ТЕХНИКА НА СТРОЙКАХ КОММУНИЗМА

БОРЬБА С ГРУНТОВЫМИ ВОДАМИ

Всюду под землёй находятся грунтовые воды: подзем­ные озёра, реки, ручьи. Грунтовые воды наполняют вырытые в земле колодцы чистой студёной водой. Однако для строителей гидротехнических сооружений подземная вода является злейшим и коварным врагом. Плотины, во­дохранилища и другие гидросооружения обычно заклады­ваются ниже уровня грунтовых вод. Поэтому, если не при­нимать специальных мер, грунтовые воды просачиваются в только что вырытые котлованы, заливают их, вызывают обвалы стенок, иногда останавливают всю работу.

Лучшее средство борьбы с грунтовыми водами — это искусственное понижение их уровня. Достигается это, обычно, путём откачки грунтовых вод мощными глубин­ными насосами. В земле бурится скважина и в неё опу­скается труба, соединённая с насосом. В скважину посте­пенно просачивается вода из прилегающих к ней слоёв грунта. Эта вода и откачивается насосами.

При плотных малопроницаемых для воды грунтах при­ходится бурить много скважин неподалёку друг от друга. Это отнимает очень много времени и сил.

На Великих стройках коммунизма с их огромным объёмом земляных работ применяются другие, более эф­фективные способы откачки грунтовых вод. Особые меха­низмы — так называемые иглофильтровые установки — позволяют быстро и просто выкачивать из недр зем­ли целые реки грунтовых вод без бурения глубинных скважин.

Иглофильтровая установка (рис. 15) состоит из на­соса для откачки воды и воздуха, водосборного коллекто­ра — трубы большого диаметра и присоединённых к нему иглофильтров — сравнительно тонких труб с фильтрами

На концах. К каждому коллектору присоединяется до ста иглофильтров.

Иглофильтр состоит из двух труб, вставленных одна в другую (рис. 16). Наружная труба имеет диаметр по­рядка 50 миллиметров, внутрен­няя — около 40.

Нижняя часть наружной трубы представляет собой* фильтр — металлическую сетку ^Щ с довольно крупными отверстия - ми. Ниже этого фильтра на тру­бу надет специальный насадок с отверстиями в виде сужаю­щегося книзу конуса. Насадок придаёт всему этому устройству вид массивной * стальной иглы. В верхней части насадка имеет­ся особый шаровой клапан, ко­торый пропускает воду только в одном направлении — из игло­фильтра наружу.

Внутренняя труба иглофиль­тра в своей нижней части имеет несколько отверстий, через кото­рые вода, просачивающаяся из грунта через фильтр, может проходить к насосу, откачиваю­щему её наверх.

Интересен порядок установ­ки иглофильтров. Они не тре­буют проходки в земле каких - либо скважин, а сами «влезают» в грунт на требуемую глубину.

Делается это силой воды под давлением в две-три атмо­сферы. Вода нагнетается во внутреннюю трубу и давит на шаровой клапан. Клапан открывается, и вода устрем­ляется в насадок. С силой вырываясь из насадка, мощная струя воды размывает грунт. В этот размытый грунт и входит корпус иглофильтра.

Таким путём иглофильтрами «прошивается» грунт во­круг рабочей площадки. Весь участок места разработки

(котлован), в котором должно быть сухо, окружается иглофильтрами, как надёжным стальным забором.

Концы труб всех иглофильтров соединяются с коллек­тором, и пускается в ход электродвигатель мощного ваку­умного насоса. Этот насос создаёт необходимое разреже­ние во внутренних трубах иглофильтров и потоки грунто­вой воды стремительно идут вверх. Из коллектора вода отводится в сторону от места разработок.

Для усиления действия иглофильтров используется ин­тересное физическое явление, носящее название электро­осмоса. Иглофильтры соединяются с отрицательным полю­сом генератора постоянного тока. Положительный полюс генератора присоединяется к специальным металлическим стержням, которые вбиваются параллельно иглофильтрам на расстоянии 2—2,5 метра от них. Под действием элек­трического поля, возникающего между иглофильтрами и стержнями, отсос воды резко возрастает (более чем в три раза).

При глубоком залегании грунтовых вод (20—30 мет­ров) кроме иглофильтровых установок применяются и другие, более мощные водопонижающие устройства. В этом случае по краям котлована через каждые 20—30 метров закладывают глубинные скважины боль­шого диаметра (более 30 сантиметров). Способ бурения таких скважин, как и в случае применения иглофильт­ров,— гидравлический. Для этого используют так назы­ваемые обсадные трубы, соединённые внизу со специаль­ным насадком, имеющим клапан. Внутрь обсадной трубы помещают другую, меньшего диаметра; она также при­крепляется к насадку. Мощная струя воды под давлением более 10 атмосфер нагнетается во внутреннюю трубу и, выходя из неё через насадок, быстро размывает грунт. В этом размытом грунте обсадная труба под действием своего собственного веса «тонет», опускаясь всё ниже и ниже. Когда она погрузится, наращивается вторая труба, потом третья, и так далее. А размытый грунт подни­мается вверх вдоль наружной поверхности труб и по лот­кам отводится в сторону от места бурения скважины.

Но вот глубинная скважина готова. Тогда подача воды прекращается и в пространство между обсадной трубой и стенками скважины насыпается гравий. Он об­разует искусственный фильтр, через который просачи­вается грунтовая вода. Когда пускается в ход вакуумный насос, вода, как и в иглофильтре, через щели в трубах по­падает во внутреннюю трубу и выкачивается наверх.

Таким образом, всё это устройство представляет собой, по существу, увеличенный в размерах игло­фильтр.

Такой способ осушения был впервые применён на строительстве Цимлянского гидроузла и показал чрезвы­чайно высокую эффективность при осушении котлована под здание электростанции и водосливной плотины. Ги­гантский котлован общей площадью в 350 ООО квадратных метров требовал понижения уровня грунтовых вод до 28 метров. Положение осложнялось ещё и тем, что в кот­лован могли просачиваться не только грунтовые воды, по и воды реки Дона — через земляную перемычку, отде­ляющую его от котлована.

Чтобы вести землеройные работы по сооружению кот­лована, требовалось откачивать в сутки десятки тысяч кубических метров — целое озеро — воды.

Вокруг котлована было пробурено сто пятьдесят пять глубинных скважин. Каждая скважина была оборудо­вана вертикальным центробежным насосом новейшей со­ветской конструкции. Стальной частокол с промежутками в пятнадцать-тридцать метров между каждой глубин­ной скважиной надёжно ограждал котлован от опасной и коварной стихии. Кроме того, было смонтировано 56 иг­лофильтровых установок с общим количеством иглофильт­ров в 5600, расположенных в один и в два яруса. Вся эта грандиозная система водопонижения обеспечила нормаль­ную работу на строительстве Цимлянского гидроузла. Напорные трубы насосов непрерывно подавали воду в кольцевой коллектор, опоясывавший гигантский котлован со всех сторон. Из кольцевого коллектора по трубопро­воду, переброшенному через земляную перемычку, отделявшую котлован от Дона, грунтовая вода вылива­лась в реку.

И всё же некоторая часть воды прорывалась через заградительные ряды глубинных скважин и иглофильтров на дно котлована. Тогда вступали в действие другие цент­робежные насосы, установленные на самом дне котло­вана. Они отсасывали и эту воду, и ту, которая выпадала в виде атмосферных осадков.

Советские водопонижающие установки действовали безотказно в самых тяжёлых условиях работы. Инте­ресно отметить, что когда на некоторых участках попро­бовали применить для водоотлива насосы иностранной конструкции, то они не смогли справиться с работой, быстро вышли из строя и были заменены советскими машинами.

В настоящее время наши водопонижающие уста­новки ещё более совершенствуются. Они будут снабжены устройствами автоматического управления и контроля; та­кими установками мощо будет управлять на расстоянии. Это будет иметь особо! важное значение на строительстве Куйбышевского и Сталинградского гидроузлов-гигантов.

За разработку и внедрение на Великих стройках ком­мунизма новейших систем водопонижающих установок большая группа учёных и инженеров в 1952 году была удостоена звания лауреатов Сталинской премии (Ф. Ф. Эн­гель, Н. А. Филимонов и другие).

Благодаря замечательной советской технике совет­скими строителями было опровергнуто распространённое мнение, что нельзя строить на песке. Цимлянский гидро­узел был выстроен именно на песчаном грунте, да вдоба­вок ещё и мелкозернистом. За короткие, невиданные нигде в мире, сроки выросла плотина высотой около сорока метров и длиной в тринадцать с половиной километров!

Железобетонная часть плотины подняла воду на 26 метров.