Способ понижения уровня грунтовых вод вблизи зданий и сооружений

Авторы патента:

E02D19/10 - понижением уровня грунтовых вод

Изобретение относится к области строительства, а именно используется при сооружении подземных выработок вблизи существующих и строящихся зданий и сооружений на обводненных грунтах. Способ понижения грунтовых вод вблизи зданий и сооружений включает откачку грунтовой воды из основных скважин и/или из подземных выработок, формирование депрессионной поверхности грунтовой воды в массиве грунта с сопутствующим ему образованием неравномерных осадок надземных строений, наблюдения за осадками строений и положением депрессионной поверхности в процессе водопонижения через систему наблюдательных скважин. Новым в изобретении является то, что одновременно с откачкой грунтовой воды из основных скважин и/или из подземных выработок производят откачку грунтовой воды из дополнительных скважин, расположенных со стороны строения, противоположной наибольшим его осадкам. Технический результат заключается в обеспечении безопасности существующих и строящихся зданий и сооружений при выполнении вблизи них подземных строительных работ, связанных с водопонижением, а также в упрощении и снижении материалоемкости работ, исключении суффозии и предотвращении ослабления грунтов. 2 ил.

Изобретение относится к области строительства и используется при сооружении подземных выработок (транспортных и коммунальных тоннелей, объектов метрополитена и др.) вблизи существующих и строящихся зданий и сооружений на обводненных грунтах.

Известен способ понижения уровня грунтовых вод вблизи зданий и сооружений, который включает откачку грунтовой воды из водопонизительных скважин и/или из подземных выработок, формирование депрессионной поверхности грунтовой воды в массиве грунта, наблюдения за осадками строений. Для предотвращения возникающих неравномерных деформаций зданий и сооружений между основными водопонизительными скважинами, подземными выработками и строениями сооружают защитную шпунтовую стенку и/или производят долив воды под здание в местах наибольшего понижения депрессионной поверхности (ТСН 50-302-96, п. 4.3.18. Устройство фундаментов гражданских зданий и сооружений в С.-Петербурге и на территориях, административно подчиненных С.-Петербургу /Минстрой России. - С.-Петербург, 1997. - 96 с.).

Недостатком способа является сложность и материалоемкость работ, возможность проявления суффозии и ослабления грунтов в основании зданий и сооружений.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ понижения уровня грунтовых вод вблизи зданий и сооружений, включающий откачку грунтовой воды из скважин, формирование депрессионной поверхности грунтовой воды в массиве грунта, наблюдения за осадками строений и положением депрессионной поверхности в процессе водопонижения через систему смотровых колодцев. Изменением режима откачки воды из основных водопонизительных колодцев достигается заданное положение депрессионной поверхности, которое контролируется по положению уровня грунтовой воды в смотровых колодцах (Заявка N 58-33335. Способ регулирования уровня подземных вод. МКИ E 02 D 19/10 (JP). Кадзима кэнсэцу К.К. Япония. Опубл.: ТОККЕ КОХО, N 4-834, 19.07.83 г.) - прототип.

Недостаток способа состоит в невозможности его применения при водопонижении вблизи существующих и строящихся зданий и сооружений из-за опасности возникновения недопустимых неравномерных осадок грунтов оснований и повреждения строений.

Целью изобретения является обеспечение безопасности существующих и строящихся зданий и сооружений при выполнении вблизи них подземных строительных работ, связанных с водопонижением, упрощение и снижение материалоемкости работ, а также исключение суффозии и предотвращение ослабления грунтов оснований.

Цель достигается тем, что вблизи существующего надземного строения одновременно с откачкой грунтовой воды из основных скважин и/или из подземных выработок производят откачку грунтовой воды из дополнительных скважин. Сущность изобретения заключается в том, что дополнительные скважины расположены со стороны строения, противоположной наибольшим его осадкам.

На фиг. 1 представлена схема выполнения работ по водопонижению вблизи жилого здания сложной формы при проходке перегонного тоннеля метрополитена; на фиг. 2 - положение здания, подземных выработок, водопонизительных и наблюдательных скважин в плане.

Здание 1 построено на сжимаемых элювиальных грунтах 2, подстилаемых выклинивающимися скальными породами 3, с высоким начальным положением уровня грунтовых вод 4. Перегонный тоннель 5 метрополитена сооружается в подземной выработке 6 диаметром 6.0 м на глубине 26 м от поверхности и на расстоянии 22 м от края здания 1. При этом возникла необходимость осуществления понижения уровня грунтовых вод 4 путем откачки воды из основной водопонизительной скважины 7 глубиной 60 м таким образом, чтобы проходку подземной выработки 6 для тоннеля 5 вести насухо, с дополнительной откачкой воды непосредственно из лотка тоннеля 5. Наблюдения за осадками здания 1 осуществляют путем геометрического нивелирования по маркам 8. Для контроля за положением депрессионной поверхности пробуривают несколько наблюдательных скважин 9, оснащенных уровнемерами. При откачке воды из основной водопонизительной скважины 7 и из подземной выработки 6 для тоннеля 5 формируется депрессионная поверхность 10. При одновременной откачке воды из основной скважины 7, подземной выработки 6 и из дополнительной скважины 11 глубиной 35 м формируется новая депрессионная поверхность 12. Если производить откачку воды из подземной выработки 6 только на участках свободной фильтрации 13 без работы дополнительной скважины 11, формируется другая депрессионная поверхность 14. Образование депрессионных поверхностей 10, 12, 14 в сжимаемых грунтах сопровождается возникновением дополнительных неравномерных осадок здания 1.

Гидравлические расчеты (Абрамов С.К. Подземные дренажи в промышленном и городском строительстве. - М.: Стройиздат, 1973. - 280 с.) и расчеты осадок существующего здания 1 (Руководство по проектированию оснований зданий и сооружений. /НИИОСП им. Н.М.Герсеванова. - М.: Стройиздат, 1978. - 375 с.) показывают, что при водопонижении только из основной скважины 7 и из подземной выработки 6 опасная ситуация возникает на участке существующего здания, обозначенном на фиг. 1 точками (i) и (j), расстояние между которыми L_ij = 25 м. Осадки фундаментов в точке (i) S_i = 0.055 м, в точке (j) S_j = 0.013 м; относительная неравномерная осадка (

S/L) = (S_i-S_j)/L_ij= (0,055-0,013)/25 = 0,00168, что превышает предельно допустимое значение неравномерной осадки (

S/L)_u, равное 0.0015, поэтому возможно повреждение здания 1 при производстве работ по водопонижению.

Согласно предлагаемому способу водопонижение предусматривает управление депрессионной поверхностью 10 путем одновременной откачки воды как из основной 7, так и из дополнительной скважины 11 в таких пределах, чтобы она заняла положение, показанное на фиг. 1 позицией 12. Возникающие при этом осадки в точке (i) S_i = 0.056 м, в точке (j) S_j = 0.024 м; относительная неравномерная осадка уменьшается до величины (

S/L) = (S_i-S_j)/L_ij= (0,056-0,024)/25 = 0,00128, что меньше предельно допустимого значения (

S/L)_u= 0,0015, следовательно, обеспечивается надежность эксплуатации здания 1 при водопонижении.

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает безопасность существующих и строящихся зданий и сооружений при выполнении вблизи них подземных строительных работ, связанных с водопонижением, упрощает и снижает материалоемкость работ (в частности, за счет отказа от применения шпунтовых стенок), а также предотвращает ослабление грунтов оснований, поскольку здесь исключается возможность проявления суффозии.

Формула изобретения

Способ понижения уровня грунтовых вод вблизи зданий и сооружений, включающий откачку грунтовой воды из основных скважин и/или из подземных выработок, формирование депрессионной поверхности грунтовой воды в массиве грунта с сопутствующим ему образованием неравномерных осадок надземных строений, наблюдения за осадками строений и положением депрессионной поверхности в процессе водопонижения через систему наблюдательных скважин, отличающийся тем, что одновременно с откачкой грунтовой воды из основных скважин и/или из подземных выработок производят откачку грунтовой воды из дополнительных скважин, расположенных со стороны строения, противоположной наибольшим его осадкам.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

Изобретение относится к способам очистки шламонакопителей обогатительных фабрик от твердых включений

Способ понижения уровня грунтовых вод при строительстве и эксплуатации подземных сооружений и устройство для его осуществления // 2147645

Изобретение относится к области строительства и касается способа понижения уровня грунтовых вод при строительстве и эксплуатации подземных сооружений, расположенных ниже уровня грунтовых вод

Способ очистки подземных водосборников от шлама // 2131959

Изобретение относится к способам очистки водосборников в подземных условиях при отработке месторождений полезных ископаемых

Устройство для обезвоживания осадка // 2081970

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, в частности к шахтным отстойникам, где происходит осветление воды и обезвоживание образующегося осадка

Установка для водопонижения // 2035546

Изобретение относится к области строительства, в частности к откачке воды из шпунтового ограждения при сооружении опор мостов

Способ осушения тоннелей и устройство для его осуществления // 2032023

Изобретение относится к способам борьбы с последствиями аварийных ситуаций в тоннелях, в частности метрополитена

Способ строительства систем для совместного отведения дождевых и дренажных вод // 2024687

Изобретение относится к водоснабжению и канализации и может быть использовано при строительстве дождевой канализации преимущественно на застроенных территориях

Способ сооружения дренажной завесы // 2021426

Изобретение относится к строительству, в частности к возведению дренажной завесы в стесненных условиях при защите территорий, зданий и сооружений от подтопления грунтовыми водами

Способ изоляции вредных веществ в грунте // 2018571

Способ защиты от подтопления застроенной территории в условиях сложения ее неоднородными породами // 2018563

Система водоотлива глубоких карьеров // 2269652

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано для осушения глубоких карьеров, особенно при переходе на подземные работы в верхней части рудного тела

Способ чистки шахтных водосборников // 2349708

Изобретение относится к горной промышленности

Способ осушения трубкообразного месторождения полезных ископаемых // 2382144

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано преимущественно при осушении газосодержащего водоносного пласта в зоне трубкообразного полезного ископаемого после окончания его открытой разработки и перехода на подземную

Насос для осушения скважин посредством чередования циклов аспирации и выталкивания, работающий по пневматическому принципу // 2405891

Изобретение относится к системам и устройствам, предназначенным для проведения взрывных работ на уступах карьеров, шахт и при проведении строительных работ при удалении скопившейся воды из скважин

Система водоотлива горного предприятия // 2454568

Изобретение относится к водоотливным установкам с многоступенчатыми секционными насосными агрегатами и может найти применение на шахтах и рудниках при ведении горных работ одновременно на нескольких горизонтах

Шахтная водоотливная установка // 2472971

Изобретение относится к области осушения месторождений, а конкретно к области шахтного водоотлива

Способ осушения месторождения, например трубкообразного, полезных ископаемых при переходе от его открытой разработки к подземной // 2541341

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при осушении водоносного пласта в зоне трубкообразного полезного ископаемого, преимущественно рудного, при его карьерной разработке с последующим переходом к шахтной, с системой обрушения отработки верхней части рудного тела. Способ осушения месторождения, например трубкообразного, полезных ископаемых при переходе от его открытой разработки к подземной включает создание с помощью буровзрывных работ дренажной зоны в донной части карьера для регулируемого отвода поверхностных и подземных вод через восстающие дренажные скважины, гидравлически связанные с системой шахтного водоотлива, сооруженного до окончания разработки карьера. При работе карьерного водоотлива сооружают спиральный въезд с углом подъема спирали, большим угла подъема спирали бермы, и осуществляют задержку поверхностных вод путем возведения водосборных емкостей на бермах карьера снизу вверх. Технический результат состоит в повышении эффективности проведения работ по осушению на период перехода от открытой разработки к подземной разработке полезного ископаемого, снижении материалоемкости. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

Способ регулирования режима работы карьерной водоотливной установки // 2580329

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при управлении работой карьерных водоотливных установок. Способ регулирования режима работы карьерной водоотливной установки включает управление рабочими параметрами насосных агрегатов за счет изменения напорной характеристики трубопроводной сети. Регулирование режима работы осуществляют путем выпуска части расхода воды в окружающую атмосферу из дросселируемых отверстий в стенках нагнетательных трубопроводов, а также за счет изменения давления и перераспределения расхода воды в выпускных отверстиях по длине нагнетательных трубопроводов с помощью трубопроводной арматуры, регулирующей давление транзитного потока до себя. Технический результат состоит в увеличении производительности насосных агрегатов за счет сокращения расстояния транспортирования и высоты подъема части расхода карьерных вод, что позволяет расширить диапазон регулирования карьерной водоотливной установки. 1 ил.