способ понижения уровня грунтовых вод вблизи зданий и сооружений

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.

Описание изобретения к патенту

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.