываемую струей воды, выходящей из наконечника иглофильтра. Иглофильтр собирают и соединяют при помощи рукава к напорной стороне насоса. Затем к верхнему концу иглофильтра привязывают веревку, которой поднимают и устанавливают его в вертикальное положение.

Во время погружения иглофильтр поворачивают на небольшой угол при помощи хомута с двумя длинными ручками.

Для облегчения выноса размытого грунта из скважины по мере опускания иглофильтра через каждые 1,5 — 2 метра погружение приостанавливают на 20-30 секунд, не меняя напор подаваемой воды.

После погружения на соответствующую глубину продолжают промывку скважины в течении 1-2 минут, при этом напор воды не изменяют. Затем, сведя к минимуму подачу воды, иглофильтр равномерно и непрерывно обсыпают заранее приготовленным материалом.

Водопонизительная иглофильтровая установка.

Водопонизительная иглофильтровая установка (ПВУ) представляет собой дренажный центробежный насос, всасывающий трубопровод которого состоит из коллектора с присоединенными к нему иглофильтрами.

Поскольку в водонасыщенный грунт помещают большое число иглофильтров, насосная установка для эффективной откачки воды должна обеспечить поддержание достаточно высокого и устойчивого вакуума в разветвленной всасывающей линии.

Вместе с водой из грунта неизбежно засасывается ещё и воздух, для откачки которого предусмотрен входящий в установку вакуум-насос. Работоспособность установки в значительной мере зависит от эффективности удаления воздуха.

В общем случае схема работы водопонизительной установки выглядит следующим образом:

Засасываемая иглофильтрами 1 вода вместе с воздухом попадает в коллектор 2, присоединенный к камере всасывания 3. ИЗ этой камеры вода поступает в насос 4, затем в камеру распределения 5, а оттуда в напорный трубопровод для слива или забуривания вновь устанавливаемых иглофильтров.

Поступающий вместе с водой в камеру всасывания воздух откачивается вакуум-насосом 6 через воздушную камеру 7.

Вакуум-насос водокольцевого типа откачивает в бак 8 воздух вместе с водой, циркулирующей для охлаждения. Из бака воздух уходит в атмосферу, а вода проходит через змеевик, помещенный в камере всасывания, охлаждается и вновь засасывается вакуум-насосом.

На распределительной камере установлен манометр, на воздушной камере – мановакууметр. Воду заливают в вакуум-насос через воронку 9.

Установка ПВУ собрана на раме, поставленной на колесный ход. Несмотря на некоторую сложность, эта установка компактна, транспортабельна и проста в эксплуатации.

Эжекторные иглофильтры

Эжекторный иглофильтр применяется в случае невозможности организации водопонижения с помощью водопонижающей установки.

Установка с эжекторными иглофильтрами состоит из центробежного насоса 1, который подает воду в напорный трубопровод 2, к которому посредством резиновых шлангов 3 подключены эжекторные иглофильтры 4. Откачиваемая в это случае вода по лотку 5 поступает в циркуляционный бак 6.

Часть этой воды используется в качестве рабочей жидкости для эжекторного водоподъема, остальную часть, равную расходу воды, откачиваемой из грунта, отводят за пределы осушаемого участка. Если профиль участка исключает возможность самотечного стока, то для отводы воды устанавливается низконапорный центробежный насос 7.

Конструкция

Эжекторный иглофильтр состоит из наружной колонны труб 8 с иглофильтром 9 и устанавливаемого внутри колонны эжектора 10 с водоподъемными трубами 11.

Звенья колонны труб соединены муфтами, в которых имеются отверстия для подключения угольника водонапорного шланга. Эти отверстия в период погружения иглофильтра перекрываются цилиндрическим клапаном, размещенным в верхней части каждой муфты.

Внутри иглофильтра вварено седло 12, на которое опирается упорное кольцо эжектора. Для направления струи воды, размывающей грунт, к седлу приварен патрубок 13. В верхнем звене наружной колонны предусмотрен штуцер 14 для подсоединения колонны к напорной магистрали.

Для предотвращения утечки напорной воды и обеспечения надлежащей центровки эжектора и водоподъемных труб предусмотрено сальниковое устройство 15. Работа эжекторного иглофильтра протекает таким же образом, как и водоструйного насоса. Его наличие предотвращает вынос печка.

При установке эжектора с водоподъемными трубами в колонну наружных труб следует проследить за достаточной плотностью прилегания упорного кольца эжектора к седлу иглофильтра и затяжки сальникового уплотнения на выходе водоподъемных труб.

Очень важно, чтобы не засорялось сопло насадка. Прочистку сопла производят путем опускания в водоподъемные трубы металлического прута.

Основным достоинством этого типа оборудования является высокая степень осушения. Применение эжекторов позволяет достичь хорошего осушения грунтов с низкой водоотдачей с водоупором, что с большим трудом достигается при других способах осушения.

К недостаткам следует отнести: сложность и громозкость, трудность монтажа, и самое главное, крайне низкий к.п.д.

Видео про водопонижение

Применение иглофильтровых установок на строительстве гидротехнических сооружений при устройстве фундаментов глубокого заложения, траншей для укладки различных подземных трубопроводов, открытых водосборников на угольных карьерах, обводных песков в почве горных выработок ускоряет производство осушительных работ.

Источник

Особенности строительного водопонижения иглофильтрами

Водопонижение – это временное снижение обычного уровня подземных вод с целью проведения строительных или ремонтных работ. Если грунтовые воды прибывают медленно, то при проведении земляных работ используется метод открытого водоотлива. Если же приток существенный, то необходимо использовать именно методологию водопонижения.

Когда необходимо водопонижение?

Без водопонижения не обойтись в случае, когда уровень грунтовых вод не позволяет технике работать в нормально режиме, и подобное положение дел может стать причиной аварийной ситуации. Это может произойти:

• на строительном объекте во время проведения работ по капитальному строительству;
• при организации ремонта инженерных коммуникаций;
• во время замены инженерных сетей при аварии.

Если глубина водопонижения ограничена 5 метрами, то для этих целей используются иглофильтровые установки, если выше, то система монтируется в несколько ярусов. Ну а если глубина увеличивается до 20 метров, то в ход идут эжекторные установки. В случае, если глубина превышает предельные 20 м, то используются глубинные насосы. Мы используем именно строительное водопонижение иглофильтрами, а потому расскажем далее об этом методе более подробно.

Особенности использования иглофильтров

Современное водопонижение иглофильтрами подразумевает уменьшение количества грунтовых вод и снижение их уровня за счет создания сети скважин, в которых располагаются трубчатые приемники воды (они и именуются иглофильтрами). Конструкционно они соединены с коллекторами, насосами и трубопроводами.

Каждый иглофильтр имеет диаметр приблизительно 50 мм, а его длина ограничивается 8,5 м. На его окончании размещают фильтрационное звено. Для проведения подобных работ используются автономные дизельные установки с пониженным уровнем шума, модель : ВВА РТ 90 НА ( производство Голландия), производительность их работы – 90 кубических метров в час. Они рассчитаны на сотню иглофильтров, которые располагаются на расстоянии 1 метра друг от друга.

Для того, чтобы снизить уровень грунтовых вод с помощью иглофильтров, необходимо:

1. установить сеть иглофильтров в грунт (для этого используется гидравлический способ);
2. эта сеть подсоединяется к коллектору, который предназначен для всасывания воды;
3. коллектор подсоединяется с помощью шлангов к всасывающему насосу (или насосам).

Важное правило: все соединения должны быть абсолютно герметичные, только тогда работы могут быть выполнены качественно. Водопонижение грунтовых вод происходит под действием создаваемого вакуума, в результате воздействия которого формируется депрессионная воронка, и мешающая производству строительные и аварийных работ жидкость на время отступает.

Условия проведения водопонижения

Чем больше длится откачка воды, тем больше по площади становится депрессионная воронка. В случае, если интенсивность откачки остается постоянной, то со временем наступает стабилизация, при которой не происходит дальнейшего роста депрессионной воронки. Однако сразу после отключения насоса уровень воды практически мгновенно вернется к естественному уровню.

Если траншея относительная узкая (до 4,5 м), то иглофильтры монтируются с одной стороны, если шире, то с двух сторон. Если речь идет о котлованах, то иглофильтры располагаются по периметру.

Для искусственного понижения уровня грунтовых вод до 5 метров используют иглофильтровые установки, при необходимости понижения УГВ на глубину более 5 метров можно использовать те же установки, но смонтированные в несколько ярусов. В этом случае на начальном этапе монтируется и вводится в работу верхний ярус иглофильтров, под его защитой разрабатывают верхний уступ котлована и монтируется, на предварительно спланированной берме нижний ярус иглофильтров. После ввода в эксплуатацию нижнего яруса иглофильтров, верхний ярус можно отключить и демонтировать. Но на практике, иногда, при наличии водоупорных прослоек между двумя ярусами иглофильтров или при больших расстояниях (по горизонтали) между иглофильтрами, смонтированными на разных ярусах, одновременно работают иглофильтры на двух ярусах.

Если одного насоса будет недостаточно (то есть наблюдается небольшое понижение уровня грунтовых вод из-за большой величины их притока), то необходимо добавить еще один или несколько, исходя из того, какая длина коллектора может быть обслужена одним насосом. Главное, чтобы депрессионная воронка по чуть-чуть развивалась (не слишком стремительно), а грунты находились в осушенном состоянии, пока будут проводиться строительные, ремонтные или восстановительные работы.

Открытый водоотлив

Открытый водоотлив предусматривает откачку грунтовых вод непосредственно из траншей и котлованов. Внутри котлована устраивают канавы с уклоном, по которым грунтовые воды, просачивающиеся в котлован через откосы и дно котлована, попадают в зумпфы и из них откачиваются насосным оборудованием и отводятся за пределы разрабатываемого котлована. Вместимость зумпфа принимается больше, чем приток воды, попадающей в него за 5 минут. Количество зумпфов зависит от расчетного притока воды к котловану и производительности насосного оборудования. Открытый водоотлив довольно простой и действенный способ осушения котлованов и траншей, однако при открытом водоотливе возможно размягчение и размыв грунтов в основании котлованов и траншей, так же стенки котлованов требуют дополнительного крепления, т.к. вода их сильно ослабляет. Чтобы снизить уровень грунтовых вод и избежать просачивание воды в котлован через откосы и дно котлована применяют различные способы исскуственного понижения уровня грунтовых вод при помощи трубчатых колодцев, различных систем дренажа, скважин, иглофильтров.

Эжекторные иглофильтровые установки

Эжекторные иглофильтровые установки понижают уровень грунтовых вод, отбирая воду из скважин с установленными в них иглофильтрами, которые оборудованы эжекторными водоподъемниками, работающими по принципу устройства, в котором энергия движения одной среды, перемещающейся с высокой скоростью, передается другой среде. Получается принцип работы водоструйного насоса, в котором струя воды, движущаяся с большой скоростью, подхватывает с собой некоторое количество воды с нижнего уровня и поднимает его на более высокий уровень. При устройстве строительного водопонижения при помощи эжекторных иглофильтров их монтаж осуществляется аналогично обычным иглофильтрам при помощи гидрозамыва или при помощи предварительно пробуренных скважин, в которые монтируются эжекторные иглофильтры.

Глубинное водопонижение

Глубинное водопонижение применяется когда надо произвести водопонижение грунтов при глубине залегания более 20 метров. Этот способ основан на понижении уровня подземных вод при помощи глубинных центробежных насосов, которые монтируются в предварительно пробуренные скважины. В пробуренные скважины помещают специальные фильтры трубчатого типа на уровень водоносного горизонта, при этом корпус фильтра находится в постоянном контакте с окружающим его грунтом. Во время работы глубинного насоса происходит откачка воды из скважины и образуется депрессионная воронка, внутри полости которой грунты в по большей части осушаются. В заключении приходим к выводу что водопонижение уровня грунтовых вод в строительстве можно выполнять различными методами, в зависимости от поставленной задачи, геологических и внешних условий.

1 – депрессионная кривая; 2 – УГВ; 3 – контур котлована; 4 – иглофильтры

Источник