Для чего нужны системы водопонижения иглофильтрами и в каких случаях они применяются?

Системы водопонижения (далее СВП) любого вида применяются при работах нулевого цикла (при устройстве оснований и фундаментов, траншей, колодцев и прочих заглубленных сооружений) в том случае, когда высокий уровень подземных вод не позволяет производить строительно-монтажные работы (далее СМР).

Есть несколько видов СВП, мы же будем рассматривать систему водопонижения иглофильтрами и те случаи, когда ее применение наиболее оправдано.

Чтобы понять, в каких случаях необходимы СВП, отойдем от строительства и рассмотрим следующий пример: понаблюдаем за тем, как дети на песчаном пляже на берегу моря копают ямки. Пока песок слегка влажный, процесс идет хорошо и ямка копается быстро. Но стоит дойти до воды – как процесс останавливается: песок размывается прибывающей в ямку водой, и стенки оползают. Даже если удастся быстро прокопать ямку на значительную глубину ниже уровня воды, то достаточно быстро ее снова затянет песком.

С аналогичной ситуацией часто сталкиваются и на строительной площадке, когда разрабатывают котлованы в водонасыщенных песках или супесях. Что же делать в такой ситуации?

Пробуем откачать воду грязевым насосом. Несмотря на то что грязевой насос хорошо справляется с перекачкой загрязненной воды, в данном случае он будет бесполезен: насос начинает откачивать воду, но как только уровень воды начинает понижаться, вновь прибывающая вода размывает стенки котлована, и все начинает затягивать песком. Именно для таких ситуаций и предназначены системы водопонижения (СВП) иглофильтрами (ИФ).

Устройство и принцип работы СВП

Как же устроена СВП ИФ и каким образом она позволяет понижать уровень подземных вод для проведения СМР?

СВП ИФ состоит из:

• Иглофильтров.
• Коллекторной обвязки.
• Вакуумного насоса.
• Рукава сброса.

Теперь обо всем подробнее:

Что такое иглофильтр

Иглофильтр – это пластиковая или металлическая труба (игла) диаметром, как правило, от 40 до 60 мм. Один конец трубки заглушен или имеет специальный наконечник и имеет перфорацию или отверстия, закрытые сеткой сбоку (фильтр) на высоту 0.5-1м.

ИФ устанавливают в грунт. Через перфорацию (фильтр) внутрь трубки (иглы) поступает грунтовая вода, при этом частицы песка не проходят сквозь мелкие ячейки фильтра.

У нас получилось что-то вроде узкого колодца, который позволяет отфильтровывать грунтовую воду от самого грунта. Теперь нужно каким-то образом откачать воду из этого колодца.

Можно попробовать поместить скважинный насос внутрь иглофильтра, но тогда надо будет увеличить диаметр иглофильтра, т.к. скважинные насосы, как правило, имеют диаметр от 10-15 см, да и это уже не будет иглофильтром - мы получим новый вид СВП: СВП скважинами. У нее есть свои достоинства, недостатки и сферы применения, о ней мы рассказываем в отдельной статье.

Если насос не влезает в сам фильтр, то установим его сверху: попробуем подключить иглофильтр к мотопомпе. Соединяем ИФ и мотопомпу шлангом, по инструкции заливаем в мотопомпу и шланг воду, чтобы мотопомпа не качала воздух – запускаем! Мотопомпа выплевывает пару сотен литров (может даже что-то около куба воды) и начинает плеваться воздухом или вовсе перестает качать…

Почему так произошло?

Мотопомпа откачала воду, которую в нее залили, и перестала качать. Внутри ИФ образовался вакуум: новая вода из грунта еще не успела отфильтроваться внутрь иглофильтра естественным образом. Мотопомпа может нагнетать большое давление на выходе, но ее способность создавать вакуум на входе, чтобы вода принудительно отжималась в иглофильтр из грунта, крайне мала.

Получается, что вода в иглофильтр сама по себе не фильтруется.. Точнее, фильтруется, но очень медленно – со скоростью естественного водопритока. И даже если водоприток большой, то для ИФ диаметром 40-60 мм такой фильтрации для эффективного водопонижения недостаточно.

Нужно каким-то образом заставить воду принудительно отфильтровываться из грунта в иглофильтр: создать повышенное давление в толще грунта, чтобы из зоны повышенного давления вода отфильтровывалась в зону нормального давления (внутрь иглофильтра) (например, надавив чем-то на грунт – но это, конечно, что-то фантастическое) либо понизить давление внутри иглофильтра – тогда из зоны нормального давления (грунт) вода потечет в зону пониженного давления (ИФ). Вот эта задача уже реальная, и реализовать ее можно с помощью вакуумного насоса.

Подключим вакуумный насос вместо мотопомпы к иглофильтру. Запускаем насос, давление в иглофильтре падает, и вода начинает принудительно отжиматься из грунта. При этом уровень воды в грунте вокруг иглофильтра начинает стремительно понижаться, образуется так называемая депрессионная воронка: уровень грунтовых вод по мере приближению к иглофильтру начинает падать и напоминает собой перевернутый конус или воронку.

Отлично! Иглофильтр заработал, и насос откачивает воду, мы начинаем копать котлован, но в котловане по-прежнему стоит вода.. Дело в том, что размеры образовавшейся воронки (зоны с пониженным уровнем подземных вод) достаточно малы, чтобы осушить весь котлован. Но это легко исправить: нужно увеличить количество иглофильтров и поставить их по периметру котлована, чтобы они образовывали своего рода "завесу", препятствующую проникновению грунтовых вод в котлован. Мы установили ИФ по всему периметру котлована, и теперь, чтобы подключить все иглофильтры к насосу одним шлангом, уже не обойтись – нужна коллекторная обвязка.

Что такое коллекторная обвязка

Коллекторная обвязка – это система, служащая для подключения большого количества ИФ к насосу. Она состоит из коллекторов (труб с отводами), подключаемых к насосу, и шлангов, которые соединяют ИФ и отводы коллекторов.

Вот теперь в нашем котловане стало сухо, и мы можем качественно и безопасно продолжать строительно-монтажные работы.

Вывод