Drenaza u fazi gradnje - hikom.grf.bg.ac.rshikom.grf.bg.ac.rs/stari-sajt/web_stranice/KatZaHidr/Predmeti/Drenazni_sistemi/1... · 2 Zadatak drenažnih sistema u fazi gradnje je da

1

DRENAŽNI SISTEMIŠKOLSKA 2012/2013

Predmetni profesor:Doc. Dr Miloš Stanić, dipl. građ. inž.Predmetni asistent:Željko Vasilić, dipl. građ. inž.

Beograd, 2013

DRENAŽNI SISTEMI U FAZI

GRADNJE OBJEKATA

UNIVERZITET U BEOGRADU

GRAĐEVINSKI FAKULTET

Drenažni sistemi u fazi gradnje objekata

Izgradnja građevinskih objekata je veoma često otežana

prisustvom podzemne i/ili površinske vode, što može

značajno i najčešće neplanirano da poskupi i produži period

izvođenje radova.

2

2

Zadatak drenažnih sistema u fazi gradnje je da se

upravljanjem nivoom podzemne vode omogući izvođenje

radova u suvom.

Drenažni sistemi u fazi gradnje su najčešće privremeni objekti.

Zavisno od karakterisitika zemljišta, potrebnog sniženja nivoa

podzemne vode, trajanja izgradnje i drugih uslova,

drenažni sistemi mogu biti veoma jednostavni i zahtevati

male investicije ili veoma složeni, sa značajnim

investicionim i eksploatacionim troškovima i potencijalno

veoma opasni po objekte koji se nalaze u blizini branjenog

objekta.

3


Globalni prikaz metoda i mogućnosti primene:

4


3

Globalni prikaz metoda i mogućnosti primene:- u nestruktuiranim zemljištima kao što su peskovita i

šljunkovita, osnovni zadatak je obezbediti dovoljan

kapacitet drenažnog sistema i predvideti raspored

elemenata ovog sistema takav da radijus dejstva bude

dovoljan da obuhvati čitavo branjeno područje

5


Globalni prikaz metoda i mogućnosti primene:Kod zemljišta kod kojih je efektivni prečnik zrna D10 manji

od 0.05 mm, dotok u drenažni sistem je veoma mali i može

se meriti u litrima u minuti. Radijus dejstva elemenata ovog

sistema je mali. Gravitacione metode nisu efikasne pa se

najčešće projektuju drenaže zasnovane na vakumnim

sistemima sa kojima se voda pod podpritiskom evakuiše iz

zemljišta

6


4

Globalni prikaz metoda i mogućnosti primene:U slučaju kada se iskop obavlja u veoma krupnozrnim materijalima,

područje iskopa se veoma često brani izgradnjom veštačkih barijera –

dijafragmi, čime se otežava dotok vode i stvaraju povoljniji uslovi za

eventualnu uspešniju primenu drugih metoda dreniranja.

Za određenu vrstu objekata postoji i mogućnost primene podvodnog

iskopa.

7


Globalni prikaz metoda i mogućnosti primene:

Kod teških, glinovitih zemljišta moguće je primeniti metode zasnovane na

elektroosmozi. Kako se radi o veoma skupoj metodi, njena primena nije

zaživela u praksi.

Prethodna analiza se odnosi na

karakteristike zemljišta iz koga se crpi

voda, što ne mora odgovarati

karakteristikama zemljišta u kome se

obavlja iskop. Na primer bunari se,

zavisno od položaja vodonosnog sloja i

režima podzemnih voda, najčešće

postavljaju na znatno većoj dubini nego

što je dubina na kojoj se obavljaju

radovi. Na ovaj način se gornji, po

pravilu slabije propusni sloj, drenira

kroz vodonosni sloj iz koga se efektivno

crpi voda.

8


5

Drenažni rovovi i drenažne jameNajjednostavniji metod primenljiv u sledećim slučajevima:

Teška zemljišta koja se odlikuju malim koeficijentima filtracije uz eventualno prisustvo proslojaka peskovitog zemljišta koje nije je u kontaktu sa vodonosnim slojem

Nivo podzemne vode i potrebna dubina iskopa su takve da nije potrebno značajno sniženje pa samim tim ni dotok u drenažne rovove nije veliki.

Dno iskopa i nivo podzemne u donjem vodonosnom sloju su na takvim kotama, da ne preti opasnost od naglog i nekontrolisanog prodora podzemne vode pod značajnim pritiskom kroz dno iskopa.

9


Drenažni rovovi i drenažne jameMože se primeniti i u kombinaciji s drugim metodama

sniženja nivoa podzemne vode. Kada se osnovni drenažni

sistem sastoji od dubokih bunara, kojima se voda snižava

u donjem vodonosnom sloju i dalje je moguća pojava

lateralnog dotoka vode. U tom slučaju je potrebno izgraditi

sistem drenažnih rovova i sabirnih jama kao sekundarnu

meru, što omogućava raniji početak ili nastavak radova.

10


6

Igla filteriSkup bunara malog prečnika (oko 50 mm, dužine 7 m) koji

su preko sabirnog cevovoda priključeni na vakum pumpu

Metod koji ima najveći opseg primene u praksi

Metod je pogodan i za prašinasto peskovita zemljišta,

sitnozrne peskove i peskovita zemljišta

Efikasna je primena kako pri dotocima od desetak litara u

minuti pa sve do protoka od nekoliko desetina litara u

sekundi

11


Igla filteri

Primena metode je efikasna kada je zahtevano sniženje

nivoa podzemne do 6 metara

Za veća sniženja potrebno postavljanje odvojenih baterija

igla filtera na različitim nivoima

12


7

Igla filteriElementi drenažnog sistema

igla filteri – bunari malog prečnika, najčešće 50 i 75 mm, dužine 7 do 8

metara od kojih je poslednji metar izveden sa perforacijom. Minimalno

rastojanje je 1 m.

Sabirni kolektor – je aluminijumska cev sa otvorima na rastojanju od 1 m,

na koje se priključuju igla filteri. U sabirnom kolektoru se ostvaruje

podpritisak.

Vakumna pumpa – se nalazi na kraju drenažnog sistema i zadužena je za

održavanje vakuma u sistemu i evakuaciju prikupljene vode kroz potisni

deo pumpe. U praksi se najčešće primenjuju pumpe kapaciteta do 30 l/s.

13


Igla filteri

Najveći problem koji se javlja prilikom rada igla filtera je u održavanju

potrebnog podpritiska u sistemu. Bilo kakav značajniji prodor vazduha na

spojevima kompromituje sistem i dolazi do brzog povratka podzemne vode

u zonu iskopa, što može prouzrokovati značajne neposredne i posredne

štete. Neposredna bi se odnosila npr. na mogućnost isplivavanje još

nedovršenog objekta ili potapanje mehanizacije, a posredna šteta je u

odlaganju radova.

14


8

Duboki bunari – vertikalna drenažaDuboki bunari se primenjuju kada postoji moćan vodonosni sloj, koji se

nalazi ispod kote dna iskopa i u kome je nivo podzemne vode iznad dna

iskopa

Duboki bunari su po potrebnim investicijama i eksploatacionim troškovima

sigurno najskuplje od razmatranih rešenja. Zbog toga je i pitanje broja,

rasporeda i dubine bunara veoma važno

Preporuka je da se prvi bunar iskoristi kao opitni i da se na njemu uradi test

probnog crpljenja

15


Duboki bunari

Projektom se pre svega definiše: dubina,

minimalan broj, raspored i kapacitet bunara,

periodi rada pojedinačnih bunara zavisno od

predviđenih faza izgradnje objekta i

sračunato sniženje.

Projektom je potrebno definisati i filtarski

zasip kako ne bi došlo do sufozije (ispiranja

sitnijih čestica) prilikom eksploatacije

bunara.

Precrpljivanje bunara podrazumeva

crpljenje većih količina vode iz bunara nego

što je to predviđeno čime se povećava

opasnost od sufozije. Osim toga dolazi i do

previše učestalog uključivanja i isključivanja

bunarske pumpe, što nepovoljno utiče na

njen eksploatacioni vek.

16


9

Proračun elemenata drenažnog sistema

Cilj izgradnje drenažnog sistema, je da se omogući izvođenje radova u

uslovima sniženog nivoa podzemne vode, a da se pri tome ne ugroze okolni

objekti i saobraćajnice. Drenažni sistem mora biti dovoljnog kapaciteta, s

obzirom na karakteristike vodonosnog sloja iz koga se crpi voda, ali i da se

odgovarajućim izborom filterskog sloja onemogući sufozija.

Osim kapaciteta pojedinačnih elemenata sistema (npr. bunara ili igla filtera)

bitan je i prostorni raspored elemenata drenažnog sistema, imajući u vidu da

je najčešće potrebno preklapanje zona uticaja. Potrebno je projektom

definisati i raspored rada u vremenu s obzirom na planiranu dinamiku

izvođenja radova.

Za proračune se uglavnom primenjuju analitički modeli za ustaljene ili

neustaljene uslove. Tačnost proračuna najviše zavisi od karakteristika sloja iz

koga se crpi voda, a pre svega od:

- Darsijevog koeficijenta filtracije k (m/s)

- Transimivnosti T = k M (m2/s) gde je M prosečna debljina vodonosnog sloja

- Efektivne izdašnosti Se

i veličina koje se obično procenjuju na osnovu empirijskih formula, kao što su

dotok u pojedinačni bunar i radijus dejstva bunara ili drenažnog rova. 17



Analitičke metode proračuna u ustaljenim uslovima:

=

br

R

kM

Qs 0ln

2π

+=

br

R

hHk

Qs 0ln

)(π

hH

MH

r

R

hHk

Qs

b +

−+

+=

20 )(

ln)(π

15

kvmx =

152

kr

l

Qb

f

π=

L

kMsq =

L

shHkq

2

)( +=

18


10


Radijus dejstva bunara (Ro) – drena (L)

ksCR ⋅⋅=0

k se unosi u (m/s) a s u metrima.

Keficijent C, za bunare iznosi 3000 a za

duboke drenažne rovove se može usvojiti

vednost 2000.

Prethodna jednačina se odnosi na slučaj

kretanja vode sa slobodnom površinom.

19


Vertikalna drenaža – rad grupe bunara

Za proračun depresije se koristi princip superpozicije, po kome se ukupno

sniženje podzemne vode u nekoj tački računa kao zbir depresija pojedinačnih

bunara:

Iako se teorijski princip superpozicije

može primeniti samo na slučaj kretanja

podzemne vode pod pritiskom, isti

princip se sa dovoljnom tačnošću može

primeniti i kod crpljenja iz vodonosnog

sloja sa slobodnom površinom, ukoliko

je depresija s manja od oko 20% od

debljine vodonosnog sloja u

neporemećenom stanju

( ))...ln(lnln2 210 np xxxRn

kM

Qs −⋅=

π


20


11

Planirana dinamika i faznost izgradnje objekta ima veoma značjan uticaj na

projektovanje elemenata drenažnog sistema, posebno ako se radi o

objektima koji se: prostiru na većoj površini ili je u pitanju izgradnja linijskih

objekata – cevovoda i kolektora. U tim uslovima je potrebno projektovati

drenažni sistem koji će pratiti dinamiku izgradnje i u projektu dati procenu

vremena potrebnog da se sistem instalira, kao i potrebnog vremena rada

sistema da bi se ostvarilo zahtevano sniženje.

Najčešće se primenjuju:

Theis-ovo rešenje i Hantush-ijevo rešenje

Analitičke metode proračuna u neustaljenim uslovima:

Tt

Sru

uwT

Qs

e

4

)(4

2

=

=π

sB

kq

'=

'

)/,(4

k

BTb

bruHT

Qs

⋅=

=π

)(2)/,(lim 00 b

rKbruH

u→

→

21


Kod dimenzionisanja i proračuna efekata rada drenažnog sistema, mora se

računati ne samo sa činjenicom da će biti više bunara u zajedničkom radu,

već i da će zbog tehnologije građenja pojedinačni bunari imati različite

periode rada, pa i eventualno promenljiv protok u toku rada drenažnog

sistema.

U slučaju primene analitičkih rešenja za neustaljene uslove, osim primene

već opisanog principa superpozicije u prostoru, primenjuje se i princip

superpozicije u vremenu. Na taj način se obuhvata slučaj rada grupe bunara

sa promenljivim protokom, pa se depresija (s) u nekoj tački računa kao zbir

depresija od svakog bunara pojedinačno:


∑ ∑

−

∆=

j i

j

ij

ejij

B

r

ttT

SrH

T

Qs ),

)(4(

4

2

π

gde je j oznaka za redni broj bunara a i oznaka za vremenski presek (tij) u

kome se desila promena protoka u j-tom bunaru za vrednost ∆Qij

22


12

Primer primene ovakvog modela u slučaju rada grupe bunara koji se

projektuju za potrebe izvođenje kolektora. Predviđa se rad drenažnog

sistema u tri faze. U prvoj fazi rade samo bunari B1 i B2, zatim se izvode i

uključuju bunari B3, B4 i B5, a nakon završetka druge faze, uključuju se

bunar treće faze koji ima najveći protok, a potom isključuju bunari druge faze.

Rezultati modela su dati u formi konturnih linija iste depresije s i prikazani su

za trenutak t kada su uključeni bunari prve i druge faze izgradnje objekta.


23


Filterski sloj ima dvostruku ulogu. Sa jedne strane postavlja se da bi se

smanjili gubitci energije na ulazu u drenažu i taj uslov se zadovoljava tako što

se od filtra zahteva da njegov koeficijent filtracije (kf) bude makar 10 puta veći

od koeficijenta filtracije okolnog zemljišta.

Druga funkcija filterskog sloja je sprečavanje sufozije, odnosno ispiranja

sitnijih čestica iz okolnog zemljišta.

Terzaghi-jev kriterijum:

Df 15 > 4 Ds 15

Df 15 < 4 Ds 85

USBR-ov kriterijum:

Zaštitni filtri:

Donja granica Ds60 (mm) 100 60 30 10 5 0

0,02-0,05 9,52 2,00 0,61 0,33 0,30 0,07 0,05-0,10 9,52 3,00 1,07 0,38 0,30 0,07 0,10-0,25 9,52 4,00 1,30 0,40 0,30 0,07

0,25-1,00 9,52 5,00 1,45 0,42 0,30 0,07

Gornja granica Ds60 (mm) 100 60 30 10 5 0

0,02-0,05 38,10 10,00 8,70 2,50 0,59 38,10

0,05-0,10 38,10 12,00 10,40 3,00 0,59 38,10

0,10-0,25 38,10 15,00 13,10 3,80 0,59 38,10

0,25-1,00 38,10 20,00 17,30 5,00 0,59 38,10

24


13

Modifikovan Terzaghi-jev kriterijum:

Df 15 > 5 Ds 15

Df 15 < 5 Ds 85

Zaštitni filtri:

25


Dodatni uslov koji se postavlja u slučaju filterskog sloja za bunarske konstrukcije, je u pogledu koeficijenta uniformnosti filtra (Cu=D60/D10).

Smatra se da je kod filterskog zasipa potrebno imati vrednosti Cu od 3 do 5 zavisno od uniformnosti zemljišta (ovaj uslov se postavlja da ne bi došlo do segregacije filterskog zasipa tokom ugradnje).

Veoma često se kod projektovanja zaštitnog filtra provera i dopunski USBR-ov kriterijumkoji ima sledeći oblik: Df 50 < 25 Ds 50. Primenom ovog kriterijuma se obezbeđuje da krive mehaničkog sastava filtera i zemljišta budu približno paralelene.

Preporučene debljine filterskog zasipa su od 50 do 150 mm (veće debljine se ne preporučuju zbog problema sa “razradom” bunara).

Prilikom projektovanja filterskog sloja, potrebno je voditi računa o veličini otvora kroz koji se prikuplja izdrenirana voda. Uobičajen uslov za filterski deo bunarske konstrukcije je da veličina otvora bude približno jednaka vrednosti Df85 (ovaj uslov se postavlja da ne bi došlo do preteranog ispiranja sitnijih zrna filterskog zasipa).

Radi smanjenja gubitka energije prilikom prolaska vode kroz sam filterski deo bunarske konstrukcije, preporučuje se da procenat svetlog otvora bude približan poroznosti filterskog

sloja.

Zaštitni filtri:

26


Documents

Drenaza u fazi gradnje - hikom.grf.bg.ac.rshikom.grf.bg.ac.rs/stari-sajt/web_stranice/KatZaHidr/Predmeti/Drenazni_sistemi/1... · 2 Zadatak drenažnih sistema u fazi gradnje je da