RU2162122C2 - Method for reducing subsoil water level near buildings and structures - Google Patents

Abstract

FIELD: construction engineering; construction of underground workings near existing buildings and those under construction on dewatered grounds. SUBSTANCE: method includes pumping of subsoil water from main wells and/or underground working, organization of subsoil water depression surface in soil mass accompanied by irregular sinking of surface structures, observation of structure sinking and position of depression surface in the course of water level reduction through set of observation holes. Novelty is that subsoil water is pumped out of additional wells located on building side opposite to that there its sinking is maximal at the same time as of subsoil water is pumped from main hole and/or underground workings. EFFECT: improved safety of buildings; facilitated construction; reduced material consumption; eliminated internal erosion; prevented slackening of soil. 1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области строительства и используется при сооружении подземных выработок (транспортных и коммунальных тоннелей, объектов метрополитена и др.) вблизи существующих и строящихся зданий и сооружений на обводненных грунтах. The invention relates to the field of construction and is used in the construction of underground workings (transport and communal tunnels, metro facilities, etc.) near existing and under construction buildings and structures on flooded soils.

Известен способ понижения уровня грунтовых вод вблизи зданий и сооружений, который включает откачку грунтовой воды из водопонизительных скважин и/или из подземных выработок, формирование депрессионной поверхности грунтовой воды в массиве грунта, наблюдения за осадками строений. Для предотвращения возникающих неравномерных деформаций зданий и сооружений между основными водопонизительными скважинами, подземными выработками и строениями сооружают защитную шпунтовую стенку и/или производят долив воды под здание в местах наибольшего понижения депрессионной поверхности (ТСН 50-302-96, п. 4.3.18. Устройство фундаментов гражданских зданий и сооружений в С.-Петербурге и на территориях, административно подчиненных С.-Петербургу /Минстрой России. - С.-Петербург, 1997. - 96 с.). There is a method of lowering the groundwater level near buildings and structures, which includes pumping groundwater from water-reducing wells and / or underground workings, forming a depressed surface of groundwater in the soil mass, and monitoring precipitation of buildings. To prevent the occurring non-uniform deformations of buildings and structures between the main water-reducing wells, underground workings and structures, a protective sheet pile wall is constructed and / or water is added to the building in the places of the greatest depression of the depression surface (TSN 50-302-96, paragraph 4.3.18. Device the foundations of civil buildings and structures in St. Petersburg and in the territories administratively subordinate to St. Petersburg / Ministry of Construction of Russia. - St. Petersburg, 1997. - 96 p.).

Недостатком способа является сложность и материалоемкость работ, возможность проявления суффозии и ослабления грунтов в основании зданий и сооружений. The disadvantage of this method is the complexity and material consumption of the work, the possibility of manifestation of suffusion and weakening of the soil at the base of buildings and structures.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ понижения уровня грунтовых вод вблизи зданий и сооружений, включающий откачку грунтовой воды из скважин, формирование депрессионной поверхности грунтовой воды в массиве грунта, наблюдения за осадками строений и положением депрессионной поверхности в процессе водопонижения через систему смотровых колодцев. Изменением режима откачки воды из основных водопонизительных колодцев достигается заданное положение депрессионной поверхности, которое контролируется по положению уровня грунтовой воды в смотровых колодцах (Заявка N 58-33335. Способ регулирования уровня подземных вод. МКИ E 02 D 19/10 (JP). Кадзима кэнсэцу К.К. Япония. Опубл.: ТОККЕ КОХО, N 4-834, 19.07.83 г.) - прототип. Closest to the claimed method is a method of lowering the groundwater level near buildings and structures, including pumping groundwater from wells, forming a depressed surface of groundwater in the soil mass, monitoring precipitation of buildings and the position of the depressive surface during water reduction through a system of viewing wells. By changing the mode of pumping water from the main water-reducing wells, a predetermined position of the depression surface is achieved, which is controlled by the position of the ground water level in the inspection wells (Application N 58-33335. Method of regulating the groundwater level. MKI E 02 D 19/10 (JP). Kajima kensetsu KK Japan. Publ .: TOKKE KOHO, N 4-834, 07/19/83) - prototype.

Недостаток способа состоит в невозможности его применения при водопонижении вблизи существующих и строящихся зданий и сооружений из-за опасности возникновения недопустимых неравномерных осадок грунтов оснований и повреждения строений. The disadvantage of this method lies in the impossibility of its use in case of water reduction near existing and under construction buildings and structures because of the danger of unacceptable uneven precipitation of base soils and damage to buildings.

Целью изобретения является обеспечение безопасности существующих и строящихся зданий и сооружений при выполнении вблизи них подземных строительных работ, связанных с водопонижением, упрощение и снижение материалоемкости работ, а также исключение суффозии и предотвращение ослабления грунтов оснований. The aim of the invention is to ensure the safety of existing and under construction buildings and structures when performing underground construction works related to water reduction near them, simplifying and reducing the material consumption of works, as well as eliminating suffusion and preventing the weakening of base soils.

Цель достигается тем, что вблизи существующего надземного строения одновременно с откачкой грунтовой воды из основных скважин и/или из подземных выработок производят откачку грунтовой воды из дополнительных скважин. Сущность изобретения заключается в том, что дополнительные скважины расположены со стороны строения, противоположной наибольшим его осадкам. The goal is achieved by the fact that, near an existing above-ground structure, simultaneously with the pumping of ground water from the main wells and / or from underground workings, pumping of ground water from additional wells is carried out. The essence of the invention lies in the fact that additional wells are located on the side of the structure, the opposite of its largest sediments.

На фиг. 1 представлена схема выполнения работ по водопонижению вблизи жилого здания сложной формы при проходке перегонного тоннеля метрополитена; на фиг. 2 - положение здания, подземных выработок, водопонизительных и наблюдательных скважин в плане. In FIG. 1 shows a diagram of the implementation of work to reduce the water near a residential building of complex shape when driving the distillation underground tunnel; in FIG. 2 - the position of the building, underground workings, water-reducing and observation wells in the plan.

Здание 1 построено на сжимаемых элювиальных грунтах 2, подстилаемых выклинивающимися скальными породами 3, с высоким начальным положением уровня грунтовых вод 4. Перегонный тоннель 5 метрополитена сооружается в подземной выработке 6 диаметром 6.0 м на глубине 26 м от поверхности и на расстоянии 22 м от края здания 1. При этом возникла необходимость осуществления понижения уровня грунтовых вод 4 путем откачки воды из основной водопонизительной скважины 7 глубиной 60 м таким образом, чтобы проходку подземной выработки 6 для тоннеля 5 вести насухо, с дополнительной откачкой воды непосредственно из лотка тоннеля 5. Наблюдения за осадками здания 1 осуществляют путем геометрического нивелирования по маркам 8. Для контроля за положением депрессионной поверхности пробуривают несколько наблюдательных скважин 9, оснащенных уровнемерами. При откачке воды из основной водопонизительной скважины 7 и из подземной выработки 6 для тоннеля 5 формируется депрессионная поверхность 10. При одновременной откачке воды из основной скважины 7, подземной выработки 6 и из дополнительной скважины 11 глубиной 35 м формируется новая депрессионная поверхность 12. Если производить откачку воды из подземной выработки 6 только на участках свободной фильтрации 13 без работы дополнительной скважины 11, формируется другая депрессионная поверхность 14. Образование депрессионных поверхностей 10, 12, 14 в сжимаемых грунтах сопровождается возникновением дополнительных неравномерных осадок здания 1. Building 1 was built on compressible eluvial soils 2, underlain by pinch-out rocks 3, with a high initial position of the groundwater level 4. A subway distillation tunnel 5 is being constructed in underground mine 6 with a diameter of 6.0 m at a depth of 26 m from the surface and at a distance of 22 m from the edge of the building 1. At the same time, there was a need to lower the groundwater level 4 by pumping water from the main water-reducing well 7 60 m deep so that the underground excavation 6 for tunnel 5 should be drilled dry, with additional pumping of water directly from the tunnel tray 5. Observations of the sediments of building 1 are carried out by geometric leveling by grades 8. To monitor the position of the depression surface, several observation wells 9 are equipped with level gauges. When pumping water from the main water-reducing well 7 and from underground mine 6 for the tunnel 5, a depression surface 10 is formed. While pumping water from the main well 7, underground mine 6 and from an additional well 11 with a depth of 35 m, a new depression surface 12 is formed. If pumping water from underground workings 6 only in the areas of free filtration 13 without the operation of an additional well 11, another depression surface 14 is formed 14. The formation of depression surfaces 10, 12, 14 in compression soil is accompanied by the occurrence of additional uneven deposits of building 1.

Гидравлические расчеты (Абрамов С.К. Подземные дренажи в промышленном и городском строительстве. - М.: Стройиздат, 1973. - 280 с.) и расчеты осадок существующего здания 1 (Руководство по проектированию оснований зданий и сооружений. /НИИОСП им. Н.М.Герсеванова. - М.: Стройиздат, 1978. - 375 с.) показывают, что при водопонижении только из основной скважины 7 и из подземной выработки 6 опасная ситуация возникает на участке существующего здания, обозначенном на фиг. 1 точками (i) и (j), расстояние между которыми L_ij = 25 м. Осадки фундаментов в точке (i) S_i = 0.055 м, в точке (j) S_j = 0.013 м; относительная неравномерная осадка (ΔS/L) = (S_i-S_j)/L_ij= (0,055-0,013)/25 = 0,00168, что превышает предельно допустимое значение неравномерной осадки (ΔS/L)_u, равное 0.0015, поэтому возможно повреждение здания 1 при производстве работ по водопонижению.Hydraulic calculations (Abramov S.K. Underground drainages in industrial and urban construction. - M.: Stroyizdat, 1973. - 280 p.) And precipitation calculations of the existing building 1 (Design Guide for the Foundation of Buildings and Structures. / NIIOSP named after N. M. Gersevanova. - M.: Stroyizdat, 1978. - 375 p.) Show that when water is reduced only from the main well 7 and from the underground mine 6, a dangerous situation arises in the area of the existing building, indicated in FIG. 1 by points (i) and (j), the distance between which L _ij = 25 m. Precipitation of foundations at point (i) S _i = 0.055 m, at point (j) S _j = 0.013 m; relative non-uniform draft (ΔS / L) = (S _i -S _j ) / L _ij = (0.055-0.013) / 25 = 0.00168, which exceeds the maximum permissible value of non-uniform draft (ΔS / L) _u equal to 0.0015, therefore building 1 may be damaged in the course of dewatering works.

Согласно предлагаемому способу водопонижение предусматривает управление депрессионной поверхностью 10 путем одновременной откачки воды как из основной 7, так и из дополнительной скважины 11 в таких пределах, чтобы она заняла положение, показанное на фиг. 1 позицией 12. Возникающие при этом осадки в точке (i) S_i = 0.056 м, в точке (j) S_j = 0.024 м; относительная неравномерная осадка уменьшается до величины (ΔS/L) = (S_i-S_j)/L_ij= (0,056-0,024)/25 = 0,00128, что меньше предельно допустимого значения (ΔS/L)_u= 0,0015, следовательно, обеспечивается надежность эксплуатации здания 1 при водопонижении.According to the proposed method, water reduction involves controlling the depressive surface 10 by simultaneously pumping water from both the main 7 and the additional well 11 so that it takes the position shown in FIG. 1 by position 12. Precipitation that arises in this case at point (i) S _i = 0.056 m, at point (j) S _j = 0.024 m; the relative non-uniform draft decreases to the value (ΔS / L) = (S _i -S _j ) / L _ij = (0.056-0.024) / 25 = 0.00128, which is less than the maximum permissible value (ΔS / L) _u = 0.0015 therefore, the reliability of the operation of building 1 during dewatering is ensured.

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает безопасность существующих и строящихся зданий и сооружений при выполнении вблизи них подземных строительных работ, связанных с водопонижением, упрощает и снижает материалоемкость работ (в частности, за счет отказа от применения шпунтовых стенок), а также предотвращает ослабление грунтов оснований, поскольку здесь исключается возможность проявления суффозии. Thus, the proposed method ensures the safety of existing and under construction buildings and structures when performing underground construction works related to water reduction near them, simplifies and reduces the material consumption of the work (in particular, due to the rejection of the use of sheet pile walls), and also prevents the weakening of base soils, since the possibility of manifestation of suffusion is excluded here.

Claims (1)

Способ понижения уровня грунтовых вод вблизи зданий и сооружений, включающий откачку грунтовой воды из основных скважин и/или из подземных выработок, формирование депрессионной поверхности грунтовой воды в массиве грунта с сопутствующим ему образованием неравномерных осадок надземных строений, наблюдения за осадками строений и положением депрессионной поверхности в процессе водопонижения через систему наблюдательных скважин, отличающийся тем, что одновременно с откачкой грунтовой воды из основных скважин и/или из подземных выработок производят откачку грунтовой воды из дополнительных скважин, расположенных со стороны строения, противоположной наибольшим его осадкам. A method of lowering the groundwater level near buildings and structures, including pumping out groundwater from main wells and / or from underground workings, forming a depressed groundwater surface in the soil mass with the accompanying formation of uneven sediments of elevated buildings, monitoring precipitation of buildings and the position of the depressed surface in the process of water reduction through a system of observation wells, characterized in that simultaneously with the pumping of groundwater from the main wells and / or from underground workings approx. they pump out ground water from additional wells located on the side of the structure opposite to its largest sediments.

Images