Что такое строительный грунт? Основные виды и свойства грунтов. Строительный котлован, укрепление котлованов
Котлован
выемка в грунте, предназначенная для устройства оснований и фундаментов зданий и др. инженерных сооружений. К. обычно разрабатывается с поверхности земли (см. Земляные работы),
а в отдельных случаях при помощи опускных колодцев (См. Опускной колодец) или кессонов (См. Кессоны). Размеры К. в плане и его глубина устанавливаются проектом сооружения в зависимости от условий эксплуатации последнего, уровня залегания грунтов, способных выдержать нагрузку от сооружения, глубины промерзания грунта и др. факторов. При строительстве на вечномёрзлых грунтах дополнительно учитывается тепловое взаимодействие сооружения и грунта. Для обеспечения устойчивости К. последние сооружают с откосами, крутизна которых определяется углом естественного откоса, в свою очередь зависящим от угла внутреннего трения и сцепления, объёмной массы, влажности грунта и др. условий. Угол естественного откоса для различных грунтов составляет от 15 до 50°. При большой глубине К. откосам придают переменную крутизну. При наличии неустойчивых грунтов откосы К. удерживаются от обвалов и оплывания шпунтовыми ограждениями, распорками и др. способами. Удаление грунтовых вод из К. (водоотлив) производится насосами: применяется также Водопонижение . В сложных инженерно-геологических условиях неустойчивые грунты закрепляются искусственно - замораживанием, силикатизацией, битумизацией (см. Закрепление грунтов). К. под здания и сооружения разрабатывают различными видами землеройного оборудования (экскаваторы, скреперы, бульдозеры и др.). На обводнённой местности разработку К. производят землесосными снарядами (См. Землесосный снаряд), Гидромонитор ами. Для рытья К. под отдельные опоры и столбы применяют специальные машины, работающие по принципу бурения. Лит.:
Технология и организация строительного производства, под ред. И. Г. Галкина, М., 1969; Строительные нормы и правила, ч. 3, раздел Б, гл. 1. Земляные работы, М., 1971. Л. Б. Гисин.
Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . 1969-1978 .
Синонимы :Смотреть что такое "Котлован" в других словарях:
Выемка в грунте для устройства основания и фундамента здания (сооружения) … Большой Энциклопедический словарь
Выемка в земле для закладки в ней фундаментов каких либо сооружений … Геологические термины
КОТЛОВАН, котлована, муж. (тех.). Большая яма, выемка, вырытая для закладки фундамента или подобного сооружения. «В начатом котловане, видные лишь до пояса, возятся землекопы.» Л.Леонов. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова
КОТЛОВАН, а, муж. Глубокая выемка в земле для закладки фундамента. | прил. котлованный, ая, ое. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова
Выемка в земле, сделанная с целью последующего заложения в ней фундамента. Глубина К. определяется проектом сооружения, размеры и конфигурация дна конфигурацией фундамента сооружения с запасом на 10 15 см в стороны. Стенки К. делаются различной… … Технический железнодорожный словарь
Сущ., кол во синонимов: 3 выемка (37) выработка (69) яма (84) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин … Словарь синонимов
Исскуственное углубление в грунте, предназначенное для устройства оснований и фундаментов зданий и других инженерных сооружений. Источник: Словарь архитектурно строительных терминов выемка в грунте, предназначенная для устройства оснований,… … Строительный словарь
Полость на поверхности земли, возникшая в результате хозяйственной деятельности Словарь бизнес терминов. Академик.ру. 2001 … Словарь бизнес-терминов
Котлован - – искуственное углубление в грунте, предназначенноя для устройства оснований и фундаментов зданий и других инженерных сооружений … Словарь строителя
котлован - Выемка в грунте, предназначенная для устройства оснований, фундаментов и/или других подземных частей сооружения [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] Тематики строительство в целом EN excavationpit DE… … Справочник технического переводчика
У этого термина существуют и другие значения, см. Котлован (повесть). Заливка фундамента в котловане Котлован выемка в грунте, предназначенная для устройства основан … Википедия
Строительные котлованы и траншеи глубиной более 1,25 м при выемке грунта должны укрепляться против обрушения или последующего сползания земли. С каждой стороны котлована надо создавать защитные полосы шириной не менее 60 см, которые должны быть свободными, или надо следить за тем, чтобы вынутый грунт или верхний грунт не могли скатиться обратно в котлован
Тогда как по DIN 1054 для определенных видов грунтов можно определить определенные значения несущей способности, по DIN 18300 «Земляные работы» для разрыхления, нагружения, перемещения, укладки и уплотнения обычные грунты и скальный грунт подразделяются на 6 классов. Эти КЛАССЫ ГРУНТОВ дают сведения об обрабатываемости строительных грунтов. По этим сведениям выбирают и применяют машины и механизмы для разрыхления, транспортировки и уплотнения земли и скальных грунтов.
Кроме того, в зависимости от градации строительного грунта на землю или скальный грунт устанавливается угол откоса для строительных котлованов. Он меньше, чем угол естественного откоса
При глубине котлована до 1,75 м при устойчивом грунте на высоте 1,25 м над уровнем дна котлована должен начинаться откос под углом 45°
В фунтах, связность которых может ухудшиться при высыхании, проникновении воды, при морозе или за счет образования скользких поверхностей, необходимо устраивать более пологие откосы или откосы с отступами (бермы). Ступени в ступенчатых стенах строительных котлованов должны быть шириной не менее 1,50 м; при этом глубина котлована не должна быть больше 3,00 м. Они также должны иметь откосы. При глубине котлованов свыше 5,00 м или при отклонениях от углов откоса необходимо рассчитать их устойчивость.
Если предполагаются дополнительные нагрузки и динамические воздействия или приходится считаться с сильным вымыванием откосных стен котлована, то поверхности откосов необходимо укрывать пленкой или укреплять нанесением тонкого слоя бетона (торкретирование)
В котлованах глубиной более 1,25 м необходимо иметь стремянки, выступающие не менее чем на 1,00 м над уровнем земли. При глубоких котлованах стремянки необходимо заменять лестничными маршами. Так как устройство откосов требует больших площадей на площадке, то стенки котлована могут укрепляться также и обстройкой. Это необходимо также при вла-гонасыщенных или равнозернистых грунтах.
Обстройка - это вертикально стоящая стена из балок или стальных ригелей, которые обложены по всей плоскости полнокантными брусьями толщиной минимум 5 см. Этим предотвращается обрушение стены котлована.
Для предотвращения обрушения стенок котлованов брусья обстройки должны выходить не менее чем на 5 см за пределы стенки котлована. Брусья должны всей своей плоскостью подпирать землю стенки.
ОБСТРОЙКА с ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ОПАЛУБКОЙ (укрепление брусьями) должна устраиваться постоянно вслед за отрывкой котлована. Эти работы следует начинать при глубине котлована 1,25 м.
При ОБСТРОЙКЕ МЕЖДУ РАМНЫМИ ИЛИ УСТАНОВЛЕННЫМИ В БУРОВЫЕ СКВАЖИНЫ СТАЛЬНЫМИ СТОЙКАМИ (БЕРЛИНСКАЯ ОБСТРОЙКА) брусья устанавливаются горизонтально между фланцами вертикальных стальных стоек. Брусья должны быть такими длинными, чтобы глубина опорной части соответствовала не менее четверти ширины фланца. Брусья необходимо закрепить досками и клиньями, причем клинья следует в свою очередь закрепить досками от смешения
При ОБСТРОЙКЕ ВЕРТИКАЛЬНОЙ ОПАЛУБКОЙ в узких котлованах вертикально стоящие брусья своими нижними торцами вбиваются в подошву котлована и
раскрепляются горизонтальными деревянными стяжками на расстоянии 1,75 м
друг от друга. Деревянные стяжки должны иметь сечение минимум 12x16 см.
Закрепление стенок обстройкой должно вестись по мере отрывки котлована.
Предписания по устройству этого типа обстройки соответствуют предписаниям
для обстройки горизонтальной опалубкой.
Если котлован укрепляется ШПУНТОВЫМИ СТЕНАМИ, то перед началом земляных работ шпунтовые профили устанавливаются в землю. Шпунтовые профили или шпунтовые брусья на длинных сторонах имеют так называемые замки, которые служат направляющими при вбивании шпунта. Вследствие того, что шпунт может воспринимать большие растягивающие и сжимающие нагрузки, раскрепление и придание жесткости шпунтовым стенам необходимо устраивать на больших расстояниях в продольном направлении, чем в других случаях обстройки. Шпунтовые стены имеют то преимущество, что они в значительной степени водонепроницаемы. Поэтому они применяются для укрепления стенок котлованов при гидротехнических работах
Глубокие котлованы рядом с дорогами с интенсивным движением и с застроенными участками укрепляются СТЕНАМИ из БУРОНАБИВ-НЫХ СВАЙ. Для этого в земле бурятся скважины. В них вставляется арматура. Потом их бетонируют. Сваи могут стоять непосредственно рядом друг с другом или на некоторых расстояниях. При этом промежутки между ними заполняются бетонными стенами
Нижегородский Государственный Архитектурно
Строительный Университет
Кафедра гидравлики
Курсовая работа
Осушение строительного котлована
Выполнил: студент гр.197
Николаева А.О.
Проверил
Сухов С.М.
Н.Новгород-2005
Цель работы…………………………………………………………….…..3
Исходные данные……………………………………………………….….4
1. Выбор способа водопонижения………………………………….…5
2. Фильтрационный расчет……………………………………………6
2.1. Построение кривой депрессии……………………………………...6
2.2. Расчет притока воды в котлован…………………………………...7
3. Расчет водосборной системы………………………………….……7
3.1. Конструирование водосбора внутри котлована……………..……7
3.2. Выбор конструкции зумпфа……………………………………….14
4. Подбор насосной установки………………………………………14
4.1. Расчет системы всасывающей и напорной сети…..…………….14
4.2. Подбор марки насоса……………………………….…………..…17
5. Расчет ливневого коллектора……………………………………..18
Список использованных источников …………………………………..20
Цель работы
Технология строительного производства на вновь строящихся или реконструируемых объектах при выполнении земляных, подготовке оснований и монтаже фундаментов в определенных гидрогеологических условиях следует предусматривать производство работ по искусственному понижению уровня грунтовых вод (УГВ).
Этот комплекс вспомогательных работ должен исключать нарушение природных свойств грунтов в основаниях возводимых сооружений и обеспечивать устойчивость откосов устраиваемых в земляной выемке.
В соответствии с индивидуальным заданием необходимо выполнить гидравлический расчет осушения строительного котлована для схемы указанной на рисунке 1.
Исходные данные
Таблица 1
1 Выбор способа водопонижения
В соответствии с пунктом 2.1 СНиПа на вновь строящихся и реконструируемых объектах следует предусматривать производство работ по искусственному понижению уровня грунтовых вод (УГВ).
Согласно таблице 41.4 в зависимости от притока подземных вод и вида грунта осушение котлована может быть осуществлено с применением открытого водоотлива, легких иглофильтровых установок (ЛИУ), буровых скважин с насосами, дренажных систем и др. Рассмотрим некоторые из них.
1.1 Открытый водоотлив
Применяется при разработке неглубоких котлованов и незначительном притоке подземных вод в водонасыщенных скальных, обломочных или галечных грунтах. При открытом водоотливе широко применяются центробежные насосы. Открытый водоотлив организуют следующим способом. По периметру котлована устраивают дренажные канавки с уклоном 0,001…0,002 в сторону приямков, из которых по мере поступления вода откачивается с помощью насосов. По мере разработки котлована приямки постепенно заглубляются вместе с канавками. Для исключения нарушения природной структуры грунтов основания вода не должна покрывать дно котлована.
В мелкозернистых грунтах открытый водоотлив приводит к оплыванию откосов котлованов и траншей, к разрыхлению грунта в основаниях зданий и сооружений. Здесь целесообразно применить глубинное водопонижение уровня грунтовой воды.
1.2 Легкие иглофильтровые установки (ЛИУ)
Используют для глубинного водопонижения грунтовых вод на глубину 4-5м в песчаных грунтах. При этом способе водопонижения иглофильтры располагают по периметру котлована обычно с шагом 0,8…1,5м. Откачку воды из иглофильтров производят с помощью вихревого насоса через всасывающий коллектор. При этом вокруг каждого иглофильтра образуются депрессионные воронки, которые, соединяясь, и приводят к понижению уровня грунтовых вод в будущем котловане или траншее.
Для понижения УГВ свыше 5м применяют многоярусные легкие иглофильтровые установки, которые требуют, как правило, расширения котлована и увеличения земляных работ.
1.3 Понижение УГВ эжекторными иглофильтрами
Для водопонижения в грунтах с большим коэффициентом фильтрации и при близком залегании водоупора от разрабатываемой выемки используют эжекторные установки ЭИ-2,5; ЭИ-4 и ЭИ-6, состоящие из иглофильтров с эжекторными водоподъемниками, распределительного коллектора и центробежных насосов. Эжекторные установки позволяют понижать уровень грунтовых вод до 25м.
1.4 Понижение УГВ с электроосмосом
В пылевато-глинистых грунтах, имеющих коэффициент фильтрации менее 2м/сут, искусственное водопонижение осуществляют с помощью электроосмоса в сочетании с иглофильтром. Его выполняют в такой последовательности. По периметру котлована с интервалом 1,5…2м располагают иглофильтры, а между ними (в шахматном порядке относительно иглофильтров) по бровке котлована забивают металлические стержни из арматуры или труб небольшого диаметра. Эти стержни подсоединяют к положительному полюсу источника постоянного тока напряжением 40…60 В, а иглофильтры - отрицательному. Под действием тока рыхлосвязанная поровая вода переходит в свободную и, перемещаясь от анода к катоду (иглофильтру), откачивается, в результате уровень грунтовых вод понижается. При этом способе водопонижения расход электроэнергии составляет 5…40 кВт/ч на1 м3.
В связи с тем что стоимость искусственного водопонижения находится в прямой зависимости от продолжительности работы откачивающих машин, добиться сокращения затрат можно при максимальном сокращении сроков строительства.
Заданием на проектирование определено понижение УГВ в строительном котловане с помощью открытого водоотлива.
2 Фильтрационный расчет
2.1 Построение кривой депрессии
По отношению к воде горные породы можно разделить на две основные группы:
водопроницаемые и водоупорные. Водопроницаемые горные породы быстро поглощают воду и легко её транспортируют. В зернистых породах – галечниках, гравии и песках – вода движется по промежуткам между частицами а в массивных скальных и полускальных породах по трещинам или карстовым породам. Водоупорные горные породы практически не проводят через себя воду, так как водопроницаемость равна нулю. К ним относятся глины, тяжелые суглинки, разложившийся уплотненный торф. Водопроницаемость – это способность горных пород пропускать через себя воду. Величина водопроницаемости зависит от размеров пустот, диаметра пор и степени трещиноватости. Мера водопроницаемости – коэффициент фильтрации Кф, который равен скорости фильтрации при гидравлическом уклоне. Фильтрация – это движение жидкости в пористой среде.
Скорость фильтрации при установившемся движении определяется по зависимости Дарси.
V= Кф*iм/с, (1)
где i- гидравлический уклон
Расход фильтрующей жидкости определяется по зависимости:
Q=w* Кф*iм3/с, (2)
где w- площадь живого сечения потока.
В случае широкого фильтрационного потока расчет ведут на единицу его длины и называют удельным расходом:
q=Q/L= Кф*i*hм2/с, (3)
где h-глубина равномерного движения грунтовых вод.
1.Глубина строительного котлована
2. Вычисляем радиус влияния. Радиус влияния зависит от рода грунта и его можно определить по зависимости, определяемой формулой Кусакина И.П.:
R=3000S(Кф0,5) (4)
где S - глубина водоносного слоя,
S=Zгв-Zд, (5)
где Zд=-2,0 м - отметка дна котлована,
Кф=0,00011574 м/с - коэффициент фильтрации грунта,
R=3000*4*(0.000115740,5)=129,1 м
3. Кривая депрессии АВ – линия свободной поверхности грунтовых вод.
Для построения линии АВ:
а) Определяем вспомогательную величину h:
где m=3 – заложение откоса строительного котлована, задается в зависимости
от грунта;
Нк – глубина строительного котлована;
R – радиус влияния.
h=3*5 2/129,1=0,581
б) Определяем высоту зоны высачивания по формуле
hвыс=h(1-0,3(T/Hк)1/3 (7)
где Т=Zд-Zву=3,0 м - расстояние между дном котлована и водоупором
hвыс= 0,581*(1-0,3*(3,0/5)1/3)=0,434 м
в) Определяем форму кривой депрессии АВ для сориентированного по координатным осям чертежа
y2= H12- x *(H12-H22)/(R-mhвыс) (8)
где H1 =7м– расстояние между УГВ и уровнем водоупора
Н2 – расстояние между точкой высачивания и уровнем водоупора
Н2 =Т+ hвыс=3+0,434=3,434м
y2=(7)2- x * ((7)2-(3,434)2)/(129,1-3*0,434)=49-0,29x
Расчет сводим в таблицу 2
Таблица 2
| x | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 | 110 | 120 | 127,798 |
| y | 7 | 6,79 | 6,57 | 6,35 | 6,12 | 5,87 | 5,62 | 5,36 | 5,08 | 4,79 | 4,47 | 4,13 | 3,77 | 3,434 |
По результатам вычислений строим кривую депрессии (рис.2)
2.2 Определение притока воды в котлован
Определяем величину расхода (притока) фильтрационных вод на один погонный метр периметра дна котлована. Принимаем Кф=0,00011574 м/с
Определим q- удельный фильтрационный расход по уравнению Дюпюи:
q=Kф*(H12-H22)/(2L) (9)
где L=R- m* hвыс=129,1-3*0,434=127,798м (10)
q=0,00011574*((7)2-(4,434)2)/(2*127,798)=0,000016848 м2/с=1,46м2/сут
Определяем общий фильтрационный расход
Qф=q(2В+2L) (11)
где (2В+2L) – фронт сбора фильтрационных вод(периметр дна котлована),
В=30 м, L=75 м
Qф= 0,000016848(2*30+2*75)=0,003538 м3/с=305,69 м3/сут
Вычисляем расход инфильтрационных вод притекающих в котлован. Учитывая сведения СНиП 2.01.01-82 «Строительная климатология и геофизика» в расчетах условно принимаем, что Qинф=5Qф
Qинф=5*0,003538 м3/с= 0,01769 м3/с (12)
Определяем общий расход как сумму расходов фильтрационных и инфильтрационных вод:
Qпр=Qинф+Qф
Qпр=0,003538+0,01769=0,021228 м3/с
3. Расчет водосборной системы
Назначение системы: собрать фильтрат и отвести в зумпф, оттуда затем откачать с помощью насоса.
Конструируем открытый водоотлив лотковой конструкции
3.1 Конструирование водосбора внутри котлована
По периметру дна котлована прокладывается два открытых канала, каждый из которых имеет протяженность L+В. Система рассредоточено по всей длине принимает и отводит в зумпф фильтрационный поток с расходом Qрасч
Qрасч=1/2 Qпр (13)
Qрасч=1/2*0,021228=0,010614 м3/с
В расчете условно принимается, что весь расход сосредоточено приходит в начало каждого канала
1. Ширина лотка по дну не менее 30 см (ширина лопаты)
2. Уклон i=0,001ё0,005
Расчетные формулы:
(14)Q = Qрасчетн= Сw
(15) (16) (17) (19)где: v – средняя скорость потока, м/с
С – коэффициент Шези
R – гидравлический радиус, м
w – площадь живого сечения, м2
- смоченный периметр, мi=0,005 – уклон дна канала
n – коэффициент шероховатости (принимаем n = 0,011 -земляной канал)
h – высота сечения, м.
Относительная ширина канала гидравлически наивыгоднейшего сечения прямоугольной формы
β определяется по формулеb =2h– ширина сечения, м
Найдем зависимость Q=f(h) для гидравлически наивыгоднейшего сечения (ГНС) лотка
Таблица 3
| h, м | b,м | м2 | м | R, м | С | V,м/с | Q, м3/с |
| 0,15 | 0,3 | 0,45 | 0,6 | 0,075 | 59,04 | 1,143 | 0,05145 |
| 0,1 | 0,2 | 0,02 | 0,4 | 0,05 | 55,178 | 0,872 | 0,0175 |
| 0,05 | 0,1 | 0,005 | 0,2 | 0,025 | 49,158 | 0,549 | 0,00583 |
По данным таблицы 3 строим график Q=f(h) (рис.3)
Выбираем соответственно расходу Q=0,010614 м3/с h=0,075 м, следовательно ширина лотка b=2*h=2*0,075=0,15 м. Полученная по расчету ширина лотка получается меньше ширины лопаты (30 см), следовательно принимаем сечение лотка:
b=30 см=0,3м;
h=15 см = 0,15 м.
Развертка по трассе от истока до зумпфа приводится на рисунке 4.
3.2 Выбор конструкции зумпфа
Местоположение выбирается таким образом, чтобы водоотводящие каналы выполняли свои функции. Рекомендуется:
а) заглублять ниже самого низкого уровня воды в нем на 0,7 м, чтобы всасывающий всегда находился под водой и в него не попадали воздух и грунт со дна;
б) запроектировать в виде либо деревянного квадратного колодца а*а и глубиной h , либо в виде круглого колодца из стандартной фальцевой железобетонной трубы диаметром d ;
в) вместимость зумпфа принимается больше чем Q притока за 5 минут
Wзум=Qпрt (20)
Wзум=0,021228*300=6,3684 м3
Я тебя люблю Принимаем высоту зумпфа hзп=2 м
м
Принимаем зумпф квадратного сечения с размерами a=1,8м; a=1,8м; и высотой h=2м, объём которого Wзп=6,48 м3
4.Подбор насосной установки
Насос обеспечивает перекачку собранного фильтрата в приемник удаляемой воды:
а) в черте населенного пункта – ливневые канализационные сети
б) в окрестной местности – близлежащие водоемы, овраги.
1. Остановка насоса при достижении минимального уровня воды в зумпфе и пуск ее в момент достижения максимального наполнения зумпфа должна производится по сигналу датчика уровня;
2. По СНиПу обязательно назначается на 1ё2 рабочих насоса 1 резервный;
3.Подача насоса должна быть больше притока воды Qнас>1,5 Qпр;
4. Напор насоса должен обеспечивать перекачку воды, т.е. Ннас> Нрасч;
5. При выборе погружного насоса ГНОМ необходимо учитывать его размеры.
4.1 Расчет системы всасывающей и напорной сети
Предпосылки
а) Скорость во всасывающем и напорном трубопроводе в первом приближении принимается равной 1м/с;
б) На практике, обычно диаметр всасывающего трубопровода больше диаметра напорного, поэтому скорость во всасывающей линии около 0,7м/с, а в напор ной около 1м/с;
в) Всасывающая линия рассчитывается с учетом потерь в местных сопротивлениях (короткий трубопровод);
г) Напорная линия рассчитывается как простой трубопровод без учета местных потерь
Напорная линия
1. Определяется диаметр напорного трубопровода из уравнения неразрывности потока, принимая скорость в нем V=1м/с
(21)
м
По таблице принимается стандартный диаметр dст=0,175 м
2. Для выбранного стандартного диаметра уточняем скорость в трубопроводе – фактическая скорость Vф=0,883 м/с
3. Определяются потери напора по длине по формуле Дарси-Вейсбаха
(22)l=lнап – длина трубы, отводящей фильтрат, т.е. расстояние от оси насоса до оси ливневого коллектора, принимается в курсовой работе равной 200м
g=9,8 м/с2 -ускорение свободного падения,
l - коэффициент гидравлического трения (коэффициент Дарси), по формуле Артшуля
(23)
где Кэ-эквивалентная равномерно зернистая шероховатость, для неновых труб Кэ=1,4 мм,
Rе- число Рейнольдса
(24)где ν- коэффициент кинематической вязкости, зависит от температуры жидкости
ν (t=200C) = 0,0101 см2/с=0,00000101 м2/с
4. Строится пьезометрическая линия р-р (рисунок 5), для чего назначается величина свободного напора Нсв=5ё10м (Из опыта строительного производства - так называемый запас).
Всасывающая линия
Всасывающую линию рассчитываем как короткую трубу, т.е. учитываем и местные, и линейные потери. Потери напора в местных сопротивлениях вычисляются по формуле Вейсбаха:
(25)где xj – коэффициент потерь в местных сопротивлениях:
для сетки с клапаном xcкл=10 ;
для плавного поворота на 900 xпов=0,55;
hjcкл= 0,3978 м;
h j пов=0,02188 м;
м.Линейные потери определяются как сумма линейных потерь в горизонтальной и вертикальной части всасывающей линии по формуле Дарси-Вейсбаха:
а) рассчитывается отдельно для вертикального участка
где - lв = hнаc - длина вертикального участка, определяется из геометрии расчетной схемы
lв =Hk+(B+L)i+0,7+0,5=6,725 м
б) рассчитывается отдельно для горизонтального участка:
где - lг – определяется из геометрии расчетной схемы (длина наклонного участка и расстояние от бровки до оси насоса, и половина ширины зумпфа на запас)
lг=15+0,5+0,5*1,8=16,4 м
м
Сумма всех потерь на всасывающей линии hf:
hf=hj+hl=0,175+0,42=0,595 м
Строится напорная Е-Е и пьезометрическая р-р линии (рис.5).
4.2 Подбор марки насоса
Насос назначается из трех характеристик:
Производительность Qнас
Вакуум Нвак
Qнас=1,5 Qпр=1,5×0,021288=0,0311 м3/с =112 м3/час;
;Нман=hlнап+Hсв
Нман=1,516+5=6,516 м;
=6,725 м;H=6,516+6,725=13,241 м.
Фактический вакуум определяется с помощью уравнения Бернулли:
(26)
Для плоскости сравнения 0-0 и выбранных сечений I-I и II-IIбудем иметь:
=0; ; ; ; ; ; .Грунтом называют верхний слой почвы с растительностью. Строительные грунты - это естественным образом образовавшиеся грунты, на которых возводятся строительные сооружения. Грунты различают по их материальному составу на органические и неорганические фунты.
При возведении сооружений необходимо учитывать несущую способность грунтов. Из-за своего различного поведения при нагрузке на них, строительные грунты различают как строительные грунты по видам грунтов на растительные грунты, скальные грунты и насыпные грунты.
Так как строительный грунт часто состоит из связанных или несвязанных грунтов, то несущая способность их должна учитываться при насыщении их влагой. Несвязанные грунты состоят из зерен различной величины, которые касаются друг друга. Несвязанные грунты не удерживают воду, и наличие воды практически не влияет на трение между зернами. Так как такие грунты не размягчаются, то их несущая способность не зависит от влагосодержания, а только от их плотности. Связанные грунты состоят из суглинка и глины с пластинчатым строением (глиняные лепестки). Вследствие строения поверхности глиняных лепесточков связанные грунты могут набирать воду и удерживать ее. Водовосприятие размягчает поверхность глиняных пластинок, что уменьшает трение между пластинками. При этом изменяется консистенция грунта и уменьшается его несущая способность. При уменьшающемся содержании влаги несущая способность таких грунтов, соответственно, увеличивается.
Строительный котлован, укрепление котлованов
Фундаменты и подвальные помещения лежат ниже уровня земли. Поэтому грунт под зданием должен быть вынут и должен быть образован строительный котлован. Если требуются точные сведения о строении и последовательности слоев грунта, то необходимо провести исследования грунтов, такие, как бурение скважин, зондаж или устройство шурфов. В соответствии с видом строительных грунтов принимается решение о типе фундаментов и видах используемых строительных машин. Кроме того, необходимо проверить, не проходят ли под участком трубопроводы водоснабжения или газоснабжения, канализационные коллекторы, электрические и телефонные кабели.
После этого необходимо произвести геодезическую съемку площадки и срезку верхнего слоя грунта на месте строительства сооружения и в местах подготовительных работ и складирования. Верхним (материнским) слоем грунта называют самый верхний слой живого грунта. Он особенно богат живыми организмами и содержит гумус или глину. Этот слой может быть толщиной до 40 см. Верхний слой грунта должен по возможности складироваться на строительной площадке, так как он позже должен быть снова использован для покрытия и благоустройства площадки. Выемка фунта из котлована производится почти исключительно с помощью погрузчиков и экскаваторов. Вынутый грунт отвозится с помощью грузовых автомобилей. При выемке грунта из котлована надо следить за тем, чтобы его стены укреплялись либо за счет откосов, либо за счет соответствующей обстройки.
Длительные осадки, водоносные слои, мороз и сотрясения могут способствовать обрушению стенок котлована. Дно котлована (подошва котлована) должно быть горизонтально, иметь проектный профиль и быть гладким. Для этого в дно котлована вбиваются колышки одинаковой высоты. Высота колышков снимается с помощью нивелира или лазерного инструмента из какой-либо относительной точки и с помощью нивелирной рейки или приемника переносится на местность.
В зависимости от глубины котлована получается разбивочный размер от верха колышка до верха дна котлована. Так достигается горизонтальность дна котлована. Грунтовую воду, воду из слоев грунта, поверхностные воды необходимо собирать и отводить. Чтобы иметь достаточную свободу движений, необходимо, чтобы вокруг сооружения в котловане было достаточно широкое рабочее пространство. Это пространство должно составлять от опалубки фундамента до подошвы откоса стенки котлована не менее 50 см.
Обеспечение безопасности котлована
Строительные котлованы и траншеи глубиной более 1,25 м при выемке грунта должны укрепляться против обрушения или последующего сползания земли. С каждой стороны котлована надо создавать защитные полосы шириной не менее 60 см, которые должны быть свободными, или надо следить за тем, чтобы вынутый грунт или верхний грунт не могли скатиться обратно в котлован. Тогда как для определенных видов грунтов можно определить определенные значения несущей способности, для разрыхления, нагружения, перемещения, укладки и уплотнения обычные грунты и скальный грунт подразделяются на 6 классов.
Эти классы грунтов дают сведения об обрабатываемости строительных грунтов. По этим сведениям выбирают и применяют машины и механизмы для разрыхления, транспортировки и уплотнения земли и скальных грунтов. Кроме того, в зависимости от градации строительного грунта на землю или скальный грунт устанавливается угол откоса для строительных котлованов. Он меньше, чем угол естественного откоса. При глубине котлована до 1,75 м при устойчивом грунте на высоте 1,25м над уровнем дна котлована должен начинаться откос под углом 45°. В грунтах, связность которых может ухудшиться при высыхании, проникновении воды, при морозе или за счет образования скользких поверхностей, необходимо устраивать более пологие откосы или откосы с отступами (бермы).
Ступени в ступенчатых стенах строительных котлованов должны быть шириной не менее 1,50 м; при этом глубина котлована не должна быть больше 3,00 м. Они также должны иметь откосы. При глубине котлованов свыше 5,00 м или при отклонениях от углов откоса необходимо рассчитать их устойчивость. Если предполагаются дополнительные нагрузки и динамические воздействия или приходится считаться с сильным вымыванием откосных стен котлована, то поверхности откосов необходимо укрывать пленкой или укреплять нанесением тонкого слоя бетона (торкретирование). В котлованах глубиной более 1,25 м необходимо иметь стремянки, выступающие не менее чем на 1,00 м над уровнем земли. При глубоких котлованах стремянки необходимо заменять лестничными маршами. Так как устройство откосов требует больших площадей на площадке, то стенки котлована могут укрепляться также и обстройкой. Это необходимо также при насыщенных влагой или грунтах с равномерным зерном.
Обстройка - это вертикально стоящая стена из балок или стальных ригелей, которые обложены по всей плоскости полномерными брусьями толщиной минимум 5 см. Этим предотвращается обрушение стены котлована. Для предотвращения обрушения стенок котлованов брусья обстройки должны выходить не менее чем на 5 см за пределы стенки котлована. Брусья должны всей своей плоскостью подпирать землю стенки. Обстройка с горизонтальной опалубкой (укрепление брусьями) должна устраиваться постоянно вслед за обустройством котлована. Эти работы следует начинать при глубине котлована 1,25 м.
При обстройке между рамными или установленными в буровые скважины стальными стойками брусья устанавливаются горизонтально между фланцами вертикальных стальных стоек. Брусья должны быть такими длинными, чтобы глубина опорной части соответствовала не менее четверти ширины фланца. Брусья необходимо закрепить досками и клиньями, причем клинья следует в свою очередь закрепить досками от смещения. При обстройке вертикальной опалубкой в узких котлованах вертикально стоящие брусья своими нижними торцами вбиваются в подошву котлована и раскрепляются горизонтальными деревянными стяжками на расстоянии 1,75 м друг от друга. Деревянные стяжки должны иметь сечение минимум 12 х 16 см. Закрепление стенок обстройкой должно вестись по мере отрывки котлована.
Предписания по устройству этого типа обстройки соответствуют предписаниям для обстройки горизонтальной опалубкой. Если котлован укрепляется шпунтовыми стенами, то перед началом земляных работ шпунтовые профили устанавливаются в землю. Шпунтовые профили или шпунтовые брусья на длинных сторонах имеют так называемые замки, которые служат направляющими при вбивании шпунта.
Вследствие того, что шпунт может воспринимать большие растягивающие и сжимающие нагрузки, раскрепление и придание жесткости шпунтовым стенам необходимо устраивать на больших расстояниях в продольном направлении, чем в других случаях обстройки. Шпунтовые стены имеют то преимущество, что они в значительной степени водонепроницаемы. Поэтому они применяются для укрепления стенок котлованов при гидротехнических работах.
Глубокие котлованы рядом с дорогами с интенсивным движением и с застроенными участками укрепляются стенами из буронабивных свай. Для этого в земле бурятся скважины. В них вставляется арматура. Потом их бетонируют. Сваи могут стоять непосредственно рядом друг с другом или на некоторых расстояниях. При этом промежутки между ними заполняются бетонными стенами.
Распределение давления в грунте
Вследствие веса сооружения в фундаментах возникают напряжения сжатия, которые должны быть распределены по грунту основания как можно более равномерно. Упрощенно принимают, что давление от фундамента на землю распространяется под углом в 45°. В действительности, однако, давление распространяется в форме луковицы под основанием сооружения. При этом получаются линии равных сжимающих напряжений, называемые изобарами. Распределение этих изобар называется также «луковицей давлений».
По распределению изобар видно, что сжимающие напряжения под подошвой самые большие. В случае точечного фундамента напряжения уже на глубине, равной удвоенной ширине подошвы фундамента, почти равны нулю. В случае ленточных фундаментов это происходит на глубине, равной утроенной ширине подошвы. Изобары различных фундаментов не должны пересекаться, так как в районе пересечения происходит увеличение напряжений. Это может привести к осадкам здания.
Осадки зданий и разрушение грунта
Грунт как строительное основание должен воспринимать силы и нагрузки от сооружения. При этом строительное основание при нагрузке на него может сжиматься и деформироваться. Здание осаживается равномерно на несколько миллиметров. Это называется осадкой. Равномерные осадки обычно не угрожают зданию, и в нем не возникает осадочных разрушений. Однако если напряжения от двух рядом стоящих фундаментов пересекаются, то есть накладываются друг на друга, или под зданием имеет место неравномерное строение слоев грунта основания, то это может иметь следствием неравномерные осадки.
При этом здание может наклониться в сторону или могут возникнуть осадочные трещины. Могут даже возникнуть строительные повреждения, которые сделают невозможным дальнейшее использование здания или сооружения. Связанные и несвязанные грунты имеют различное поведение в смысле осадок во времени, которое можно определить с помощью испытания грунта на сжатие.
При нагружении связанных грунтов вода, находящаяся между отдельными зернами или пластинками грунта (вода в порах), будет выдавливаться. Вытеснение воды из пор происходит очень долго. Поэтому осадки в связанных грунтах могут продолжаться в течение многих лет. Размер осадок в зависимости от количества воды в порах может быть очень большим.
При нагружении несвязанного грунта большие осадки произойти не могут. Зерна таких грунтов расположены очень тесно относительно друг друга. Таким образом, нагрузка передается от зерна к зерну и распределяется между ними. Однако каркас из зерен (гранул) тем не менее, может более тесно сжиматься под нагрузкой. Это происходит уже при нагружении грунта.
Для того чтобы избежать опасности осадок в связанных грунтах, на практике связанный грунт на определенную глубину заменяется несвязанным грунтом (замена грунта). Если несущая способность грунта будет превышена, наступает разрушение грунта. При этом фундамент начинает скользить по шву скольжения вбок, и сооружение резко осаживается или разрушается.
Поведение грунта при морозе (промерзание)
Мокрый связанный грунт особенно чувствителен к морозу. Мороз проникает в зависимости от климатических условий примерно от 0,80 до 1,20 м в глубину грунта. До этой глубины, глубины промерзания, вода, находящаяся в грунте, может замерзать. При этом объем воды увеличивается примерно на 10%. Так как в промокшем пространстве в порах связанного грунта нет места для увеличения объема, то грунт начинает подниматься кверху. При этом говорят о морозном пучении грунта.
Ледяные линзы возникают потому, что вследствие капиллярного действия влага поднимается из незамерзших слоев грунта и замерзает при попадании в зону мороза. Эти морозные выпучивания обусловлены ледяными линзами, которые в зависимости от влажности и капиллярности грунта могут быть различной величины, и могут приводить к значительным морозным разрушениям. Морозные разрушения в большинстве случаев проявляются только после оттаивания грунта, например как выпучивание садовых стен, как трещины в строительных конструкциях или как повреждения дорожного покрытия.
Удержание воды
Возведение сооружений требует, как правило, сухих котлованов. Попадание поверхностной воды (верховодки), воды, текущей по водоупорному слою, или грунтовых вод в котлован вызывает опасность обрушения откосов и стен котлована. Для того чтобы эту опасность исключить, необходимо предотвратить попадание воды в котлован или, соответственно, удалить воду, попавшую туда. Все мероприятия для поддержания котлована в сухом состоянии называют удержанием воды.
При удалении воды из котлованов или траншей различают открытое удержание воды и водопонижение. При открытом удержании воды попадающая в котлован поверхностная вода или вода в слоях грунта собирается в углубленной части котлована, так называемое насосное болото, вне периметра строящегося здания и откачивается из котлована. Поэтому дно котлована надо спланировать таким образом, чтобы к этому месту проходили уклоны.
По краям котлована могут быть устроены дренажные трубы или канавы, в которых должна собираться вода из слоев грунта или просачивающаяся вода, выходящая из откосов, которая затем должна отводиться к насосному болоту. С помощью этих мероприятий предотвращается заболачивание дна котлована и обеспечивается нормальное проведение работ по устройству фундаментов. Открытое удержание воды возможно также тогда, когда дно котлована в незначительной степени лежит ниже уровня грунтовых вод.
Если подошва котлована лежит глубже существующего уровня грунтовых вод, то в случае грунтов с определенным проницанием воды с началом земляных работ требуется понижение уровня грунтовых вод. С помощью всасывающих труб, которые расставляются на небольших расстояниях по площади котлована и объединяются кольцевым трубопроводом, связанным с откачивающим наосом, уровень грунтовых вод понижается и удерживается ниже уровня дна котлована, по меньшей мере, на 50 см. Таким образом, котлован может поддерживаться сухим для проведения фундаментных работ. Однако необходимо следить за тем, чтобы водопонижение не привело к осадкам сооружения, не повлияло на водоснабжение и не привело к изменениям окружающей среды.
Фундаменты
Фундаменты имеют задачу обеспечить устойчивость сооружения и предотвратить неравномерные осадки. Фундаменты воспринимают все нагрузки от сооружения и передают их на грунт основания. Они выполняются в виде плоских фундаментов и заглубленных фундаментов.
Разновидности фундаментов
Ленточные фундаменты устраиваются под такими частями зданий, как стены, которые нагружены равномерно. Они имеют прямоугольное сечение и протяженны по длине. Ленточные фундаменты выполняются в большинстве случаев из неармированного бетона. Как правило, они бетонируются до уровня земли. Если они должны воспринимать отдельные нагрузки, то требуется их армировать. Для назначения размеров фундаментов наряду с нагрузкой от здания определяющим является также несущая способность грунта.
Эти значения действительны только тогда, когда грунты защищены от вымывания текучей водой, против размягчения и замораживания. Кроме того, в фундаментах необходимо учитывать глубину заделки. Под глубиной заделки понимают величину от подошвы фундамента до дна котлована. Давление на грунт от сооружения получают из соотношения нагрузки и площади подошвы фундамента.
Давление на грунт = нагрузка/площадь подошвы a = F/A [МН/м2].
Чтобы допустимое давление на грунт не было превышено, фундамент должен иметь соответствующую площадь подошвы. Последняя рассчитывается как требуемая площадь подошвы:
Отсюда следует, что при меньшем допустимом давлении на грунт требуется большая площадь подошвы фундаментов, при большем допустимом давлении - меньшая площадь подошвы. Нагрузка, которая передается на фундамент, распределяется с подошвы стены на подошву фундамента. Высота фундамента при ленточных фундаментах из неармированного бетона получается из удвоенного расстояния между границей стены на фундаменте и внешним обрезом фундамента.
Это расстояние называется обрезом фундамента е. При этом исходят из того, что стоящая на фундаменте стена проходит по центральной оси фундамента и нагрузка распределяется на подошву фундамента под углом 63,5°. Высота фундамента h > 2 обрез фундамента е. Высота фундамента при некоторых обстоятельствах должна быть выше, чем это статически необходимо, например для того, чтобы достигнуть слоев ниже глубины промерзания. Также и ширина фундамента зависит, например, от толщины стены или от ширины ковша траншейного экскаватора.
При высоких фундаментах можно сэкономить строительный материал с помощью придания сечению фундамента ступенчатой или скошенной (трапецеидальной) формы. Однако ступенчатая форма требует повышенного расхода опалубки. Размеры фундаментов в простых сооружениях можно получить из рабочих чертежей. При больших сооружениях или для фундаментов, которые имеют различное положение по высоте, необходим специальный чертеж фундаментов. На плане фундаментов изображаются все фундаменты с нижними частями стен, стоящих на них.
Фундаменты разбиваются на дне котлована с помощью шнуровых ограждений. Траншеи для фундаментов отрываются вручную или машинным способом. При этом стенки фундаментов должны быть вертикальны, а подошва фундамента - горизонтальна. Если подошва фундамента располагается на том же уровне, что и подошва котлована, то фундаменты должны возводиться в опалубке. Армированные фундаменты в фундаментных траншеях также необходимо устраивать в опалубке, чтобы обеспечить требуемый защитный слой бетона. Кроме того, для укладки арматуры под фундаментами должен устраиваться так называемой чистый слой (арматура должна укладываться на специальные подставки из пластмассы или другого материала).
Фундаментные траншеи должны иметь четкие края и быть вертикальными. Поэтому ленточные фундаменты на площадке с уклоном должны быть ступенчатыми. Ступени должны располагаться таким образом, чтобы подошва фундаментов всегда располагалась ниже глубины промерзания грунта на глубине от 0,80 до 1,20 м. Фундаменты под второстепенные постройки или части зданий, как, например, гаражи, крыльца или лестницы в подвал, должны устраиваться по тем же правилам.
Если подошва фундаментов сооружаемого здания лежит глубже, чем фундаменты на соседнем участке, то под ними необходимо устройство «улавливающих» (подпорных) стенок. При этом существующие фундаменты постепенно подпираются на небольших участках этими подпорными стенками из полнотелой каменной кладки или бетона. Участки улавливающих стен необходимо возводить за один рабочий проход на всю высоту. Кроме того, фундаменты должны противостоять длительному увлажнению и быть устойчивыми против агрессивных вод.
Точечные фундаменты
При точечной нагрузке основания, например от колонн и столбов из железобетона, каменной кладки, стали или дерева, устраиваются отдельно стоящие фундаменты. При этом различают фундаменты из блоков, ступенчатые и откосные фундаменты, плитные фундаменты, а также фундаменты стаканного типа.
Блочные фундаменты
Фундаменты из блоков часто применяются при строительстве жилых зданий, как, например, под стойками балконов или под каминами, а также при строительстве садовых сооружений, например пергол. Если отдельные большие нагрузки требуют большей площади подошвы фундамента, то для значительной экономии бетона можно применять ступенчатые или откосные фундаменты. Угол распределения нагрузки 63,5° в таких фундаментах может быть особенно хорошо воспроизведен. По причине сложности опалубки ступенчатые фундаменты применяются меньше.
Фундаменты из плит
Плитные фундаменты являются одним из экономичных видов фундаментов при больших сосредоточенных нагрузках, как, например, под колоннами. Из-за небольшой толщины плиты эти фундаменты необходимо армировать как против разрушения плиты за пределами угла распределения нагрузки, который в этом случае принимается равным 45°, так и против продавливания плиты стоящей на ней колонной. Отдельно стоящие фундаменты под колонны в сборном строительстве часто выполняются в виде фундаментов стаканного типа или гильзовых фундаментов. Эти фундаменты - армированные и состоят из распределяющей нагрузку фундаментной плиты, а также армированного стакана для защемления колонны.
Плитные фундаменты подходят в качестве фундаментов для слабых грунтов или в случае грунтов различного типа под одним сооружением. При применении в качестве основания фундаментных плит нагрузка от всего сооружения распределяется на всю фундаментную плиту и тем самым снижается давление на грунт. Плитные фундаменты (плиты подошвы) - это проходящие подо всем сооружением железобетонные плиты.
Фундаменты ванного типа
Фундаменты ванного типа необходимы, когда помимо вертикальных нагрузок необходимо воспринимать также и горизонтальные нагрузки, например от давления воды. Эти воздействия передаются на землю с помощью фундаментной плиты и обрамляющих стен подвала. Для этого плита основания, обрамляющие стены и внутренние стены ванны с помощью армирования связываются в одно замкнутое тело основания.
Фундаменты глубокого заложения
Фундаменты глубокого заложения необходимы, когда сооружение должно строиться на водосодержащих и болотистых грунтах. При этом пробивают слабо несущие слои грунта до нижележащих грунтов с большей несущей способностью, на которые уже можно опирать сооружение. Различают столбчатые фундаменты, свайные фундаменты и фундаменты в виде опускных колодцев или фундаменты сжатого воздуха. С помощью столбчатых фундаментов устраиваются опоры под углы стен и пересечения стен. Стены, лежащие между ними, могут опираться на лежащие на этих столбах железобетонные балки. Столбы делаются из бетона или железобетона.
В свайных фундаментах сваи, как правило, погружаются в землю на такую глубину, чтобы они могли передать нагрузку на несущие слои грунта (сваи - стойки). Если строительный грунт состоит только из мягких слоев, то нагрузки от сооружения могут передаваться на грунт только за счет трения между поверхностями сваи и грунтом (сваи трения или висячие сваи). Для свайных фундаментов применяют сваи из монолитного бетона или предварительно изготовленные сваи.
Сваи из монолитного бетона, которые называют также буронабивными сваями, бетонируются в грунте. При этом бурятся скважины диаметром до 2,5 м и глубиной до 50 м. При недостаточно прочных видах грунтов для укрепления в скважину устанавливаются стальные трубы, которые при бетонировании постепенно вытягиваются из скважины. Монолитные бетонные сваи могут быть армированными и не армированными.
Предварительно изготовленные сваи забиваются, погружаются вибрационным методом или вибрационно-гидравлическим методом или вставляются в подготовленную буровую скважину. Они могут быть из дерева, стали, железобетона или предварительно напряженного железобетона. Железобетонные предварительно изготовленные сваи могут быть круглого, квадратного, прямоугольного и двутаврового сечения. В случае фундаментов на сжатом воздухе или опускных колодцев фундамент бетонируется на площадке в виде открытого снизу объема в виде ящика или стакана. Для погружения такого колодца грунт под ним вынимается или вымывается.
Чтобы предотвратить проникновение воды, внутри ящика создается с помощью сжатого воздуха соответствующее избыточное давление. Этот метод устройства оснований подходит в основном для шахтных сооружений в грунтах с высокими слоями ила, песка и гравия. Таким образом возводятся, например, насосные станции для откачки воды или шахты метро в рамках градостроительных мероприятий по санированию и развитию Берлина.
Заземление фундаментов
Каждому зданию требуется заземление. Для новостроек предписывается устройство заземления фундамента, которое закладывается в фундамент для защиты от коррозии. Это заземление необходимо устраивать в фундаментах наружных стен в виде замкнутого кольца, выполненные из оцинкованной полосовой стали сечением минимум 30 мм или 25 х 4 мм или из круглой стали диаметром 10 мм с бетонным покрытием минимум 5 см.
В техническом помещении, в котором сосредоточены вводы всех коммуникаций, от закольцованного заземления должна выходить наружу контактная шина длиной 1,50 м (т. II, разд. 18.2.). Свободный конец контактной шины выводится около наружной стены подвала кверху и связывается с шиной выравнивания потенциалов. К последней должны подключаться нейтральные и защитные проводники и все металлические трубопроводы в здании, такие, как газовые трубы, водопроводные трубы и трубы отопления, а также провода заземления от антенны и телефона. Защита от молнии должна быть также связана с заземлением фундамента.
Виды водоотведения
По степени загрязненности грязную воду разделяют на бытовую сточную воду, промышленную сточную воду и поверхностную воду от дождя и снега. Грязная вода, смешанная с поверхностной водой, называется смешанной.
Бытовое водоотведение
Бытовое водоотведение имеет дело с грязной водой от домашнего хозяйства. Она содержит в основном отходы из ванных, кухонных моек, туалетов и стиральных машин. Из-за увеличивающегося применения химических веществ и из-за высокого суточного потребления в 100-200 л воды на человека жилые здания должны согласно предписаниям иметь систему водоотведения. Домашнее водоотведение направляет сточную воду в очистное сооружение.
Промышленное водоотведение
Промышленное водоотведение имеет дело с водой из ремесленных и производственных предприятий. Эта вода часто имеет химические загрязнения или высокую температуру. Часто в зависимости от вида предприятия в сточные воды попадают бензин, масла и кислоты. С помощью очистных или сепараторных установок, как, например, сепараторы бензина и масел, необходимо предотвратить возможность попадания такого рода стоков в канализацию. Требования к трубопроводам водоотведения, а также к их прокладке, которая должна строго соответствовать предписаниям, очень высоки. При неплотном соединении или неквалифицированной прокладке трубопроводов грунтовые воды или водоемы могут быть загрязнены.
Поверхностные воды
Поверхностные воды - это вода от дождя и снега, которая прямо попадает на поверхность, например крыши, двора или улицы. Эту воду необходимо собрать и препроводить в канализацию. Кроме того, при водопроницаемых фунтах возможно, чтобы поверхностная вода с крыш и дворов снова направлялась в грунтовые воды через специальные фильтровальные устройства просачивания, как, например, через пруды просачивания или закрытые дрены. Закрытые дрены - это каналы просачивания, ведущие в дренажные канавы, в которых поверхностные воды отстаиваются и просачиваются в землю. Более сильно загрязненная дождевая вода с улиц при таких мероприятиях все равно отводится в канализацию.
Методы водоотведения
В соответствии с отведением грязной или дождевой воды различают раздельный и смешанный методы водоотведения. Выбор метода водоотведения зависит от условий местного законодательства по водоотведению у соответствующего муниципального образования.
Раздельный метод
Если грязная вода и дождевая вода отводятся раздельно, то в этом случае говорят о раздельном методе. При этом грязная вода должна очищаться в очистных сооружениях. Тем самым обеспечивается более равномерная нагрузка на очистные сооружения и на канализационные системы грязной воды. Дождевая вода отводится в ближайшие сточные системы, как, например, в канавы, ручьи или озера. Для этого метода водоотведения требуется два параллельных, смещенных по высоте канала.
Смешанный метод
При смешанном методе грязная и дождевая вода отводится по одному каналу через местную канализационную сеть в очистные сооружения и там очищается. Для этой системы водоотведения требуется только один канал, который, однако, должен иметь соответственно большее сечение. При таком методе уличная грязь, как, например, продукты истирания шин, отводится в очистные сооружения и там очищается.
Канализационные трубопроводы
Канализационные трубопроводы состоят из различных частей, таких, как трубы, фитинги, переходники и контрольные устройства. При этом в зависимости от расположения и установки в здании и на участке различают вентилирующие трубопроводы, дождевые водосточные трубопроводы, стояки, трубопроводы в земле и подключения к сети. Контрольными устройствами являются запорные вентили на трубах для их очистки, контрольные колодцы внутри здания и контрольный колодец у границы участка при переходе трубопровода в земле к каналу подключения к сети.
При смешанном методе трубопроводы ливневой канализации и канализации грязной воды, как правило, объединяются уже снаружи здания в трубопровод в грунте перед контрольным колодцем. От контрольного колодца отводящаяся вода уже поступает в канал подключения к сети и оттуда в городскую сеть в виде смешанной воды. При раздельном методе дождевая и грязная вода могут отводиться только отдельно.
При прокладке трубопроводов водоотведения необходимо учитывать также дренирование здания. Так как оно воспринимает просачивающуюся и стоячую воду, то дренирующие трубы только в виде исключения могут подсоединяться к общественной сети водоотведения. Трубопроводы водоотведения необходимо прокладывать на глубине ниже глубины промерзания. При этом глубина прокладки труб канализации измеряется от уровня земли до верха сечения трубы.
Детали трубопроводов
При прокладке основных трубопроводов в грунте и участков подключения к общественным коллекторам кроме труб используются фитинги различной формы. Ими являются разветвления, изгибные колена и переходные элементы. Части трубопроводов с муфтами в соответствии с чертежами водоотведения соединяются в полную систему водоотведения из дома и с участка. При этом следует учитывать, прежде всего, номинальные размеры отрезков, требуемые уклоны, направление уклонов, а также соответствующие материалы. Детали трубопроводов изготавливаются из каменного литья, бетона и железобетона, ПВХ, полиэтилена или волокнистого цемента.
Области применения этих материалов в трубах водоотведения и фитингах в зданиях и на участках ограничены. Выбор материалов для трубопроводов канализации зависит от метода водоотведения, встройки в здание и прокладки в земле, а также от диаметров трубопроводов. Возведение систем водоотведения из домов и с участков представляется на чертежах водоотведения. Для этого для отдельных частей системы применяются условные обозначения. Когда производится прокладка трубопроводов водоотведения, отдельные части их сбираются вместе согласно данным чертежей водоотведения и указаниям предписаний.
Устройство траншеи для прокладки труб
Трубопроводы водоотведения необходимо прокладывать защищенными от замерзания. Поэтому они должны заглубляться в землю не менее чем на 0,80 до 1,20 м. Чтобы обеспечить безупречный сток, уклон трубопроводов должен составлять от 1 до 2%. Значительно большие уклоны вместе с удаляемыми отходами в сточных водах ведут к повышенному износу стенок труб и к отложениям у подошвы трубы.
Траншеи для прокладки труб в зависимости от вида грунта и глубины необходимо укреплять от обрушения. При этом при выемке грунта и устройстве укрепляющих мероприятий действуют те же предписания по предотвращению несчастных случаев, как и при отрывке котлованов. Траншеи для труб глубиной свыше 1,25 м должны в зависимости от вида грунта быть снабжены откосами или укреплены обстройкой.
Только в устойчивом растительном грунте в траншеях глубиной до 1,75 м обстройкой можно пренебречь, если край траншеи укреплен бортовым брусом или когда верхний край канавы до глубины 1,25 м имеет откос. Траншеи для прокладки труб глубиной свыше 1,75 м должны обстраиваться. При этом различают среди котлованов горизонтальную обстройку брусьями и вертикальную обстройку брусьями или канальными щитами.
Для экономии затрат при строительстве канализационных траншей применяются предварительно изготовленные обстроечные элементы из стали, которые устанавливаются в канавы с помощью экскаватора или мобильного крана. Эти обстроечные элементы состоят из двух неподвижно или с возможностью перестановки закрепленных боковых частей. Они переставляются вслед за устройством канавы и прокладкой труб.
В траншеях должно быть обеспечено достаточно широкое рабочее пространство. При этом рабочее пространство должно иметь одинаковую ширину с обеих сторон трубы и поэтому должно составлять половину общей ширины с каждой стороны. Определение минимальной ширины траншеи, с одной стороны, зависит от диаметра трубы и минимального рабочего пространства между трубой и стенкой траншеи или обстройкой. С другой стороны, ширина траншеи без учета диаметра трубы зависит от требуемой ее глубины.
Прокладка труб
Трубы для основных трубопроводов в грунте и для каналов подключения к общей системе канализации, как правило, выполняются из ПВХ, каменного литья или бетона. Они соединяются между собой муфтами, причем в муфты или на вставляемые трубы вставляются уплотняющие элементы из синтетического материала. Безмуфтовые трубы соединяются уплотняющими манжетами. Канализационные трубы прокладывают по дну канавы на подушке из песка с гравием.
При этом следует следить за тем, чтобы муфтовые трубы укладывались муфтами против течения воды от уличного канала к дому. Все трубы должны укладываться с одинаковым уклоном в 2% (1:50) для того, чтобы обеспечить безупречный сток отводимой воды. Трубопровод может входить в другой трубопровод только большего диаметра с помощью переходника.
Изменение направления и соединение трубопроводов могут производиться только с помощью фитингов. Ответвления могут происходить только под углом не более 45°; двойные ответвления недопустимы. Изменения направления могут производиться с помощью элементов закругления под углами 15, 30 или 45°. Закругления на 90° допустимы только в случае перехода от стояков к трубам в земле.
Канализационные трубы при прохождении через перекрытия, стены и фундаменты могут жестко не закрепляться, для того чтобы избежать поломок при осадках здания. Поэтому в таких местах устанавливают защитные трубы (футеровочные трубы) с большим внутренним диаметром. На угрожаемых разрушениями участках трубы могут обматываться мягким материалам (деформационными матами).
Контрольные устройства
В качестве контрольных устройств в устройствах водоотведения из домов и с участков рассматривают очистные отверстия и смотровые колодцы.Очистные отверстия - это элементы труб, которые устраиваются, например, при переходе от стояков к трубам в грунте или в длинных участках труб в грунте на расстоянии около 40 м, при изменениях направления на угол больше 45°, а также перед общественным канализационным коллектором. Чтобы эти очистные отверстия были доступны, они должны встраиваться в шахты, называемые смотровыми колодцами.
Смотровые колодцы - это сооружения, служащие для контроля трубопроводов водоотведения. Они устраиваются в местах изменений направлений, а также при преодолении большой разницы высот. Колодцы должны быть прочными и устойчивыми и должны закрываться крышками - люками. Шахты с закрытым прохождением труб должны быть гидроизолированы.
Шахты с открытыми лотками должны иметь крышки и вентиляционные отверстия. При установках водоотведения раздельного типа необходимо устраивать раздельные смотровые колодцы. Очистные трубы или открытые лотки здесь не должны располагаться в одном общем колодце. Колодцы с доступом могут иметь круглое, прямоугольное или квадратное сечение. Сечение колодца зависит от его глубины.
Колодцы глубиной до 0,80 м имеют сечение минимум 0,60 х 0,80 м и не требуют устройства стремянок или других приспособлений для доступа. Шахты большей глубины имеют минимальный диаметр, равный 1,00 м, или минимальное сечение 0,90 х 0,90 м или 0,80 х 1,00 м.
Здесь необходимо устройство лестничных скоб через каждые 25 см. Шахты глубже 1,60 м могут иметь уменьшающийся кверху диаметр сечения. Часто смотровые колодцы делаются из сборных бетонных элементов. Они состоят из нижней части колодца с проточным каналом, шахтных колец, верхнего опорного кольца и крышки шахты.
Кольца устанавливаются на раствор группы III или снабжаются уплотняющими прокладочными кольцами. Крышка люка должна соответствовать существующим транспортным нагрузкам. Проток в нижней части шахты должен быть организован в виде лотка таким образом, чтобы стоки не могли распространяться за его пределы. Внутри зданий колодцы должны иметь закрытый проток.
Присоединение трубопровода к колодцу должно быть шарнирным, чтобы возможные осадки и деформации шахты могли восприниматься трубопроводами без повреждений. Это достигается установкой муфт непосредственно перед входом и после выхода трубы из колодца или с помощью установки специальных шарнирных элементов.
Обратная засыпка траншей канализации
Перед обратной засыпкой траншеи трубопровод должен быть уложен на специальную подушку точно по месту прокладки. Для этого в траншею засыпается подходящий грунт или крупный песок с диаметром гранул до 22 мм слоями от 10 до 15 см толщиной. С помощью равномерной трамбовки обеих сторон трубы он уплотняется так, чтобы труба не могла смещаться.
Заполнение такими слоями продолжается примерно до тех пор, пока не образуется слой около 30 см над верхом трубы. На этой высоте можно производить механическое уплотнение заполнения с помощью легкого трамбовочного инструмента (трамбовочной пластины). После этого производится основная обратная засыпка послойно с уплотнением с толщиной слоя от 20 до 50 см до верха траншеи.
Внимание! Данная статья написана эксклюзивно для сайта www.сайт. Полная или частичная перепечатка материалов возможна только при условии размещения прямой (индексируемой поисковыми системами) ссылки на источник (например: ).