Осушение строительного котлована

Осушение котлована4.cdw

Рис.4. Развертка по трассе от истока до зумпфа

Осушение котлована1.cdw

водопроницаемом грунте
уровень грунтовых вод
Рис.1. Схема строительного котлована

Осушение котлована6.cdw

График "рыбка" для круглого поперечного сечения трубы

Осушение котлована5.cdw

Рис.5.Схема насосной установки

гидравлика2.doc

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
Расчетно-графическая работа по дисциплине «Гидравлика»
«Осушение строительного котлована»
Студент гр. ПГС 2351
Исходные данные . .4
Выбор способа водопонижения 5
Фильтрационный расчёт 9
1. Построение кривой депрессии ..9
2 Определение притока воды в котлован .. .11
Расчёт водосборной системы . . 13
1. Конструирование водосбора внутри котлована . 13
2. Выбор конструкции зумпфа .. . .15
Расчет насосной установки ..16
1. Расчёт системы всасывающей и напорной сети 16
2.Подбор марки насоса . 18
Расчёт ливневого коллектора ..20
В соответствии с индивидуальным заданием необходимо выполнить
гидравлический расчет осушения строительного котлована выполнив
необходимые для этого расчеты:
- фильтрационный расчет; определить длину и конфигурацию кривой
депрессии построить её вычислить приток грунтовых вод фильтрационный
расход приходящийся на 1 погонный метр водосборной системы;
- расчет водосборной системы; необходимо в зависимости от варианта
задания сконструировать водосбор. Вычислить геодезические отметки начала
канала точки поворота конца канала. Наметить место и размеры
водосборного колодца (зумпфа);
- расчет насосной установки; необходимо расчитать всасывающую и напорную
линии построить пьезометрические и напорные линии. Вычислить необходимый
вакуум полный напор насоса и подобрать марку насоса;
- расчет ливневого коллектора отределить фактическое наполнение
коллектора глубину и скорость равномерного движения.
Таблица 1 Исходные данные к курсовой работе.
Характеристики строительного объекта Материалы инженерно-геологических
Отметка Глубина Размеры Грунты Залегание под
верха строительногкотлована по землей на глубину
строительно котлована дну
Zв м Нк м Ширина Длина Водопро-ниВодоупор ГрунтовыхВодоупора
В м L м цаемый вод hвум
0 45 600 900 Гравий Глина 20 65
Схема строительного котлована приведена на рисунке 1.
– строительный котлован осушающийся от грунтовых вод;
– водоотводящие лотки;
– зумпф (водосборный колодец);
– всасывающая линия насоса;
– центробежный насос;
– напорная линия насоса;
– ливневой коллектор;
L B Hк – длина ширина и глубина строительного котлована;
hгв – залегание под землей грунтовых вод;
hву – залегание под землей водоупора;
hп – понижение уровня грунтовых вод;
zв – отметка верха строительного котлована;
zгв – отметка уровня грунтовых вод;
zк – отметка дна строительного котлована;
zву – отметка водоупора.
Выбор способа водопонижения
В зависимости от притока подземных вод и вида грунта осушение
котлованов и траншей может быть осуществлено с применением открытого
водоотлива или искусственного понижения уровня грунтовых вод.
При любом виде водопонижения необходимо сооружение дренажных систем.
Дренажная система - это разветвленная структура расположенных по всему
периметру участка или сооружения и связанных друг с другом труб (дрен) и
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 0001 0002 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
Фильтрационный расчёт
1. Построение кривой депрессии
Водопроницаемый грунт состоит из отдельных частиц (песчинок) между
которыми имеются поры. Явление движения воды в порах называется
фильтрацией. Вода в поры может попасть различным образом например
выпадая на поверхность земли в виде дождя она затем просачивается в
грунт. На некоторой глубине такая вода может быть задержана слоем
водонепроницаемого грунта (плотной глиной скалой); при этом вода далее
будет двигаться по поверхности водонепроницаемого слоя называемого
водоупором. Водоупором или подстилающим слоем можно считать грунт
коэффициент фильтрации которого в 10 и более раз меньше водопроницаемого.
В данной курсовой работе водоупор - глина (kф=0005мсут и менее).
В расчёте принимается нулевой уклон подстилающего слоя i = 0.
Водопроницаемый грунт – супесь (Кф=150 мсут = 00017361 мс).
На рис. 1 показана схема несовершенного колодца (котлована) у
такого колодца дно не доведено до водоупора. Здесь фильтрующаяся вода
поступает в колодец не только через его боковые стенки но и через дно.
Выявляется радиус влияния R – это расстояние до точек где влияние
колодца на положение уровня грунтовых вод прекращается.
Определяется R двумя способами:
а) по эмпирической формуле И. П. Кусакина:
S в. – глубина откачки;
Zк=zв-Hк=630-45=585м
Zг.в.=zв-hг.в.=630-20=61м
б) по данным инженерно-геологических изысканий(по М.Е. Альтовскому):
для гравийно-галечниковых со значительной примесью мелких частиц
радиус влияния R=150 м. Для расчётов принимается R = 150 м.
Кривая депрессии АВ – линия свободной поверхности грунтовых вод.
Для построения кривой депрессии необходимы следующие вычисления:
а) вспомогательная величина h:
m – заложение откоса строительного котлована задаётся в
зависимости от грунта. Для гравелистых и супесчаных или слабоуплотненных
б) высота зоны высачивания:
Т – расстояние между дном котлована и водоупором м
в) кривая депрессии строится по формуле для сооринтируемого по
координатным осям чертежа (Рисунок 2):
Н1 – расстояние между УГВ и уровнем водоупора м;
Н2 - расстояние между точкой высачивания и уровнем водоупора м
Расчет сводится в таблицу 2.
Таблица 2 – Определение координат кривой депрессии
х (м) 0 10 20 30 40 50
По результатам расчётов строится график зависимости Q = (h)
(Рисунок 3). Затем определяется искомое значение hиск по известному
Полученный размер hиск мал поэтому принимается более рациональное
строительное исполнение канала 30 × 30 см.
Площадь живого сечения [pic][pic]
Действительная скорость:
2. Выбор конструкции зумпфа
Местоположение зумпфа задаётся таким образом чтобы водоотводящие
каналы выполняли свои функции.
t – время наполнения 5 мин = 300 с.
С учетом рекомендации СНиП 3.02.01-87 принимается глубина зумпфа
Объём зумпфа рассчитывается исходя из геометрии конструкции:
Принимается зумпф с размерами диаметр d = 29м глубиной hзп = 2 м.
По формуле (23) считается действительный объём зумпфа
Вычисляется время заполнения зумпфа. Оно должно быть больше 5 мин.:
Условие выполняется размеры зумпфа выбраны верно.
Выполняется чертёж – развертка по трассе от истока до зумпфа
Расчёт насосной установки
Общие рекомендации к расчету:
Остановка насоса при достижении минимального уровня воды в зумпфе и
пуск её в момент достижения максимального наполнения зумпфе должна
производиться по сигналу датчика уровня
Обязательно назначается на 2 рабочих насоса один резервный;
Подача насоса должна быть несколько больше притока воды в котлован:
Напор насоса должен обеспечивать перекачку воды:
При выборе погружного насоса необходимо учитывать его размеры для
того чтобы он погружался в зумпф.
1. Расчёт системы всасывающей и напорной сети
Скорость во всасывающем и напорном трубопроводе в первом
приближении принимается равной 1мс.
Всасывающая линия рассчитывается с учетом местных потерь.
Напорная линия рассчитывается как простой трубопровод без учета
Определяется диаметр напорного трубопровода d из уравнения
неразрывности потока:
Принимается ближайший больший диаметр: dст = 2445 мм. Это снизит
вероятность гидравлического удара.
Для выбранного стандартного диаметра уточняется скорость в
трубопроводе - фактическая скорость ф:
Определяются потери напора по длине по формуле Дарси-Вейсбаха hl:
λ – коэффициент гидравлического трения (коэффициент Дарси)
l = lнап – длина трубы отводящей фильтрат т.е. расстояние от оси
насоса до оси ливневого коллектора м. Принимается
g – ускорение свободного падения мс2.
Строится пьезометрическая линия р – р (Рисунок 5) для этого
назначается величина свободного напора Hсв = 5 м. Это так называемый
запас чтобы система хорошо работала и вода била струей.
Для определения напора и фактического вакуума нужно знать
гидравлические потери на всасывающей линии:
Потери напора в местных сопротивлениях hi определяются по формуле
i – коэффициент местных потерь.
- вход в трубу с сеткой 1 = 4; [pic]
- обратный клапан 2 = 15; [pic]
- главный поворот трубы 3 = 05; [pic]
Линейные потери определяются по формуле (31):
а) для вертикального участка l = lв = hнас длина которого
вычисляется из геометрии расчетной схемы (сумма глубины котлована
глубины зумпфа первоначальное углубление лотка углубление за счет
уклона и расстояние от верха котлована до оси насоса (05м)):
lв = 45 + 2 + 03 + (90 – 29) · 0001 + 05 = 738 м.
б) для горизонтального участка l = lг длину которого определяем из
геометрии схемы с учетом расстояния от бровки до оси насоса равного 05
Строится напорная (Е – Е) и пьезометрическая (р – р) линии (рисунок
2. Подбор марки насоса
Насос назначается исходя из трех характеристик:
- производительность Qнас
Напор насоса складывается из манометрического напора и высоты
постановки напора над уровнем воды в зумпфе:
- вакуум насоса Нвак
Фактический вакуум определяется уз уравнения Бернулли:
Для плоскости сравнения 0 - 0 и выбранных сечений 1 - 1 и 2 - 2:
р2 - давление в трубе перед насосом
Уравнение преобразуется в следующий вид:
Принимается насос для перекачивания воды с содержанием механических
примесей Иртыш- ЦМК1150400-226
- подача Q = 250 м3ч;
- мощность Р = 22 кВт;
- изготовитель ОДО Предприятие «Взлет» г. Омск.
Расчёт ливневого коллектора
Ливневой коллектор служит для транспортировки отводящих вод в
очистные сооружения.
Ливневые коллекторы выполняются в виде каналов замкнутого
поперечного профиля. Гидравлический расчёт в условии безнапорного
равномерного движения выполняется по формуле Шези:
Чтобы рассчитать ливневой коллектор необходимо воспользоваться
методом расчёта по модулю. Он заключается в определении расхода и
скорости для различных степеней наполнения коллектора [pic] как
некоторой части от расхода и скорости соответствующей его полному
А и В коэффициенты зависящие от формы поперечного профиля и степени
наполнения канала а принято представлять графиком называемым «Рыбка»;
Wn Кn – модули скорости при полном наполнении коллектора для
каналов различной формы сечения.
Расчёт выполняется с учётом некоторых замечаний:
- в практике строительного производства обычно принимают степень
наполнения равную а = 050 ÷ 075 ( принимается а = 06 );
- коэффициент шероховатости канализационных труб
n = 0012 ÷ 0014 (принимается n = 0013);
- расход принимается равным подаче насоса
С графика «Рыбка» снимается значение А для степени заполнения а =
Из формулы (41) определяется модуль расхода:
Из табличных данных по высчитанному [pic]подбирается ближайший
диаметр (d) и соответствующие табличные данные [pic] и [pic].
Уточняется истинное значение наполнения коллектора соответствующее
принятым [pic] и [pic].
По графику «Рыбка» для вычисленного значения А определяется степень
наполнения a = 055. Этому наполнению соответствует величина В = 105.
Глубина равномерного движения находится из зависимости:
Скорость движения определяется по формуле (42):
Список использованных источников
Абрамов С.К. Найфельд Л.Р. Скричелло О.Б. Дренаж промышленных
площадок и городских территорий.- М.: Гос. Издательство литературы по
строительству и архитектуре 1954
Грацианский М.Н. Инженерная мелиорация . М.: Издательство
литературы по строительству 1965
Калицун В.И. и др. Гидравлика водоснабжение и канализация –М.:
Козин В. Н. Расчет каналов имеющих замкнутый поперечный профиль в
условиях безнапорного течения. - Горький.: ГИСИ 1984.
Курганов А. М. Федоров Н. Ф. Гидравлические расчеты систем
водоснабжения и водоотведения. - Л.: Стройиздат 1986.
Насосы разные: Строительный каталог. Ч.10. Санитарно-техническое
оборудование. Приборы и автоматические устройства. М.: ГПИ
Прозоров И.В. и др. Гидравлика водоснабжение и канализация .М.:
СНиП 2.01.01.-82 «Строительная климатология и геофизика»
СниП 3.02.01-87 «Земляные сооружения основания и фундаменты»
Справочник монтажника. Монтаж систем внешнего водоснабжения и
канализации.Под ред. А. К. Перешивкина. - М.: Стройиздат 1978.
Справочник по гидравлическим расчетам Под ред. П.Г.Киселева
Справочник проектировщика Под ред. И.Г. СтаровероваВнутренние
санитарно-технические устройства Ч.1.- М.: Стройиздат
Чугаев Р.Р Гидравлика.-Л.:Энергия 1982
Штеренлихт Д.В. Гидравлика .- М.: Энергоатомиздат1984
Агеева В.В. «Осушение строительного котлована». Методические
указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Гидравлика» по курс
«Гидродинамика» - ННГАСУ 2003.

осушение котлована2.cdw

Рис. 2. Построение кривой депрессии

Осушение котлована3.cdw

Рис.3. График зависимости Q=f(h)