Выемка земли из котлована в водоносном грунте

Непосредственная близость воды, от которой осушаемый котлован в водопроницаемом грунте отделен лишь шпунтовой стенкой, угрожает подмывом подошвы котлована или даже прорывом в котлован грунта с водой.

Обычно при водоотливе в мелкопесчаном грунте с примесью глины по мере откачки и углубления котлована грунт становится мягким, рыхлым и в него легко погружается нога человека, т. е. от давления 0,5 кг\см2 В крупнозернистом песке это явление не наблюдается так резко.

Кроме того при фильтрации вода теряет часть своего напора с удлинением фильтрационного пути, и потому напор по середине котлована будет меньше, чем у шпунта. Поэтому по середине котлована можно снять больше земли, чем у краев, но не ниже уровня грунтовой воды, иначе неизбежны разрыхление и оплывание грунта.

Вопрос о величине напора, при котором возможна выемка земли из котлована, трудно разрешим. Он связан с крупностью частиц водоносного грунта, его весом и пористостью, т. е. водопроницаемостью.

При увеличении напора увеличивается скорость движения воды через, грунт котлована снизу вверх пока не достигнет „критической" величины, при которой наступит перемещение зерен грунта, а следовательно и уменьшение плотности и прочности основания.

Дальнейшее углубление котлована, а следовательно и увеличение напора, и скорости притока воды в котлован приводят к усилению водоотлива, пока скорость движения воды через грунт не вызовет всплывания отдельных зерен. В этом случае возможны усиленный приток и прорыв воды и грунта, в котлован, которые заполнят его до высоты, при которой наступит равновесие между наружным и внутренним давлениями. Это условие и определяет ту глубину выемки грунта и водоотлива, при которой не будет всплывания частиц песка, а следовательно опасности прорыва грунта в котлован. Необходимая скорость воды, обусловливающая всплывание зерен, по формуле Стокса равна:

Скорость, при которой наступают перемещение зерен и разрыхление грунта, также меняется в зависимости от размеров зерен песка — от 0,008 до 0,266 см\сек.

Появление песка в чистой воде, удаляемой из котлована, служит предупреждением опасности прорыва грунта и воды в котлован. Поэтому 8 таких случаях надо искать иного пути выемки грунта из котлована.

Если имеются механические снаряды, черпаки или специальные насосы для выемки грунта из воды без удаления последней, то это может разрешить поставленную задачу. В этом случае горизонт воды снаружи и внутри котлована будет на одном уровне или может колебаться в незначительных пределах и следовательно ни разрыхления основания ни всплывания грунта не будет.

Если же нет соответствующих механизмов или они недостаточны или слабы, то выемка котлована может быть осуществлена общим понижением уровня грунтовых вод вне котлована или применением сжатого воздуха.

Специальные снаряды и приспособления для выемки грунта из котлована без водоотлива рассматриваются в главе „Опускные колодцы".

Наличие воды в котловане при всяком способе землянки работ с водоотливом и без водоотлива создает условия работы, значительно отличающиеся от условий работы в сухом котловане, поэтому независимо от способа продуктивность выемки земли меньше.