Осушение строительного котлована

Нижегородский государственный  архитектурно-строительный университет

 

 

 

 

 

Кафедра гидравлики

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

 

 

Осушение строительного  котлована

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил _________________________________________________________

 

 

 

 

Руководитель _______________________________________________________

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н.Новгород, 2011

Таблица исходных данных

 

Грунт	Инфильт-рация	Размеры, м					Вид дренажных труб
		Н	с	а	b	d
Глина	-	4,2	1,4	73	116	2,8	асбестоцемент

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1 Исходные данные

Содержание

 

1. Назначение трассы дренажной  системы и расчетной величины  ее заглубления на начальном  участке…………………………………………………………………………………4

 

2. Гидравлический расчет приточности  воды к дрене………………………………………….5

 

3. Расчет гидравлики потока в  дрене……………………………………………….....................6

 

4. Расчет емкости накопительного  колодца………………………………………………… ….8

 

5. Трубчатые дрены………………………………………………………………………… ……9

 

Список литературы………………………………………………………………….…………...10

 

Приложение

1. Назначение  трассы дренажной системы и  расчетной величины ее заглубления на начальном участке

 

Плановые размеры основания  площадки строительства определяются геометрическими расстояниями a и b. Ширину дорожной сети вокруг запланированной площадки котлована принимаем 6 м, прокладка дренажных труб намечается в 2 м от дорожной сети.

С учетом принятых решений длина  дренажной сети составляет (рис. 2): 

 

Движение грунтовых вод по дренажной  системе строительного котлована  распадается на два участка: АВС и ADC (рис. 2).

Диаметр дренажной трубы для  грунта глина принимаем D = 150 мм. Дренажные трубы для надежного дренирования территории следует обсыпать 3 фильтрующими слоями толщиной каждого слоя 0,1 м.

Заглубление верха дренажного устройства принимаем в 0,5 м от заглубления фундамента здания d (рис. 2).

Отметка заглубления дренажной  системы в точке А определяем из выражения:

 

                                         (1)

где D – диаметр трубы

       n – число слоев дренажной обсыпки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2 План дренажной системы

 

2. Гидравлический  расчет приточности воды к дрене

 

Так как  дренажные трубы обеспечивают движение водного потока в условиях безнапорного движения, то для этого режима требуется прокладка труб с уклоном от точки А в направлении к точке С. Принимаем уклон i = 0,001. Заглубление дренажной системы в точке С в соответствии с принятым уклоном будет самым большим.

Определяем  расчетное заглубление дрены в среднем положении трасы АВС:

 

                                               (2)

 

 

Для указанного положения расчетная глубины  грунтовых вод будет равна:

 

                                                   (3)

 

 

Приточность грунтовых вод необходимо рассмотреть с учетом заглубления  водоупора. В расчете приточности  фильтрационного расхода к дренажной  трубе зададимся условием:

 

 

Т.к. водоупор залегает глубоко (рис. 3), приточность грунтовой воды к дрене при неучете инфильтрации определяется по формуле:

 

                                                         (4)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3 Расчетная схема определения приточности воды к дрене

 

Значение коэффициента фильтрации k для глины принимаем 0,0001.

Радиус влияния дрены R при неучете инфильтрации находится по зависимости:

 

                                                               (5)

 

Где tgα для глины принимаем 0,10 ÷0,15

 

 

Зона грунтового массива, из которого отсутствует приточность воды к  дрене:

 

Коэффициентом m =0,75 учитывается неприточность грунтовых вод к дрене.

Коэффициентом n определяется осреднение линий токов при движении фильтрационного расхода q₂ в зависимости от соотношения R/T по табличным значениям. Для нашего случая n=1,15

 

 

Общий расход воды в дрене определяется по формуле:

 

                                                            (6)

 

3. Расчет гидравлики потока в дрене

 

Расход  потока при полном заполнении дрены  находим по формуле Шези:

 

 

                                                      (7)

 

Где ω –  площадь живого сечения, определяемая по формуле:

                                                                (8)

С – коэффициент формулы Шези;

R – гидравлический радиус.

 

Коэффициент формулы Шези вычисляется  по формуле Маннинга:

 

                                                                          (9)

 

Где n – коэффициент шероховатости внутренней поверхности трубы, для асбестоцементных труб принимаем n=0,014.

 

Гидравлический радиус R вычисляется по формуле:

 

                                                                       (10)

 

Где χ – смоченный периметр.

При полном заполнении:

 

                                                                   (11)

 

 

 

Степень заполнения дренажной трубы и скорость фильтрационного потока в трубе определяются с помощью коэффициента неполноты расхода А:

 

                                                          (12)

 

 

Глубина потока в трубе находится по формуле:

 

                                                           (13)

 

Результат не совпадает с ранее заданным значением, поэтому необходимо задаваться новым значением глубины потока в трубе.

Коэффициент неполноты скорости В:

 

                                                        (13)

Исходя из таблицы значений коэффициентов А и В, принимаем В=1,15.

Скорость потока в дренажной  трубе при полном заполнении определяется по формуле:

 

                                                         (14)

 

 

 

Скорость потока в трубе находиться по зависимости:

 

                                                       (16)

 

 

При эксплуатации необходимо предусмотреть  прочистку труб от заиления.

 

 

4. Расчёт ёмкости накопительного колодца

 

Осушение заданной территории осуществляется с помощью накопительного колодца, который располагается в точке С и к которому дренажные воды попадают по двум независимым траекториям АВС и АDС. Конструктивно размеры накопительного колодца принимаем в плане 3,0 х 3,0 м, высота – 2,0 м.

Принимаем условие, что в случае заполнения колодца водой на высоту 0,75 от конструктивной высоты включается насос для удаления накопительной воды в ливневую канализацию. Высота накопительной воды:

 

 

Подсчитываем объем накопительной  воды в колодце – W:

 

                                                             (17)

 

 

Заполнение колодца на указанный  объем происходит за время:

 

                                                                 (18)

 

 с

 

Время осушения колодца принимаем  337,5 с.

 

Подбираем насос исходя из требуемого расхода и напора. Расход определяем принятым временем осушения (337,5 с), а напор расстоянием от дна колодца до глубины промерзания от поверхности грунта.

 

5. Трубчатые  дрены

 

Формы и размеры траншей определяются условиями производства земляных работ. Ширина траншеи по дну зависит  от размеров труб и фильтрующей обсыпки.

Для приема дренажных вод в трубах устраивают отверстия. В асбестоцементных трубах отверстия устраивают в виде пропилов в средней трети трубы шириной 3 ÷ 5 мм на расстоянии 50 см в шахматном порядке с обеих сторон трубы, либо устраивают круглые отверстия диаметром 10 мм, просверливаемые в шахматном порядке на расстоянии 10 ÷ 15 см друг от друга (приложение рис. 5).

Асбестоцементные трубы соединяются  между собой асбестоцементными  муфтами, а зазор между ними заливают цементным раствором.

 

 

Список литературы

 

1. Гоголев А.Е., Сухов С.М. Осушение строительного котлована: методические указания по выполнению курсовой работы для студентов направления «Строительство» по дисциплине «Гидравлика». – Н. Новгород: Нижегород. гос. архит.-строит. Ун-т, 2008. – 24 с.
2. СниП 3.02.01-87 «Земляные сооружения, основания и фундаменты»