Нормы по проектированию и производству работ по искусственному понижению уровня подземных вод при сооружении тоннелей и метрополитенов

3.1.3. Земляные выработки должны быть ограждены от поступления поверхностных вод.

Устройства, необходимые для отвода поверхностных вод, выполняются до начала земляных работ. При производстве земляных работ на косогоре в первую очередь устраиваются нагорные канавы.

3.1.4. Продольный уклон кюветов, отводящих воду, должен быть не менее 0,002. На болотах и речных поймах уклон допускается уменьшать до 0,001. Углы откосов кювета должны соответствовать категории грунта.

3.1.5. Сброс откачиваемой воды в водотоки или городские водостоки необходимо согласовывать с соответствующими организациями.

3.1.6. До начала производства работ по водопонижению маркшейдерской службой должны быть размечены на местности точки заложения водопонизительных и наблюдательных скважин, трассы всасывающих и напорных коммуникаций, водостоков, места установки насосных агрегатов.

3.1.7. До начала монтажа водопонизительных установок следует проверить их техническую исправность и соответствие требованиям проекта.

Оборудование для работ по водопонижению (насосные агрегаты, буровые станки, компрессорные станции, контрольно-измерительное оборудование и т.д.) должно иметь паспорта с указанием технических характеристик.

Оборудование, бывшее в употреблении, должно быть проверено на соответствие его характеристик паспортным данным. В случае необходимости должен быть произведен соответствующий ремонт или оборудование должно быть снабжено актом, уточняющим его характеристики в связи с износом.

3.1.8. Иглофильтры, коллекторы и насосные агрегаты при многоярусном водопонижении рекомендуется монтировать на специальных площадках, на бермах котлованов с откосами или на кронштейнах в котлованах со свайным ограждением.

3.1.9. В подготовительные работы также входит:

определение порядка передвижения и совместной работы буровых агрегатов и кранов;

обеспечение снабжения водой, электроэнергией и сжатым воздухом;

подготовка площадок для бурения скважин и подъезда к ним;

подготовка комплектов инструмента и необходимых материалов.

3.1.10. Все работы должны производиться в сроки, установленные графиком производства работ.

3.2. Конструкции и обустройство систем водопонижения Конструкции и установка фильтров

3.2.1. Тип и конструкции фильтров водопонизительных скважин устанавливаются проектом. В зависимости от гидрогеологических условий при устройстве фильтров применяются покрытия из проволочной обмотки, сетки галунного плетения, сетки квадратного плетения, штампованные просечные листы (приложения 6, 7, 8, 9).

3.2.2. При откачке грунтовой воды, обладающей агрессивными свойствами, фильтры водопонизительных скважин следует изготавливать из антикоррозионных материалов или покрывать антикоррозионным слоем.

3.2.3. Размеры проходных отверстий фильтров при их контактировании с водоносным грунтом рекомендуется определять в зависимости от коэффициента неоднородности грунта K_н по табл. 3.1.

Таблица 3.1. Рекомендуемые размеры проходных отверстий фильтров, мм

Тип фильтра

K_н  2

K_н  2

Трубчатый с круглой перфорацией

(2,5 - 3) d₅₀

(3 - 4) d₅₀

То же со щелевой перфорацией

(1,25 - 1,5) d₅₀

(1,5 - 2) d₅₀

Сетчатый

(1,5 - 2) d₅₀

(2 - 2,5) d₅₀

В таблице принято:

d₅₀ - размер частиц, содержание которых в водоносном пласте по массе составляет 50 % (определяется по графику гранулометрического состава грунтов, построенному в полулогарифмическом масштабе); - коэффициент неоднородности, представляющий собой отношение диаметров частиц, соответствующих 60- и 10-% содержанию в грунте, определяемых по кривой гранулометрического состава.

Меньшие размеры проходных отверстий относятся к мелким пескам, большие - к крупным.

Размеры проходных отверстий фильтров, контактирующих со слоем гравийной обсыпки (толщиной не менее 50 мм), должны подбираться, исходя из среднего диаметра частиц обсыпки.

3.2.4. Скважность фильтра (отношение площади отверстий ко всей поверхности фильтрующей части) следует доводить:

в фильтрах с проволочной обмоткой и каркасно-стержневых - до 40 - 60 %;

в трубчатых фильтрах с круглой или щелевой перфорацией - до 20 - 25 %.

3.2.5. Расстояние между проходными отверстиями фильтров для обеспечения необходимой скважности и прочности рекомендуется принимать:

для круглых отверстий - 20 - 40 мм;

для щелевых отверстий между осями щелей - 10 - 20 мм.

Во всех случаях длину щелей следует принимать равной 10-кратной ширине щели.

3.2.6. Расчетная производительность скважины, определяемая гидрогеологическим расчетом, не должна превышать водозахватную способность фильтра, которую определяют по формуле:

м³/сутки,

где V_ф - допустимая скорость фильтрации, м/сутки; - для сетчатых фильтров (по С.К. Абрамову); - для гравийных фильтров (по О.В. Избашу и Л.И. Козловой); K - коэффициент фильтрации, м/сутки; ω - площадь рабочей смоченной поверхности, м²; l₀ - длина фильтровой части, погруженной ниже динамического уровня, м; d - диаметр фильтра, принимаемый для дырчатых и щелевых фильтров по внешней поверхности трубы, для сетчатых по внешней поверхности сетки, для гравийных по внешней поверхности обсыпки.

Расчетом определяются или длина фильтра при заданном диаметре, или диаметр при заданной длине.

3.2.7. При устройстве гравийных фильтров в зависимости от гранулометрического состава водоносных грунтов в качестве обсыпки могут быть применены пески, гравий и песчано-гравийные смеси.

3.2.8. В гравийных фильтрах толщину обсыпки необходимо назначать в соответствии с принятой конструкцией фильтра.

Толщина обсыпки для фильтров, собираемых на забое скважин и засыпаемых гравием по затрубному пространству, должна быть не менее 50 мм.

3.2.9. Заглубление фильтровой части следует принимать с расчетом, чтобы верх сетки находился ниже расчетного пониженного уровня грунтовых вод.

При близком залегании водоупора относительно лотка сооружения и применении установок, способных откачивать водо-воздушную смесь, заглубление фильтровой части следует устанавливать проектом.

3.2.10. Перед установкой фильтровой колонны, при ударно-канатном способе бурения, должен быть тщательно очищен забой скважины путем налива в нее чистой воды и желонирования до полного осветления; при вращательном бурении с прямой и обратной промывкой скважину прокачивают или промывают чистой водой с помощью бурового насоса.

3.2.11. При установке фильтра необходимо убедиться в прочности и плотности соединений опускаемых его звеньев, в наличии на колонне направляющих фонарей и заглушки отстойника колонны.

3.2.12. Обсыпку фильтровой колонны песчано-гравийным материалом следует производить после ее установки в скважине по мере удаления обсадной трубы. Ось колонны фильтровых труб должна совпадать с осью скважины.

Поверхность песка и гравия, насыпаемых перед каждым очередным подъемом обсадных труб, не должна превышать отметку низа обсадной трубы более чем на один метр при диаметре фильтра до 150 мм и более чем на два метра при диаметре фильтра более 150 мм. После каждого очередного подъема обсадной трубы над ее низом должен оставаться слой обсыпки высотой не менее 0,5 м.

3.2.13. Сразу после установки фильтровой колонны и устройства песчано-гравийной обсыпки необходимо тщательно прокачать скважину эрлифтом.

При установке фильтра в скальных и полускальных грунтах допускается производить прокачку скважин насосами. Запрещается прокачивать скважину насосом, предназначенным для ее эксплуатации.

3.2.14. Если по окончании сооружения водопонизительной скважины в нее не монтируется глубинный насос, то устье скважины необходимо закрыть металлической крышкой.

3.2.15. Внутренний диаметр фильтровой колонны должен превышать наружный диаметр эксплуатационного насоса не менее чем на 50 мм.

3.2.16. В конструкцию скважины, предусмотренную проектом (приложение 36), в процессе производства работ изменения могут быть внесены только после согласования их с проектной организацией. Оборудование скважины фильтром оформляется актом (приложение 34).

Легкие иглофильтровые установки

3.2.17. Легкие иглофильтры погружают в грунт способом гидроподмыва под действием собственного веса с помощью струи воды давлением 0,3÷0,5 МПа, размывающей грунт под наконечником фильтра (приложение 11), или монтируют в заранее пробуренные скважины. В глинистых и суглинистых грунтах допускается предварительная проработка ствола скважины трубой, снабженной наконечником с фрезой.

Данные об установке фильтров заносят в журнал погружения иглофильтров (приложение 12).

3.2.18. Иглофильтры следует погружать при постоянной подаче рабочей воды в вертикальном положении во избежание обрушения стенок скважины и затруднений при извлечении его из грунта по окончании работ.

Для лучшей промывки затрубного пространства при гидравлическом погружении иглофильтров рекомендуется несколько раз замедлять погружение, придерживая фильтр на весу.

3.2.19. В мелкие и среднезернистые пески легкие иглофильтры следует погружать при напоре 0,3 - 0,35 МПа. При погружении иглофильтров в глинистые прослои грунта и гравий давление воды следует увеличивать до 0,4 - 0,5 МПа.

3.2.20. При погружении иглофильтров в плотные слои следует периодически приподнимать и опускать иглофильтр, исключая вдавливание их наконечников в грунт, так как при этом шаровой клапан закрывает отверстие для выхода промывочной струи воды.

3.2.21. Для ускорения погружения иглофильтров не следует увеличивать напор и расход воды, так как при этом затрудняется образование естественного фильтра из крупных фракций грунта.

3.2.22. При погружении иглофильтров в толщу, состоящую из слоев разной проницаемости, необходимо, чтобы фильтровое звено находилось в наиболее проницаемом слое.

3.2.23. При погружении иглофильтров допускается использовать воду непосредственно из водопроводной сети (при достаточном ее давлении) или подавать воду специальным насосом, сагрегированным с заполненной водой емкостью объемом 4 ÷ 5 м³.

3.2.24. Общая длина иглофильтра (собственно иглофильтр и надфильтровые трубы) должна быть подобрана так, чтобы фильтровое звено было расположено на предусмотренных проектом отметках. При сборке должна быть обеспечена герметичность соединения звеньев труб. Перед погружением иглофильтра в грунт осматривают все его соединения, шаровой клапан и фильтровую сетку.

3.2.25. После установки иглофильтров необходимо проверить пропускную способность фильтровых звеньев путем налива воды в иглофильтры и наблюдением за скоростью ее поглощения. Быстрое понижение столба воды в иглофильтре свидетельствует о хорошей работе фильтрового звена.

Иглофильтры, уровень воды в которых понижается медленно или совсем не понижается, следует извлечь, промыть и установить вновь.

3.2.26. Затрубное пространство при погружении иглофильтров в мелкозернистые пески, содержащие значительные примеси глинистых и илистых прослоек, должно быть засыпано крупным песком или смесью песка с гравием (фракцией от 0,5 до 5 мм).

Во избежание обрушения стенок скважины до окончания обсыпки иглофильтра крупнозернистым песком не следует прекращать подачу промывочной жидкости через иглофильтр.

При погружении, промывке и обсыпке иглофильтров необходимо руководствоваться «Паспортом-инструкцией иглофильтровой установки» завода-изготовителя.

3.2.27. При низком дебите иглофильтровой установки в зимнее время необходимо утеплять коллектор, гибкие шланги и иглофильтры по мере их обнажения при разработке грунта.

3.2.28. Монтаж, пуск, эксплуатация и демонтаж насосов должны производиться в соответствии с инструкциями заводов-изготовителей насосного оборудования.

3.2.29. При монтаже насосов, всасывающих и напорных коммуникаций должна быть обеспечена герметичность всех соединений.

3.2.30. Всасывающий коллектор иглофильтровых установок должен укладываться на подкладках по спланированной поверхности грунта или на кронштейнах, приваренных к свайному ограждению котлована с уклоном 0,005 - 0,002 от насоса.

3.2.31. Звенья коллектора соединяются между собой на фланцах с резиновыми прокладками и испытываются под давлением 0,1 - 0,2 МПа.

3.2.32. При откачке воды более чем одним насосом коллектор следует разделять задвижками на секции так, чтобы каждый насос откачивал воду из отдельной секции.

3.2.33. Насосы легких иглофильтровых установок рекомендуется располагать в средней секции коллектора для уменьшения гидравлических потерь во всасывающей линии.

3.2.34. Иглофильтр с коллектором соединяют инвентарным армированным шлангом с фланцевым соединением на резиновой прокладке, которые устанавливаются одной стороной на фланец иглофильтра, другой - на фланец коллектора.

3.2.35. Насосы легких иглофильтровых установок перед монтажом должны быть осмотрены для проверки их исправности и отсутствия внутри части посторонних предметов.

3.2.36. Насосы следует присоединить к всасывающему коллектору армированным всасывающим шлангом. Предварительно следует проверить исправность обратного клапана.

3.2.37. По окончании монтажа над насосной установкой строят временное помещение. В зимнее время помещение необходимо утеплять.

В зимнее время при остановке насоса на длительное время необходимо выпускать воду из насоса, всасывающего коллектора и армированных шлангов. При образовании во всасывающей системе ледяных пробок их необходимо ликвидировать до пуска насоса в эксплуатацию.

3.2.38. Для измерения дебита насосной установки на напорном или сливном трубопроводе необходимо устанавливать отвод, в конце которого устанавливаются задвижка и мерная емкость.

Эжекторные иглофильтры

3.2.39. Эжекторные иглофильтры в зависимости от инженерно-геологических условий монтируют или в заранее пробуренных скважинах или погружают в грунт способом гидроподмыва (приложение 13).

3.2.40. Эжекторные иглофильтры следует устанавливать в предварительно пробуренные скважины в случаях, когда:

в грунте содержится значительное количество крупнообломочного материала, плотных глин или прослоев скальных грунтов;

работы по водопонижению производятся в непосредственной близости от жилых зданий, промышленных сооружений и подземных коммуникаций;

необходимо устройство песчано-гравийной обсыпки вокруг иглофильтров.

3.2.41. Скважины рекомендуется бурить преимущественно роторным способом с обратной промывкой чистой водой или ударно-канатным способом.

3.2.42. Для проходки скважин в зоне неводоносных грунтов допускается шнековый способ бурения.

3.2.43. Перед установкой эжекторного иглофильтра скважину необходимо промыть до полного осветления воды.

3.2.44. Обсыпку иглофильтров следует вести до отметки статического уровня грунтовых вод по мере извлечения обсадных труб. Выше этой отметки затрубное пространство засыпается местным грунтом (см. приложение 13).

3.2.45. Пропускную способность эжекторных иглофильтров следует проверять наливом в них воды, так же как и в случае с легкими иглофильтрами (см. п. 3.2.25).

3.2.46. При гидравлическом погружении иглофильтров в грунты, сильно поглощающие воду (гидроподмыв), следует дополнительно подавать к промывочной струе на забой скважины сжатый воздух. На воздушной линии должен быть установлен обратный клапан, исключающий попадание воды в компрессор.

3.2.47. Засыпать гравийный материал в затрубное пространство следует при уменьшенном расходе рабочей воды.

3.2.48. При проходке прослоев глинистых грунтов для увеличения диаметра размыва следует замедлять скорость погружения иглофильтра.

3.2.49. В случае прекращения выхода пульпы из скважины на поверхность и возрастания сопротивления гидравлическому погружению иглофильтра его следует извлечь и погружение начать вновь.

3.2.50. Во избежание обрушения стен скважины и заклинивания иглофильтра грунтом, а также для соблюдения вертикального положения погружаемые иглофильтры следует периодически приподнимать и опускать, не допуская при этом повреждения сетки фильтров.

3.2.51. На каждый эжекторный иглофильтр составляется паспорт (приложение 14).

3.2.52. До начала монтажа водоподъемной части эжекторного иглофильтра должно быть проверено качество его изготовления:

соосность насадки с диффузором;

гладкость внутренних поверхностей насадки и диффузора;

герметичность сварных швов и резьбовых соединений;

прямолинейность наружных и внутренних труб.

3.2.53. Установку водоподъемных частей следует начинать после погружения в грунт наружных колонн труб иглофильтров. Колонны водоподъемных труб с укрепленными в нижнем конце эжекторными устройствами необходимо опускать внутрь наружной колонны, наращивая отдельные звенья труб по мере их опускания.

Количество и длину звеньев труб для внутренней колонны следует подбирать так, чтобы верхний ее конец выступал на 0,8 - 1 м над концом наружной колонны.

Все резьбовые соединения должны быть собраны с подмоткой льна на сурике или герметике. При сборке и опускании водоподъемных труб следует убедиться в отсутствии в них посторонних предметов и загрязнений.

Внутренняя поверхность колонны должна быть гладкой, без выступов в местах соединения звеньев. На ней должна быть нанесена метка, по которой можно убедиться, что опорное кольцо село на седло.

На верхнем конце опущенной до проектной отметки внутренней колонны должен быть укреплен хомут и установлен сальник, для чего: затягивают гайки, расположенные над хомутом; уплотняют сальник; присоединяют шлангом иглофильтр к патрубку водосбросного трубопровода.

3.2.54. На распределительных и водосбросных трубопроводах для подключения иглофильтров должны быть установлены штуцеры в количестве, превышающем число смонтированных иглофильтров не менее чем на 10 %.