Применение в проекте водопонижения должно решать следующие задачи:
— предотвращение поступления подземных вод в подземные выработки: котлованы, траншеи, штольни и др.;
— предупреждение прорывов подземных вод или выпора водоупорных слоев грунта в днище котлованов в случаях наличия в водовмещающих грунтах напорных водоносных горизонтов;
— предотвращение неблагоприятного изменения природных гидрогеологических условий и свойств грунтов и развития опасных процессов в грунтовой толще;
— организацию отвода поверхностных и каптированных вод к местам сброса;
— обеспечение стабильности экологических условий окружающей среды с сохранением водного баланса на участке строительства;
— обеспечение техники безопасности выполняемых работ.
При проектировании водопонижения должны быть предусмотрены мероприятия против нарушения природных свойств грунтов, по предотвращению недопустимых осадок оснований близрасположенных зданий и сооружений и деформаций их конструкций в результате снижения уровня подземных вод.
Выбор способов водопонижения должен учитывать конструктивные особенности и размеры сооружения, особенности его подземной части, инженерно-геологические и гидрогеологические условия, размеры осушаемой площади, особенности производства общестроительных работ в защищаемом котловане, возможные изменения физико-механических свойств грунтов основания будущего сооружения, прогноз влияния водопонижения на осадки окружающей территории, продолжительность работ и др.
В зависимости от гидрогеологических условий, следует рассмотреть возможность комбинированного использования разных способов водопонижения, способствующего повышению эффективности их применения, в том числе: водоотлива, дренажа, иглофильтров (легких и эжекторных), водопонизительных скважин (вертикальных, горизонтальных, сквозных, лучевых), электроосмоса.
Водопонизительные работы должны быть взаимоувязаны с земляными и другими строительными работами в зоне действия водопонизительных систем по срокам и технологии производственных процессов, а также по условиям размещения технических средств.
Все строительные работы, которые ведутся с применением водопонижения, должны выполняться без перерывов и в минимальные сроки.
Способ открытого водоотлива является наиболее простым и дешевым, не требующим специального оборудования. Однако применение его ограничивается в случае невозможности предохранения от нарушения свойств грунтов в откосах и в основании котлована, невозможности обеспечения необходимого понижения уровня подземных вод, применения эффективных методов земляных и строительных работ.
Иглофильтровый способ следует применять в неслоистых грунтах, имеющих коэффициенты фильтрации от 1 до 50 м/сут. с использованием установок типа ЛИУ, позволяющих достичь понижения уровня подземных вод одной ступенью на глубину до 4 — 5 м от оси насоса.
Иглофильтровый способ при вакуумном водопонижении следует применять в слабопроницаемых грунтах с коэффициентом фильтрации от 0,1 до 2 м/сут. При применении установок вакуумного водопонижения типа УВВ и иглофильтров с обсыпкой возможная глубина понижения уровня грунтовых вод составляет 6 — 7 м.
При необходимой глубине водопонижения до 10 — 12 м следует применять эжекторные иглофильтры с обсыпкой.
Электроосмотический способ следует применять в слабопроницаемых грунтах с коэффициентами фильтрации менее 0,1 м/сут. Способ может быть применен для незасоленных грунтов при ширине котлована до 40 м.
Водопонизительные скважины применяют при глубоком понижении уровня подземных вод или для снятия напора подземных вод в грунтах с коэффициентом фильтрации более 2 м/сут.
Для предотвращения осадки окружающей территории вследствие возможного выноса мелких частиц грунта при откачке воды следует при установке фильтров в предварительно пробуренные скважины в дисперсных грунтах вокруг фильтровой части скважины устраивать обсыпку из отсортированного и промытого песчано-гравийного материала, который не должен содержать частиц диаметром менее 0,5 мм и более 7 мм.
Обсыпка обязательно должна устраиваться, если водоносные слои состоят из грунтов, в которых содержание частиц размером менее 0,5 мм составляет более 50 % по массе или если минимальный размер проходных отверстий фильтрового каркаса d превышает величину диаметра d50 грунта. Состав обсыпки необходимо подбирать из условия
5 ≤ D50/d50 ≤ 10,
где D50 — диаметр частиц, мельче которых в подбираемой обсыпке содержится 50 % и более частиц по массе;
d50 — диаметр частиц, мельче которых в грунте водоносного слоя или в наружном слое обсыпки содержится 50 % и более частиц.
Обсыпка выполняется однослойной и двухслойной. Однослойная песчано-гравийная обсыпка, как правило, устраивается после установки фильтра в скважине.
В мелкозернистых грунтах, когда требуется обсыпка, а также при напорных водах, когда устройство обсыпки в скважине затруднено, могут быть применены фильтры с гравийной обсыпкой, погружаемые в скважину вместе с каркасом.
Толщина одного слоя обсыпки δ устанавливается из следующих условий:
δ ≥ 30D80; δ ≥ 0,25D,
где D80 — размер частиц, мельче которых в обсыпке содержится 80 % и более частиц по массе;
D — наружный диаметр фильтра.
6.3.15. В связи с возможной осадкой грунтового массива в результате снижения уровня подземных вод, а также деформацией зданий и сооружений в зоне влияния водопонизительных работ необходимо проведение мониторинга в период ведения этих работ.
До начала водопонизительных работ необходимо обследование технического состояния зданий и сооружений, уточнение состояния существующих подземных коммуникаций.
При проектировании водопонижения необходимо руководствоваться требованиями СНиП 2.06.14-85, СНиП 2.06.15-85, СНиП 2.02.01-83*, МГСН 2.07-01.
Расчеты водопонижения следует производить для установившегося режима фильтрации во всех случаях, а для неустановившегося режима в период формирования депрессионной воронки — от начала откачки до установившегося режима.
Для условий неоднородного фильтрационного потока при сложном очертании контуров питания и водоприемного фронта расчет водопонизительных систем следует производить с использованием моделирования или других специальных методов.
При понижении уровня подземных вод более чем на 2 м, особенно в слабых глинистых грунтах, торфах и илах необходимо производить расчет ожидаемых дополнительных осадок зданий или территории в зоне развития депрессионной воронки (см. приложение Б).
При устройстве заглубленных в водоносный слой протяженных подземных сооружений возможен барражный эффект. В этом случае необходимо предусмотреть мероприятия по устранению неблагоприятных последствий барражного эффекта (дренаж, противофильтрационные завесы и др.).