Курсовая работа 2: Осушение строительного котлована

Введение

Технология строительного производства на вновь строящихся или реконструируемых объектах при выполнении земляных работ, подготовке оснований и монтаже фундаментов в определенных гидрогеологических условиях следует предусматривать производство работ по искусственному понижению уровня грунтовых вод (УГВ).

Этот комплекс вспомогательных работ должен исключать нарушение природных свойств грунтов в основаниях возводимых сооружений и обеспечивать устойчивость откосов устраиваемых в земляной выемке.

В соответствии с индивидуальным заданием необходимо выполнить гидравлический расчет осушения строительного котлована для схемы указанной на рисунке 1. В данной курсовой работе мы рассматриваем котлован с глубиной равной 3,9 м, с шириной равной 100 м и длиной 95 м. Нам необходимо выполнить фильтрационный расчет, расчет водосборной системы, расчет насосной установки и расчет ливневого коллектора.

1. Исходные данные

Таблица 1 – Исходные данные

2. Выбор способа водопонижения

В соответствии с п.2.1 [5] на вновь строящихся или реконструируемых объектах, следует предусматривать производство работ по искусственному понижению уровня подземных вод (водопонижению).

Согласно указаниям источника [6] и для сложившейся конкретной ситуации (в частности, для так называемого «совершенного котлована») принимаем открытый водоотлив. Основными элементами которого являются: канал для сбора и транспортирования фильтрационного потока внутри котлована, зумпф - аккумулирующая ёмкость для протекающей воды, насосная установка для удаления воды из котлована и приёмник, сбрасываемой из котлована воды.

Следует обратить особое внимание на непрерывность открытого водоотлива (дискретные работы насосной установки с отключением на ночное время недопустимо, т.к. это ведет к разжижению грунтов, которые потом приходиться удалять, заменяя их щебнем или бетоном).

Открытый водоотлив применяется при разработке неглубоких котлованов и незначительном притоке подземных вод в водонасыщеных 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.

3. Фильтрационный расчет

Согласно заданию имеется строительный котлован (L, B, Hк), который разработан в водоносном пласте. Глубина строительного котлована Hк = 3,9 м. Водопроницаемый грунт – мелкий песок с коэффициентом фильтрации = 3 .[1] Водоупором является слой глины.

3.1. Определение радиуса влияния

Радиус влияния зависит от рода грунта и определяется:

̶ по ряду зависимостей, например по формуле И. П. Кусакина,

(3.1)

где S – глубина откачки воды (глубина водоносного слоя), м;

– коэффициент фильтрации, м/с.

H – глубина строительного котлована, м;

- высота грунтовых вод, м.

3.2 Построение кривой депрессии

Производятся следующие вычисления:

а) определение вспомогательной величины h;

, м, (3.3)

где m - заложение откоса строительного котлована, задается в зависимости от грунта, приводится в [11]. По моему заданию я взяла m = 3, т.к. у меня мелкий песок.

= 1,23 м.

б) определяется высота зоны высачивания ;

, м, (3.4)

где Т - расстояние между дном котлована и водоупором, м.

Т = h_в.у. – H_к., м, (3.5)

Т = 13,0 – 3,9= 9,1 м,

.

в) кривая депрессии строится по формуле для сориентированного по координатным осям чертежа:

, м² , (3.6)

где y - вертикальная координата кривой депрессии, м;

x - горизонтальная координата кривой депрессии, м;

H₁ - расстояние между УГВ и уровнем водоупора, м;

H₂ - расстояние между точкой высачивания и уровнем водоупора, м.

, м, (3.7)

H₁ = 13 – 1,8 = 11,2 м;

H₂ = T + , м; (3.8)

H₂ = 9,1 + 0,74 = 9,84 м;

= 125,44 –0,82 x, м.

Вычисления сводятся в таблицу 2.

Таблица 2 – Определение координат кривой депрессии.

По данным таблицы строится кривая депрессии (рис 2).

Рисунок 2. Кривая депрессии.

3.3 Определение притока воды Q_пр. в котлован

а) определяется величина расхода фильтрационных вод на 1 погонный метр периметра дна котлована – удельный фильтрационный расход q по уравнению Дюпюи [1]:

q = , м² / c, (3.9)

где – расстояние между сечениями 1-1 и 2-2 с глубинами соответственно H₁ и H₂.

= R , м; (3.10)

,

Определяется полный расход фильтрационных вод:

= , (3.11)

где – фронт сбора фильтрационных вод, т.е. периметра дна котлована.

б) вычисляется расход инфильтрационных (ливневых) вод, притекающий в котлован. Учитывая сведения СП 131.13 330.2012 «Строительная климатология» , в расчетах можно условно принять Q_инф = 5Q_ф.

= 0,028 ,

в) общий расход, притекающий, определяется суммой расходов фильтрационных и инфильтрационных вод:

, , (3.12)

.