Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет

Кафедра гидравлики

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе

По теме: «Осушение строительного котлована»

Студент 3 курса

гр. 160 ____________________________ В. А. Терёхин

(подпись, дата)

Руководитель

доцент, к. т. н. ____________________________ М. И. Зонов

(подпись, дата)

Нижний Новгород - 2011

СОДЕРЖАНИЕ

Введение________________________________________________________

Техническое задание______________________________________________

1. Выбор способа водопотребления____________________________________

2. Фильтрационный расчёт___________________________________________

3. Расчёт водосборной системы_______________________________________

   1. Конструирование водосбора внутри котлована___________________

   2. Выбор конструкции зумпфа___________________________________

4. Расчёт насосной установки_________________________________________

   1. Расчет системы всасывающей и напорной сети_________________

   2. Подбор марки насоса_________________________________________

5. Расчёт ливневого коллектора_______________________________________

ВВЕДЕНИЕ

В технологии строительного производства по возведению зданий и сооружений при выполнении земляных работ, подготовке оснований и монтаже фундаментов в определенных гидрогеологических условиях большое внимание уделяется вспомогательным процессам по искусственному понижению уровня грунтовых вод.

Этот комплекс вспомогательных работ должен исключать нарушения природных свойств грунтов в основании возводимых сооружений и обеспечивать устойчивость устраиваемой земляной выемки.

Для защиты от поверхностных вод устраивают нагорные каналы или ливневую канализацию. Для защиты от высокого стояния уровня грунтовых вод строят открытые и закрытые системы осушения.

1. Выбор способа водопонижения

В соответствии с пунктом 2.1 СНиПа на вновь строящихся и реконструируемых объектах следует предусматривать производство работ по искусственному понижению уровня грунтовых вод (УГВ).

Согласно таблице 41.4(Справочник монтажника) в зависимости от притока подземных вод и вида грунта осушение котлована может быть осуществлено с применением открытого водоотлива, легких иглофильтровых установок (ЛИУ), буровых скважин с насосами, дренажных систем и др.

Открытый водоотлив

Применяется при разработке неглубоких котлованов и незначительном притоке подземных вод в водо-насыщенных скальных, обломочных или галечных грунтах. При открытом водоотливе широко применяются центробежные насосы. Открытый водоотлив организуют следующим способом. По периметру котлована устраивают дренажные канавки с уклоном 0,001…0,002 в сторону приямков, из которых по мере поступления вода откачивается с помощью насосов. По мере разработки котлована приямки постепенно заглубляются вместе с канавками. Для исключения нарушения природной структуры грунтов основания вода не должна покрывать дно котлована.

В мелкозернистых грунтах открытый водоотлив приводит к оплыванию откосов котлованов и траншей, к разрыхлению грунта в основаниях зданий и сооружений. Здесь целесообразно применить глубинное водопонижение уровня грунтовой воды.

Легкие иглофильтровые установки (ЛИУ)

Используют для глубинного водопонижения грунтовых вод на глубину 4-5м в песчаных грунтах. При этом способе водопонижения иглофильтры располагают по периметру котлована обычно с шагом 0,8…1,5м. Откачку воды из иглофильтров производят с помощью вихревого насоса через всасывающий коллектор. При этом вокруг каждого иглофильтра образуются депрессионные воронки, которые, соединяясь, и приводят к понижению уровня грунтовых вод в будущем котловане или траншее.

Для понижения УГВ свыше 5м применяют многоярусные легкие иглофильтровые установки, которые требуют, как правило, расширения котлована и увеличения земляных работ.

2. Фильтрационный расчёт и построение кривой депрессии

1. По заданию имеется строительный котлован (L×B×H), который разработан в водоносном пласте. Котлован необходимо защитить от заполнения фильтрационными и инфильтрационными водами, так как в направлении к нему происходит движение грунтовых вод по образованной кривой дипрессии (Рис. 2). Глубина строительного котлована H=2,0м.

2. Выясняем радиус влияния R – расстояние от котлована до места максимального УГВ, другими словами, радиус, где влияние котлована на УГВ прекращается. Определяется по данным инженерно-геологических изысканий, принимаем R=600м.

3. Водоупором или подстилающим слоем является глина. В расчете принимается нулевой уклон подстилающего слоя i=0.

4. Строится кривая депрессии АВ – линия свободной поверхности грунтовых вод. Расстояние между дном котлована и водоупором Т=0, так как котлован совершенный (Рис.2). Проводятся следующие вычисления[9]:

• определяется вспомогательная величина h:

, м (1)

где, m=1.5– заложение откоса строительного котлована принимается в зависимости от грунта[10];

Н - глубина строительного котлована, Н=2м;

R - расстояние от котлована до места максимального УГВ, R=600м, тогда

м

• определяется высота зоны высачивания:

, м (2)

где, Т = 0, расстояние между дном котлована и водоупором;

Н - глубина строительного котлована, Н=2м.

• кривая депрессии строится по формуле для сооринтируемого по координатным осям чертежа (Рис 2):

(3)

где, Н₁ =z_ув-z_ву=60,5-59=1,5м – расстояние между УГВ и уровнем водоупора;

Н₂ =Т+h_выс=0+0,01=0,01м – расстояние между точкой высачивания и уровнем водоупора.

y² = 2,25 – 0,00375*x

Расчет сводится в таблицу 1: для ряда задаваемых значений x определяется координата y.

Таблица 1 - Определение координат кривой депрессии.

x	75	150	225	300	375	450	525	600
y2	1,97	1,69	1,41	1,13	0,84	0,56	0,28	0,01
y	1,40	1,30	1,19	1,06	0,92	0,75	0,53	0,01

По результатам расчёта строится кривая депрессии (Рис.2)

Рисунок 2 – Кривая депрессии

5. Расчет притока воды в котлован.

• Определяется величина расхода фильтрационных вод на 1 погонный метр периметра дна котлована - удельный фильтрационный расход q по уравнению Дюпюи 4[11]:

, м²/c (4)

где, l- расстояние между сечениями 1-1 и 2-2 с глубинами соответственно H₁ и H₂, , м

к_ф - коэффициент пропорциональности, называемый коэффициентом фильтрации и имеющий размерность скорости, к_ф=0,0005787 м/с,

м

м²/с

• Для совершенного строительного котлована, разработанного в безнапорном водоносном горизонте, общий расход фильтрационных и инфильтрационных вод определяется [4;11]

, м³/с (5)

м³/с