Когда необходима и как осуществляется откачка воды из котлована?

Обустройство котлована один из важнейших этапов строительных работ по возведению дома, коммерческого или промышленного здания.

При высоком уровне залегания грунтовых вод, важно правильно выполнить их откачку из котлована.

Далее в статье предусмотрен правильный порядок действий и предварительные расчеты.

Что такое водоотлив?

Водоотлив из котлована представляет собой комплекс мероприятий, которые позволяют избавиться от скопления воды. При правильном выборе оборудования и методики выполнения работы сохраняется целостность стенок котлована, можно продолжить работы на стройплощадке.

Проблема скопления воды встречается практически на любых участках, из-за чего важно предусмотреть водоотлив на этапе планирования.

Это позволяет решать комплекс задач:

• спецтехника и рабочие не будут работать в воде ни на одном из этапов строительства;
• обеспечивается безопасность для людей и оборудования от обрушения стенок котлована;
• эффективность рабочего процесса увеличивается, так как не бывает простоев.

Если воду откачивать по мере необходимости, работы завершаются в установленные сроки. При этом не появляется дополнительная сложность и большие расходы при возобновлении строительства.

Зачем нужен дренаж?

Откачка воды из котлована позволяет не останавливать строительство, быстро осушить участок. Водоотлив обеспечивается при появлении следующих проблем:

Грунтовые воды	Их влиянию подвержен практически любой строительный объект. При близком залегании воды случается, что котлован полностью затопило и работы вынужденно остановлены.
Плохие погодные условия	Скопление воды может произойти из-за резкого потепления в холодный период или ливневых дождей летом. Мощная техника позволит быстро осушить котлован от воды, которая его заполняет, и спасти фундамент при его обустройстве.
Ошибки во время земляных работ	Перед началом строительства проводятся расчеты, выполняются комплексные изыскания на площадке. Это позволяет выявить возможные угрозы и предотвратить их. Если подготовительная работа не выполнена, возможно обнаружение воды.

Уровень грунтовых вод поднимается во время таяния снега. Это сказывается не только на завершенных объектах, но и во время обустройства котлована. Проблема усугубляется и при длительных осадках. Все это ухудшает несущую способность почвы несмотря на мероприятия по ее укреплению.

Данную ситуацию исправит своевременно организованный водоотлив. Необходимо специальное оборудование и предварительная подготовка. В этом случае на работу уходит немного времени. После этого можно продолжить возведение объекта.

Методики водопонижения

Водоотлив нужен для своевременного отведения талых, грунтовых и дождевых вод. Перед выполнением работ проводится предварительное исследование грунта и строительной площадки, подбирается подходящий метод откачки воды.

Учитываются следующие технические параметры:

• 

  схема, по которой выполняется выемка грунта;

• объем воды с учетом вместимости емкости;
• глубина отверстия для установки насосов;
• расчет количества поступающей воды в котлован;
• определение времени на откачку с сохранением параметров перемычек и откосов.

Технология осушения является сложным комплексом мер, требующим профессионального участия и привлечения оборудования. Необходимо учитывать особенности, характеристики почвы, конкретного котлована.

Применяются стандартные способы организации водоотлива:

1. Открытый водоотлив. Процесс выполняется напрямую из котлованов и траншей.
2. Закрытый. Откачка выполняется через технологические углубления или скважины, которые находятся за пределами котлована. Используются специальные фильтры для сбора водных масс.

В большинстве случаев используется открытый тип, но выбор зависит от конкретных условий на строительной площадке и качества грунта. Важно руководствоваться требованиями регламентов и строительных норм.

В процессе откачки воды ведется постоянное наблюдение за откосами и другими укрепляющими конструкции. Если появляются проблемные участки, проводится укрепление. На качество работы влияет состояние монтажных элементов и перемычек.

Такой тип водооткачки становится наиболее простым и распространенным решением. Он подходит в тех случаях, когда стенки и дно организованы из грунтов следующих типов:

• связных, имеющих включения песка и тонких прослоек;
• слоистых, где расход почвенных вод относится к среднему уровню;
• несвязный с плотным сложением, отличающихся достаточным сопротивлением вымыванию;
• водонепроницаемых плотного типа, в которых скапливаются дождевые и талые воды.

Это самый экономичный и простой способ. Процедура проводится на грунтах, которые сохраняют целостность основания выемки и устойчивость откосов.

При выборе открытого водоотлива используются конструкции:

Кавальеры	Это обваловка стенок оградительного типа, Которая выполняется с нагорной стороны или по периметру.
Нагорная канава	Закладывается, если наблюдается уклон на площадке. Система используется, если вода стекает в котлован с верхней точки участка.
Канавы, лотки, открытые дренажи	Элементы позволяют эффективно отводить влагу. Важно правильно рассчитать уклон. Учитываются требования регламентов и строительных норм.
Насосное оборудование	Используются стационарные системы или переносные компрессоры. Последние элементы используются, если требуется постоянная откачка воды.
Водосборные колодцы	Обеспечивается устройство зумпфы и приямки. Систему оборудуют на дне котлована, чтобы эффективно собирать грунтовые или талые воды.

При выборе открытой системы выполняются подробные расчеты. Их использование возможно, если крутизна склона траншеи составляет 75-90 градусов. При этом минимальный уклон составляет 2-3 см на каждый метр относительно горизонта.

Если для участка характерны несвязные грунты с низкой сопротивляемостью к вымыванию, могут разрушиться стенки котлована или траншей.

В данном случае предпочтительнее закрытые системы. Такой вариант очистки вод применяется при строительстве на рыхлых почвах.

Используются такие методики:

• иглофильтровый;
• вакуумный;
• электроосмос для расширения области действия иглофильтровых установок.

Система основана на эффективном понижении уровня воды с использованием искусственных средств. Это совершенный и эффективный, но и непростой в организации метод. Работа осуществляется путем перекачки воды через скважины, которые располагаются вдоль траншеи или вокруг котлована.

Расчет притока водных масс

Для водоотводной системы важно выполнить предварительные расчеты. Если они будут сделаны неправильно, эффективность водоотведения снижается. В результате котлован постепенно наполняется водой, а работы на участке останавливаются.

Определяется минимальная мощность насосов. Они должны успевать откачивать воду даже при появлении нестандартных ситуаций обильных и продолжительных осадков, прорыва плывуна, интенсивного таяния льда и снега.

Расчеты необходимы, чтобы правильно подобрать оптимальное оборудование, время на выполнение операции. Формулы предусмотрены для двух емкостей траншей и котлованов. Для упрощения расчета во внимание принимают вертикальные откосы.

Учитывается отношение ширине к длине:

• менее 1:10 для небольших емкостей;
• более 1:10 для широких котлованов разных форм, в том числе нестандартных.

Параметр равновеликого круга радиуса или r0 применяется, если емкость не имеет вытянутую форму. Для котлованов прямоугольной формы значение рассчитывается следующим образом:

r0 = ?'(L+B)/4, где:

• L представляет длину;
• B ширину в метрах.

B/L	0	0,2	0,4	0,6	0,8
?	1	1,12	1,16	1,18	1,18

При неправильной форме используют формулу:

r0 = ?F/?, где F представляет площадь котлована, выраженную в кв. метрах.

Для определения притока воды используют формулу текущего режима понижения уровня воды. Если выявлено несколько слоев почвы с разной водонепроницаемостью, нужно выявить средневзвешенное значение фильтрации:

kф = k1*h1+k2*h2++kn*hn/h1+h2++hn, где:

• k1 и далее представляют коэффициенты фильтрации для каждого слоя земли в метрах в сутки;
• показатели h представляют толщину слоев в метрах.

Чтобы выявить фактическую подачу воды на конкретной скважине, строят совмещенные характеристики скважины, трубопровода, насосной установки.

Учитываются следующие особенности:

1. Кривая bc характеризует насосную установку. Она строится с учетом того, что в напорном трубопроводе наблюдаются гидравлические потери.
2. По линии а-1 видно геодезическую высоту подачи. Она соответствует разнице между местом излива воды из трубопровода и статическим уровнем воды в конкретной скважине.
3. Линия а-2 обозначает место прохождения трубопровода;
4. Линия а-3 определяет скважину.
5. Линия а-4 означает совмещенную характеристику скважины и трубопровода. Для этого нужно прибавить к линии а-3 потери напора в трубопроводе от напорного патрубка до места сброса воды из трубопровода.

Во время строительства обычно используется вся система водопонизительных скважин. При этом общее снижение грунтовых вод зависит от общего дебита скважины.

Разновидности осушения строительных котлованов

Для грамотного осушения используется один из двух вариантов:

• предварительное;
• последующее.

Предварительное осушение заключается в водопонижении перед началом строительных работ. Данный способ позволяет предотвратить прорыв подземных плавунов. Он эффективен на водонасыщенных участках.

В результате улучшается общая устойчивость грунта, появляется дополнительная прочность во время его выемки.

Существует несколько методик для предварительного осушения:

• устройство поглощающих и разгрузочных скважин;
• организация дренажных колодцев и скважин;
• применение иглофильтров и эжекторных установок.

Последующее осушение может применяться вместе с предварительным или отдельно от него. Почвенная влага просачивается через дно и стенки котлована. После этого она поступает в зумпфы, которые представляют собой специальные водосборные канавы. Каждый такой элемент выполняется при глубине 2-5 метров. Его размеры составляют метр на метр или 1,5 х 1,5 м.

Схема и технология открытого водоотлива

Общая схема открытого водоотлива включает следующие элементы:

• 1 сниженная поверхность грунтовых вод;
• 2 напорный трубопровод;
• 3 изначальная поверхность грунтовых вод;
• 4 насос;
• 5 канава сборная;
• 6 приямок.

На схеме стрелки отображают направление движения воды.

При использовании открытого метода вода проникает через откосы и дно, после чего направляется по водосборным канавам, а затем попадает в приямки. После этого она откачивается при помощи насосов. Если грунт мелкозернистый, дополнительно загружается песчано-гравийная смесь. Она улучшает проводимость воды.

Применяются следующие типы центробежных насосов:

С	Используются при выборе открытой системы откачки воды. Они эффективны, если наблюдается сильное загрязнение воды.
К	Подходят при подготовительном отведении воды после разработки с помощью выемки грунта или гидромеханизмов.
МС	Секционные устройства подходят для работы с температурой до уровня 60 градусов. Они используются для питания эжекторной системы.
НД	Одноступенчатое оборудование оснащено рабочим колесом и разъемным корпусом в горизонтальном положении. Система подходит для работы с температурой до уровня 100 градусов.

Важно заранее запланировать использование насосов и подобрать наиболее эффективные из них. Учитываются особенности участка, качественные характеристики грунта.

Закрытый водоотлив

В случае низкой эффективности открытой откачки воды применяется искусственное водопонижение. Процесс выполняется благодаря непрерывной откачки. Процесс планируется до грунтовых работ.

Применяются такие методики:

• электроосмос;
• вакуумный;
• иглофильтровый.

Выбор способа зависит от конкретных условий работы. Учитываются параметры емкости, глубина, параметры оборудования.

В данном случае применяются иглофильтровые установки. Они выполняются из стальных труб с фильтрами, самовсасывающим вихревым насосом, коллектором для сбора воды. Трубы из стали погружаются в обводненный грунт по периметру отверстия. Иглофильтр включает трубу диаметром 40-50 см и фильтрующее звено.

На схеме отображаются следующие элементы:

• а) при одноярусном размещении иглофильтров;
• б) в случае двухъярусного расположения;
• в) для работы в траншее;
• г) при использовании фильтрующего звена.

Применяют следующие элементы:

• 1 насосы;
• 2 кольцевой коллектор;
• 3 депрессионную кривую;
• 4 фильтрующее звено;
• 5 фильтрационную сетку;
• 6 внутреннюю трубу;
• 7 наружную трубу;
• 8 кольцевой клапан;
• 9 гнездо клапана кольцевого;
• 10 ограничитель.

При включении шаровые клапаны поднимают вверх, после чего отверстие закрывается. Одновременно опускается клапан, который направляет воду в пространство между трубами.

Он основан на работе эжекторного оборудования, которое используется для работе на глубине 15-20 метров.

На схеме передается использование следующих элементов:

• а) вакуумной установки;
• б) принципа действия иглофильтра эжекторного;
• 1 центробежного насоса с низким давлением;
• 2 циркуляционного резервуара;
• 3 лотка сборного;
• 4 напорного насоса;
• 5 напорного рукава;
• 6 иглофильтра эжекторного;
• 7 напорной воды;
• 8 сопла;
• 9 всасываемой воды;
• 10 клапана обратного;
• 11 фильтровой сетки.

Технология связана с погружением фильтрового звена в гнут. Используется принцип легкого иглофильтра. При этом надфильтровое звено включает наружную и внутреннюю трубу со специальной насадкой.

После погружения почва размывается, под воздействием тяжести опускается труба. Затем до нужного уровня опускается внутренняя труба. Вода создает разрешение, подсасывается из рабочей трубы.

Он используется в грунтах с коэффициентом фильтрации до 0,05 м/сут. Вместе с иглофильтрами обеспечивается погружение трубы или стержня из стали на такую же глубину. Обеспечивается расстояние между элементами от 50 см до 1 метра. Иглофильтры подключают к катоду, трубы к аноду.

На схеме передается изображение элементов:

• 1 катода (иглофильтра);
• 2 анода (трубы);
• 3 коллектора;
• 4 токопровода.

Вода освобождается под действием тока. Затем она поступает к иглофильтрам. В зависимости от показателей мощности конкретной установки фильтрация увеличивается от 5 до 25 раз.

Расценки

Цена на откачку воды зависит от объема и сложности работ, количества задействованной техники. Во внимание принимаются условия на конкретном объекте и необходимая скорость выполнения операции.

Для определения точной стоимости важно вызвать специалистов на объект. Они проводят исследование, подбирают оптимальный способ выполнения работ, уточняют предстоящие затраты.

Стоимость начинается от 1300 рублей за кубический метр. При этом учитывается тип насоса, удаленность объекта, проведение подготовительной работы, наличие нестандартных условий.

Все самое важное и полезное о котловане и его разработке найдете в этом разделе.

Заключение

Откачка воды из котлована относится к числу сложных процедур, требующих предварительного планирования и работы профессионалов. Необходимо правильно подобрать спецтехнику и насосы. Учитывается место проведения работы, мощность установок, сложность конкретных условий на объекте.