Краткая характеристика участка

Участок проектируемого строительства расположен в Восточном административном округе Москвы (ул. Черное озеро) в пределах среднеплейстоценовой террасы Москва-реки. Абсолютные отметки рельефа около 143 м. Грунтовые воды приурочены к аллювиально-флювиогляциальным пескам мощностью около 18 м. Горизонт безнапорный, уровень воды залегает на глубине до 2,5 м. Нижним водоупором являются юрские глины. По данным откачек величина коэффициента фильтрации k=3 м/сут.

Проектируется сооружение жилого дома с подземной автостоянкой. Размеры подземной части в плане 40х90 м, заглубление в приямках до отметки 134 м.

Разработка котлована проектируется в шпунтовом ограждении, выполненном из труб диаметром 486 мм с шагом до 1 м. То есть, ограждение является водопроницаемым и не создает преграды потоку подземных вод.

Расчетная гидрогеологическая схема представлена на рисунке 1.

Характеристика системы водопонижения

Задачей водопонижения является снижение уровня грунтовых вод ниже отметки дна котлована, а также поддержание сниженного уровня на период разработки грунта и возведения подземных конструкций. Согласно п. 7.1.7 СП 250.1325800.2016 “Здания и сооружения. Защита от подземных вод”, положение уровня подземных вод должно быть ниже дна котлована на значение, определяемое с учетом безопасного повышения уровня за время аварийного отключения водопонизительной системы, но не менее чем на 0,5 м. Таким образом, для предотвращения затопления котлована и приямков необходимо обеспечить снижение уровня грунтовых вод до отметки 133,5 м. Необходимое понижение составляет 7,01 м (Рис. 1). Расчетное значение водопритока в котлован определено равным 1592 м³/сут или 66,3 м³/час.

Водопонижение в котловане может быть осуществлено иглофильтрами, открытым водоотливом или скважинами. При снижении уровня грунтовых вод в рассматриваемом котловане с помощью иглофильтров необходимо устройство как минимум двух ярусов для достижения расчетных сниженных уровней подземных вод. Это обстоятельство осложнит выемку грунта, так как каждый ярус требует устройства промежуточной полки, перемонтажа всасывающего коллектора и самой установки. Такие мероприятия приведут к простоям в разработке грунта на период перемонтажа иглофильтров и сработки уровня. Кроме того, ввиду большой мощности водовмещающих отложений и полученных значениях водопритоков, получить требуемое снижение уровня подземных вод в центральной части котлована с помощью иглофильтров представляется крайне затруднительным. Иглофильтры имеют ограничение по водозахватной способности, вследствие их несовершенства по степени вскрытия водоносного горизонта, один ярус обеспечивает относительно небольшое снижение уровня подземных вод.

Обойтись только одним открытым водоотливом при необходимом значительном понижении уровня трудоёмко, и разработка грунта займёт значительно больше времени, так как в этом случае можно работать только с небольшими объёмами выемки грунта, поярусно и с периодическими остановками на перемонтаж насосного оборудования и углубление зумпфов. Помимо этого, при разработке обводненного грунта вдоль водопроницаемого шпунтового ограждения возможно его оплывание из-за ограждения внутрь котлована и, как следствие, образование пустот за ограждением, что в свою очередь небезопасно для окружающей застройки. Вследствие этого, в рассматриваемом случае, снижение уровня подземных вод наиболее эффективно выполнять при помощи водопонизительных скважин.

Результаты расчетов

Выполненные расчеты показали, что для безопасного ведения работ в котловане необходимо бурение 10 скважин с шагом 27,0 м с расходом воды 159,2 м³/сут из каждой скважины. Динамический уровень воды в скважинах будет располагаться на отметке 129,8 м, то есть мощность остаточного столба воды в горизонте будет не менее 7,3 м. Требуемый расход воды из скважины может быть получен при длине фильтра не менее 3,5 м и диаметре 168 мм.

Для рассматриваемого песка, слагающего водоносный пласт, выполнен подбор зернового состава песчаной фильтровой обсыпки по гранулометрическому составу (Рис.2).

Рисунок 2. Интегральная кривая зернового состава грунта (ИГЭ – 8) и фильтровой обсыпки водопонизительных скважин

Учитывая значительную величину понижения уровня грунтовых вод в котловане и отсутствие водонепроницаемого ограждения необходимо выполнить оценку на дополнительные осадки грунта на окружающей территории от водопонижения. Осадки грунта при водопонижении связаны с исчезновением в результате снижения уровня подземных вод взвешивающего воздействия воды в грунтах подвергшихся осушению. Это воздействие водопонижения будет носить временный характер, ограниченный периодом строительства подземной части здания. Максимальные осадки грунта могут возникать на контуре водопонизительной системы, по мере удаления от котлована они уменьшаются. Осадки, поддающиеся инструментальному контролю обычно располагаются на расстоянии не более 50-100 м.

Величины осадок определяются методом послойного суммирования. То есть, вначале в толще грунта выделены слои однородного литологического состава, с одинаковыми физико-механическими характеристиками (Рис. 3). Далее последовательно определены дополнительные эффективные напряжения в каждом слое грунта, граница сжимающей толщи, величина дополнительных осадок грунта от действия системы водопонижения на разных расстояниях от контура скважин (Табл. 1).

Рисунок 3. Расчетная схема для определения дополнительных осадок грунта от действия системы водопонижения

Максимальная расчетная дополнительная осадка грунта от действия системы водопонижения составит 6,6 мм на контуре скважин. На расстоянии 100 м от контура скважин дополнительная осадка соизмерима с точностью инструментального контроля.

Таблица 1

 

Расстояние от ВП контура расчетной точки Xi, м	Остаточная мощность горизонта на расстоянии rxi от ВП контура, м	Абсолютная отметка уровня подземных вод на расстоянии ri от ВП контура, м	Понижение уровня подземных вод на расстоянии ri от ВП контура, м	Величина дополнительных осадок грунта от действия системы водопонижения, мм
0	11,00	133,50	7,01	6,6
10	12,47	134,97	5,54	6,0
20	13,57	136,07	4,44	5,5
50	15,78	138,28	2,23	3,7
100	17,92	140,42	0,10	0,2
103,50	18,01	140,51	0,0	0,0