Odvodnenie stavebnej jamy

Cvičenie č. 6

Navrhnite svahovanú stavebnú jamu a jej odvodnenie pre dané rozmery stavebného objektu a hĺbku základovej škáry.

Vstupné hodnoty:

rozmery objektu b1 = 18,5 ml1 = 2b1 m

odsadenie o = 1,2 mhĺbka jamy h1 = 5,7 múroveň HPV pod P.T. hw = 2,7 mhĺbka nepriepustnej vrstvy pod HPV H = 10,4 mvýtlačná výška čerpadla hv = 0,85 mpriepustná vrstva - koeficient filtrácie kf = 1.10-3

m.s -1

uhol vnútorného trenia φ' = 37°

2

Zadanie č. 6

Sklony svahov

nad priesakom

n1 γ

φtgβtg

ak svahom presakuje voda

n2 γ2

φtgβtg

Znížený sklon navrhneme na výšku h2/3

h2 = h1 - hw

h2/3 =

3

4

Rozmer dna jamy

5

Pôdorys

b2 = b1 + 2o l2 = l1 + 2o

Rozmery prieniku HPV so svahmi stavebnej jamy

1

2

2

2

2v βtg

h32

βtg3h

2bB

1

2

2

2

2v βtg

h32

βtg3h

2lL

6

Rozmery dna jamy

Celkové rozmery stavebnej jamy

1

21

2

2

23 βtg3h

h

βtg3h

2bb

1

21

2

2

23 βtg3h

h

βtg3h

2ll

Zníženie hladiny s (0,5 m pod dno stavebnej jamy)

w1 h5,0hs

7

Výška hladiny podzemnej vody nad nepriepustnou vrstvou zeminy h

Dosah zníženia HPV alebo polomer depresného kužeľa R

Hks575R f

Stavebnú jamu nahradíme fiktívnou kruhovou hydraulicky nedokonalou studňou o polomere r

vv LBA π

Ar

8

5,0hHh 2

Prítok zo svahov Q1

rrR

ln

skπQ

2

f1

Prítok cez dno jamy Q2

h4rR

lnhr

515,0rhh

rarcsin2

2π

rs2kπQ

22

f2

9

Celkový prítok vody, ktorú treba odčerpať

21 QQQ

Návrh obvodovej drenáže

10

Minimálna šírka šd a hĺbka hd drenáže v strede jamy (na začiatku spádu) je 0,5 m. S rovnakými hodnotami uvažujeme aj vo výpočte.

Sklon dna drenáže vyžaduje prehĺbenie drenáže o hĺbku h'd

11

22d l5,0b5,001,0h

Voda však nemôže prúdiť celou prierezovou plochou drenáže, ale len cez efektívnu plochu, ktorá je daná medzerovitosťou kameniva. Medzerovitosť drenážneho kameniva uvažujeme 35%.

Efektívna plocha drenáže Ad potom bude:

Kapacita obvodovej drenáže pri zbernej studni Qd

omočený obvod drenáže

hydraulický polomer O

AR d

12

dddd hhš35,0A

ddd šhh2O

sklon dna rigolu (drenáže); uvažujeme i = 1% = 0,01

súčiniteľ drsnosti (pre štrkovité a piesčité zeminy n = 0,025)

4

QiRR

n

1AvAQ 6

1

ddd

13.sm ..............Qd 13.sm > návrh drenáže vyhovuje

13

Zberné studne sa umiestňujú v najhlbšej časti pôdorysu stavby.Uvažujeme jednu studňu na 50 až 100 m dĺžky rigolu (drenáže).Budujú sa zo skruží s priemerom 1,0 až 1,5 m, alebo ako pažené šachty o rozmeroch 2,0 x 2,0 m.

Ich hĺbka vychádza z nasledujúcej podmienky. Najnižšiu hladinu vody v studni uvažujeme min. 0,5 m nad sacím košom čerpadla a dno studne uvažujeme aspoň vo vzdialenosti 0,5 m pod ním (viď. obr.). Najmenšia hĺbka studne je navrhovaná na 1,2 m

Zberné studne

14

Čerpadlá

Množstvo vody, ktoré bude odčerpávať 1 čerpadlo Qč je polovicou celkového množstva vody pritekajúcej do stavebnej jamy Q (pri použití dvoch čerpadiel)

Qč = Q/2

Hydrodynamické straty v sacom ss a výtlačnom sv potrubí:

2č

dπ

Q4v

v rýchlosť pohybu vody v potrubí

λ súčiniteľ trenia medzi vodou a potrubím; pre nové potrubie λ = 0,017 pre opotrebované potrubie λ = 0,026 až 0,80 uvažujeme 0,1 pre opotrebované potrubie

g gravitačné zrýchlenie 9,81 m.s-2

d vnútorný priemer potrubia; uvažujeme d = 0,15 m

15

Dĺžka sacieho potrubia

uvažujeme ako dĺžku svahu s rezervou 2 m pre osadenie potrubia do zbernej studne a napojenie potrubia na čerpadlo

2βsin3h

h

βsin3h

l1

21

2

2

s

dĺžka výtlačného potrubia; uvažujeme lv = 60 m

sacia výška čerpadla; uvažujeme vzdialenosť medzi potrubím, ktoré sa nachádza 0,3 m nad povrchom terénu a sacím košom čerpadla, ktoré sa nachádza 0,5 m pod zníženou hladinou podzemnej vody

16

5,03,0hsh ws

g2d

vlλs

2s

s

17

Hydrodynamické straty v sacom ss a výtlačnom sv potrubí

g2d

vlλs

2v

v

Manometrická výška čerpadla hm je daná súčtom sacej výšky hs, výtlačnej výšky hv a hydrodynamických strát v sacom ss a výtlačnom sv potrubí

vvssm shshh

Výkon čerpadla

n je súčiniteľ spoľahlivosti, n = 1,1 až 1,3; uvažujeme 1,3

w objemová tiaž vody (=10 kN.m-3)

η účinnosť čerpadla, η = 0,5 až 0,7; uvažujeme 0,5

η

hQγγP mčwn

18

Funkcia čerpadla je zabezpečená len vtedy, ak sacia výška hs vrátane strát v nasávacom potrubí ss nie je väčšia ako 10 m.

Záver: Vypočítaným hodnotám Qč = ............... m3.s-1, hm = ....... m, P = ........ kW vyhovuje čerpadlo typu .............................................

19

Na trvalú prevádzku potrebujeme celkovo dve čerpadlá a jedno náhradné s osobitným zdrojom energie.

Musia byť schopné čerpať kalnú vodu, v ktorej sa nachádzajú drobné častice. Vhodný typ sa vyberie tak, aby všetky tabuľkové hodnoty boli splnené.Na stavenisku je potrebné mať k dispozícii rezervné čerpadlo a náhradný zdroj energie, najmä v čase budovania izolácie. Náhradné čerpadlo a nezávislý zdroj energie musia byť zapojené tak, aby sa v prípade výpadku mohli okamžite uviesť do činnosti. Tieto opatrenia treba zabezpečiť dovtedy, kým podzemná časť konštrukcie nie je schopná odolávať účinkom vztlaku podzemnej vody.

Čerpané množstvo vody je potrebné regulovať, tak aby rýchlosť znižovania HPV nebola väčšia ako 0,5 m za deň pri zníženiach HPV do 3 m, prípadne 0,25 m za deň pri zníženiach od 3 do 6 m. V opačnom prípade hrozí porušenie stability svahov stavebnej jamy. Čerpanú vodu odvádzame v potrubí, v otvorených tesnených kanáloch do kanalizácie, povrchového toku alebo do vsakovacích jám.

20