Строительство вблизи рек, водохранилищ и других водоемов требует особого подхода к организации котлована. На береговых склонах одновременно действуют несколько факторов: высокий уровень подземных вод и, в зависимости от гидрогеологических условий, возможная фильтрационная связь с водоемом, сложный рельеф и повышенная вероятность потери устойчивости грунтов. Поэтому обычной откачки воды из уже разработанного котлована может быть недостаточно.
Грамотно организованное водопонижение строительных котлованов должно учитывать не только объем поступающей воды, но и направление фильтрационных потоков, характеристики грунтов, глубину выемки и устойчивость прилегающего склона.
Почему береговой склон усложняет водопонижение
На равнинной площадке условия движения подземных вод, как правило, проще для расчетной оценки по результатам инженерно-геологических и гидрогеологических исследований. На береговом склоне ситуация сложнее. Перепад отметок и уклон поверхности могут влиять на направление и градиент фильтрационного потока, а водоем может быть гидравлически связан с водоносным горизонтом и влиять на направление и интенсивность фильтрационного потока.
При разработке котлована изменяется естественное напряженное состояние грунтового массива. Одновременно понижение уровня подземных вод сопровождается изменением порового давления в грунте. Если водопонижение выполняется слишком интенсивно или без учета геологических условий, возможны:
- размыв и оплывание откосов;
- вынос мелких частиц грунта фильтрационным потоком;
- локальные просадки поверхности;
- снижение устойчивости берегового склона;
- изменение направления фильтрационных потоков и перераспределение притока воды в котлован.
Особое внимание необходимо уделять песчаным и супесчаным грунтам, в которых при определенных условиях возможно развитие суффозионных процессов. Поэтому задача водопонижения заключается не просто в удалении воды из выемки, а в контролируемом изменении гидрогеологического режима.
Какие данные необходимы для выбора технологии
До начала работ необходимо определить условия, в которых будет функционировать система водопонижения. Основой для расчета служат результаты инженерных изысканий и характеристики будущего котлована.
В первую очередь оцениваются глубина залегания подземных вод и характер их сезонных колебаний, коэффициент фильтрации грунтов, мощность водоносного горизонта и направление движения подземных вод. Дополнительно учитываются расстояние до водоема, отметки его уровня, глубина и размеры котлована, продолжительность строительных работ.
Отдельное внимание уделяется устойчивости самого склона. Если рядом расположены существующие здания, дороги, инженерные коммуникации или другие сооружения, необходимо оценить возможное влияние понижения уровня воды на окружающий массив.
Такой анализ позволяет определить требуемую производительность системы, глубину понижения и расположение водопонизительных элементов.
Применение иглофильтров на береговых объектах
Одним из распространенных решений является водопонижение грунтовых вод иглофильтрами. Иглофильтровая система может размещаться по периметру котлована или локально – с учетом гидрогеологических условий, направления фильтрационного потока и расчетной схемы водопонижения.
Главное преимущество такого подхода заключается в возможности перехватывать воду до ее поступления непосредственно в рабочую зону. При этом производительность насосного оборудования и количество иглофильтров должны определяться расчетом. Простое увеличение числа точек водоотбора не всегда приводит к улучшению результата: при неправильной схеме размещения часть воды может продолжать поступать под откосом или со стороны водоема.
При необходимости более глубокого понижения уровня подземных вод могут применяться вакуумные водопонизительные системы или водопонизительные скважины. Выбор технологии зависит от проницаемости грунтов и требуемой глубины осушения.
Как избежать потери устойчивости склона
Одним из важных требований к водопонижению на береговом склоне является контролируемое изменение уровня подземных вод с учетом расчетной устойчивости грунтового массива. Изменение порового давления при водопонижении влияет на напряженно-деформированное состояние грунтов и при неблагоприятных инженерно-геологических условиях может привести к дополнительным деформациям или снижению устойчивости откосов.
При сложных инженерно-геологических условиях режим водопонижения может задаваться поэтапно с контролем фактического снижения уровня подземных вод, контролируя фактическое снижение уровня воды. При сложной гидрогеологической обстановке могут использоваться пьезометры и другие средства наблюдения за уровнем грунтовых вод. Контроль деформаций откосов позволяет своевременно выявлять отклонения фактического поведения грунтового массива от расчетного.
В некоторых случаях водопонижение дополняется поверхностным водоотводом, перехватывающими дренами, противофильтрационными конструкциями или креплением откосов. Конкретный набор мероприятий определяется проектными решениями и инженерно-геологическими условиями.
Что важно учитывать при организации работ
Осушение котлована на береговом склоне следует рассматривать как комплексную инженерную задачу. Эффективная система должна одновременно обеспечивать требуемое снижение уровня воды, сохранять устойчивость грунтового массива и не создавать чрезмерного влияния на окружающую территорию.
Компания ООО «Инженерия» выполняет проектирование и работы по строительному водопонижению, а также производит оборудование для организации водопонизительных систем. Специалисты подбирают технологию с учетом характеристик конкретного объекта, требуемой глубины осушения и условий эксплуатации системы.
Грамотное проектирование позволяет обеспечить требуемый режим водопонижения и необходимые условия для безопасного выполнения работ в котловане, но и снизить риски размыва, деформаций и нарушения устойчивости берегового склона на протяжении всего периода строительства.
