Процедура водопонижения может быть предварительной и параллельной, зависит это от времени проведения строительных работ.

Предварительное водопонижение производится до того, как начинаются строительные работы, а параллельное протекает одновременно со строительством. Конечно же, такое деление является условным. Например, при сооружении многоярусной водопонижающей установки, второй, третий и другие нижние ярусы являются предварительными, так как служат для снижения уровня грунтовых вод до определенной границы, и в то же время параллельными, так как могут использоваться и непосредственно в период проведения строительства.

Потребность в сооружении предварительного водопонижения зависит от особенностей гидрогеологических условий местности, в которой производится застройка, а также от технических параметров защищаемого объекта.

Процедура предварительного водопонижения применяется только в тех случаях, когда на участке застройки имеются мощные водоносные горизонты. Тогда целью сооружения устройств предварительного осушения является снижение уровня грунтовых вод на величину, которая обеспечивает безопасность строительных работ, и гарантирует предотвращение прорыва плавунов и оплывания откосов.

Заниматься предварительным снижением напора в водоносных пластах, которые залегают ниже, чем располагается защищаемая выработка, а также принимают прямое участие в её обводнении, следует лишь тогда, когда существует гидравлическая взаимосвязь этих пластов с горизонтами, расположенными в зоне дренирования, или в случае существования высокой вероятности прорыва высоконапорных грунтовых вод в дно выработки. В такой ситуации предварительное водопонижение применяется с целью обеспечения устойчивости дна выработки.

И предварительное, и параллельное водопонижение происходит с применением разного водопонижающего оборудования – вертикального и горизонтального.

Чтобы защитить от воды открытые котлованы и выработки можно применять как горизонтальные, так и вертикальные устройства, а именно:

  • водопонижающие скважины;
  • горизонтальные дренирующие скважины;
  • иглофильтровые установки и многое другое.

Для того чтобы защитить подземные выработки (которые используются, например, при строительстве туннелей метро), зачастую применяются вертикальные дренирующие устройства:

  • разгрузочные, поглощающие и водопонижающие скважины;
  • сквозные и забивные фильтры;
  • иглофильтровые установки;
  • дренажные колодцы и т.д.

Способы водопонижения

На практике могут использоваться три способа водопонижения: подземный, комбинированный и поверхностный. Выбор конкретного способа зависит от природных особенностей участка застройки (в первую очередь от гидрогеологического и геологического строения), а также от сложности сооружения и способа его возведения.

Поверхностное водопонижение предусматривает закладывание оборудования с поверхности земли, при комбинированном – и с поверхности земли, и с подземных выработок, а при подземном – только из подземных выработок. В гражданском строительстве, а также в промышленности зачастую используется водопонижение поверхностным способом.

Водопонижение поверхностным способом осуществляется для защиты и открытых, и подземных выработок. Используются для этого такие устройства, как водопонижающие скважины, легкие иглофильтровые и эжекторные установки.

Особенности использования водопонижающих скважин зависят от водопроницаемости грунта, и мощности водоносных слоев. Опыт применения таких устройств показывает, что наиболее целесообразным является их применение в условиях безнапорного водоносного слоя, который имеет мощность не менее 10-5м, и коэффициент фильтрации не менее 1-3 м/сутки. В напорных же водоносных слоях коэффициент фильтрации может быть немного ниже, но в любом случае он не должен быть меньше 0,5 м/сутки.

Такой способ водопонижения позволяет снижать уровень грунтовых вод на большие глубины в довольно сложных природных условиях. Благодаря этой особенности уровень подземных вод может быть понижен быстро, и на большую глубину. Еще к преимуществам водопонижающих скважин относится их мобильность. Из недостатков таких устройств можно выделить потребность в большом количестве насосов, что несколько затрудняет возможность централизованного отведения вод от дренажных скважин.

Помимо скважин водопонижения глубокий дренаж можно осуществлять и с помощью эжекторных иглофильтровых установок. С их помощью можно понизить уровень грунтовых вод до отметки в 20 метров.

Главной особенностью эжекторной иглофильтровой установки является ее возможность глубинного вакуумирования водоносных пластов. Наибольший вакуум образовывается в фильтровом звене иглофильтра, и применяется для отвода воды от слабопроницаемых грунтов.

Выбор размера эжекторных колонн, расстояний между иглофильтрами, их количество в устройстве, а также тип насосного оборудования зависит от гидрогеологических параметров участка осушения, а также условий проведения строительных работ.

Область использования эжекторных установок ограничивается специфическими условиями, такими как близкое расположение водоупора ко дну выработки, многослойностью толщи водопроницаемых и водоупорных грунтов. В первой ситуации может помочь заглубление иглофильтра в водоупорный слой на глубину 50-70 см, что позволяет снизить зону вакуумирования. А во второй эффекта осушения можно достичь с помощью специальных эжекторных иглофильтров, которые оборудованы внешней фильтровой колонной (то есть вакуумных концентрических скважин).

Если есть необходимость сделать неглубокое водопонижение (около 4-5 метров), то используют легкие иглофильтровые установки. Их можно устанавливать и с поверхности земли, и с дна защищаемой выработки. Наиболее эффективным является работа легких иглофильтровых установок в песчаных грунтах, имеющих коэффициент фильтрации не менее 1, но не более 30 м в сутки. Такие установки являются мобильными, простыми в обращении и в то же время надежными.