Дренажная скважина при грунтовых водах: руководство от профи по водопонижению

Понижение уровня подземных вод, является самым ответственным этапом любого строительного процесса, связанного с разработкой грунта. В некоторых регионах вода, вообще, подходит практически к самой поверхности, и производить водопонижение приходится не только на время строительства, но и на весь срок эксплуатации зданий.

Дренажная скважина при высоких грунтовых водах, в такой ситуации наиболее эффективна. Что представляет собой данный способ снижения УГВ, расскажет наша инструкция. А для наглядности, предлагаем посмотреть видео в этой статье.

Искусственное понижение уровня воды

В ситуациях, когда подземные воды залегают в пределах вертикальной разработки грунта, либо находятся совсем близко к подошве фундамента будущего строения, возникает острая необходимость в снижении их уровня.

Итак:

• Существует немало способов, позволяющих это сделать, и называют их одним общим термином: «водопонижение строительное». Некоторые методы могут использоваться в частном строительстве. Это различные способы, поверхностного дренирования: водоотводные каналы, трубный отвод воды, накопительные системы, которые можно сооружать, что называется, своими руками.
• Все они относятся к горизонтальным вариантам водоотвода. Но существуют и способы вертикального водопонижения, к которым относится, например, откачка воды глубинными иглофильтрами. Одним из наиболее действенных способов являются дренажные, а правильнее будет сказать, водопонизительные скважины, о которых и пойдёт речь в нашей статье.

Что происходит с грунтом при откачке воды

Использование горизонтальных и вертикальных способов понижения воды, даёт совершенно разный эффект. Если в первом случае, производится отвод влаги, самостоятельно выступившей из толщи грунта, и попавшей в дренажную систему, то во второй ситуации, она нередко откачивается принудительно, с помощью насосов.

Итак:

• Как такое вмешательство сказывается на структуре грунта, и влияет на гидрогеологическую обстановку участка в целом? Под воздействием силы всасывания, создающейся насосом, зеркало воды меняет свою форму. Теперь это не плоская поверхность, а вогнутая воронка, в эпицентре которой находится насос.

• Если скважин, а, соответственно, и насосов, несколько – воронки соединяются между собой, образуя единое депрессионное пространство. По мере откачивания воды, диаметр воронки и её глубина увеличиваются, но только до определённого предела.
• Площадь депрессионной поверхности стабилизируется лишь при постоянной интенсивности откачки. Стоит выключить насосы и УГВ восстановится, а воронка снова станет плоской.
• Понятно, что таким способом можно поддерживать необходимый уровень вод, а также снимать их избыточный напор – хоть в определённый отрезок времени, хоть постоянно. Так что, если депрессионная воронка не соприкасается с дном котлована, под землёй можно строить всё что угодно.

• Когда работы завершены, и все конструкции герметизированы, откачка может производиться и в меньшем объёме – только с целью снятия давления грунтовых вод. Это помогает избежать разрушений оснований сооружений, и возникновения напорных течей.
  Грунтовые воды, воздействующие на бетонные конструкции под напором, способны создать немало проблем – такой вариант развития событий вы видите на фото сверху (читайте также Защита фундамента от грунтовых вод: какая лучше).
• Совокупность нескольких устройств, используемых для снижения УГВ – а в данном случае это дренажные скважины, образует систему водопонижения. Чем масштабнее система, тем сильнее она влияет на состояние грунта – и не только в котловане, но и на прилегающей к нему территории.
• Самое опасное явление – это осадка пластов под собственным весом. При незначительном понижении УГВ, грунт осаживается равномерно, и особого влияния на построенные сооружения не оказывает. Глубокое понижение воды может спровоцировать значительные подвижки грунта, которые обязательно должны быть учтены в проекте.
• Крупномасштабное производство работ по водопонижению, обычно сопровождается проектом деформаций. Ведутся наблюдения за движением поверхности грунта, принимаются меры по обеспечению комфортной эксплуатации и сохранности подземных конструкций и сооружений.

• Чаще всего, водопонижающие скважины бурят ударно-канатным способом. Это может вызвать как уплотнение, так и разрыхление грунта и, как следствие, его осадку. По этой причине, бурить скважину вблизи существующего фундамента, ни в коем случае нельзя.
• Особенно опасно, когда в результате механического воздействия на грунт, вода начинает просачиваться через стенки котлована. Так можно спровоцировать суффозию – вынос фильтрационным потоком мельчайших частиц грунта на поверхность.
• Это явление быстро разрушает структуру грунта, и фундамент может глубоко осесть. Спасая строение, придётся наоборот, думать, как повысить уровень грунтовой воды. Так что, пытаясь самостоятельно выполнить вертикальное водопонижение на своём участке, не наживите себе проблем. Сначала сто раз отмерьте…

Когда этим занимаются специализированные организации, они действуют на основании разрешающей документации и результатов обследования фактического состояния эксплуатируемых сооружений и зданий. Любая технология производства водопонизительных работ нацелена на создание наиболее благоприятных условий, и высокой эффективности их выполнения.

Устройство водопонизительных скважин

Скважины, осуществляющие функции понижения уровня воды – это довольно сложные гидротехнические сооружения. Причём, конструктивно они могут быть разными.

Есть скважины открытого типа; есть герметичные, или как их ещё называют, вакуумные – а ещё водопоглотительные, самоизливающиеся и сквозные. Каковы их отличительные особенности, и какому варианту отдаётся предпочтение в том, или другом случае? Об этом вы узнаете далее.

Самоизливающиеся и поглотительные скважины

Отличительной особенностью самоизливающихся скважин является тот факт, что воду из них откачивать насосом не требуется.

Раз нет насоса, значит и цена водопонизительного сооружения ниже. Оно устроено так, что вода сама поднимается к устью, и выливается на поверхность.

Так в чём же смысл, и куда девается вода:

• Самым важным критерием для выбора данного типа скважины, является рельеф местности. Необходимо, чтобы ландшафт позволял воде, вытекающей из водозаборного устья, самотёком изливаться на отметку, находящуюся ниже требуемого понижения УГВ.
• Поэтому, самоизливающиеся скважины могут быть не только вертикальными, но и наклонными, и даже горизонтальными – если располагаются на природном откосе. Их бурят не только на поверхности земли, но и в подземной выработке, например: на дне котлована. Такое сооружение – это отличный способ снятия напора вод.
• Оно так же может быть обустроено в качестве резервного варианта, наряду со скважиной, оборудованной насосом – на случай аварийной ситуации. Именно по этой причине, на крупных строительных объектах обычно одновременно используют несколько способов водопонижения – например: иглофильтры, и два вида понижающих скважин.

• Резервная скважина обязательно должна поддерживаться в рабочем состоянии, так как при длительном простое, её приходится прокачивать с помощью струйного насоса, называемого эрлифтом. Чтобы была возможность снять напор, водоприёмная часть самоизливающейся скважины должна быть заглублена в наиболее обильную зону водоносного горизонта.
• Такая скважина гораздо эффективнее многих дренажных систем, и нередко оказывается ещё и более дешёвым вариантом. Поэтому, для излива необходимого объёма воды, на одном объекте нередко бурят целую систему радиальных скважин. Вода из них может с помощью насосов отводиться в лучевой водозабор. Что это такое?
• Это центральный накопительный резервуар, откуда вода может использоваться как на нужды строительства, так и перераспределяться посредством водопоглотительных колодцев в другие водоносные горизонты. Вода из одного горизонта в другой, может сбрасываться и напрямую.
• Если водоносный пласт, в котором нужно понизить УГВ, имеет достаточный размер и хорошо отдаёт воду, поглощающая скважина может быть пробурена прямо в нём – до глубины следующего водоносного слоя.

То есть, при бурении нарушается целостность водоупорного слоя и сквозь отверстие вода может легко попасть в следующий водоносный пласт. Таким образом, нижележащий горизонт поглотит воду из слоя, расположенного выше.

Открытые и герметичные скважины

Скважины открытого типа проектируются в тех случаях, когда нужно понизить УГВ не менее чем на четыре метра. Если высота понижения должна быть меньше, то использование такого сооружения должно быть обосновано экономически.

Производительность такой скважины может обеспечить только водоносный слой достаточной толщины:

• Что касается производительности насоса, то она подбирается, исходя из степени насыщенности грунта и необходимого уровня водопонижения. Откачка воды может осуществляться как погружным насосом винтовой или центробежной конструкции, так и с помощью поверхностного дизельного агрегата, один из которых вы видите на фото.

• Как же осуществляется контроль над скважиной? Его обеспечивают приборы, называемые пьезометрами.
  Один устанавливают внутри фильтровальной колонны, а другой – в затрубном пространстве. Они дают возможность отслеживать пьезометрический уровень воды внутри колонны, и в грунте. Если уровень резко снижается, задвижку напорного трубопровода закрывают, а насос отключают.
• Отличительной особенностью вакуумной скважины является герметично закрытое устье с погружным насосом. В них тоже установлены насосы, только не водяные, а вакуумные, с помощью которых производится откачка воздуха. Такой способ водопонижения применяется в слабых грунтах – например: мелкозернистых песках.
• Бурят вакуумные скважины, когда понижать УГВ на большую глубину не требуется – в среднем, это 3-4м. Понижение давления воздуха – вот то, что в данном случае обеспечивает снижение уровня воды.
• Для нормального функционирования водопонизительной скважины любой конструкции, необходимы определённые условия. Это особенно касается сооружений работающих бесперебойно. К таким условиям можно отнести и способы бурения, и выполнение гравийных фильтров и обсыпки, и интенсивность откачки.

Большинство работ имеет скрытый характер, поэтому исправить ошибку, допущенную в ходе работ – либо очень трудно, либо попросту невозможно. Поэтому, производить бурение, равно как и осуществлять надзор, должны специалисты.

Все скрытые работы сопровождаются соответствующим актом, а перед вводом в эксплуатацию – выполняются мероприятия по предотвращению заиливания скважины.