Odvodnenie stavebnej jamy

Cvičenie č. 6

Zadanie č. 6

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

Vstupné hodnoty:

rozmery objektu odsadenie hĺbka jamy úroveň HPV pod P.T.

hĺbka nepriepustnej vrstvy pod HPV výtlačná výška čerpadla priepustná vrstva - koeficient filtrácie uhol vnútorného trenia

l b

1 1 = 18,5 m = 2b 1 m o = 1,2 m

h

1

h

w = 5,7 m = 2,7 m H = 10,4 m

h

v k f = 0,85 m = 1.10

φ

' = 37 ° -3 m.s

-1 2

Sklony svahov

nad priesakom

tg β 1



tg φ γ n

ak svahom presakuje voda

tg β 2



tg φ 2 γ n

Znížený sklon navrhneme na výšku h 2 /3

h

2 = h 1 - h w

h

2 /3 = 3

Rozmer dna jamy

4

Pôdorys

5

Rozmery dna jamy

b

2 = b 1 + 2o

l

2 = l 1 + 2o

Rozmery prieniku HPV so svahmi stavebnej jamy

B v



b 2



2

 

h 2 3 tg β 2



2 h 2 3 tg β 1

 

L v



l 2



2

 

h 2 3 tg β 2



2 h 2 3 tg β 1

  6

Celkové rozmery stavebnej jamy

b 3



b 2



2

 

h 2 3 tg β 2



h 1



h tg β 1 3 2

 

l 3



l 2



2

 

h 2 3 tg β 2



h 1



h tg β 1 3 2

 

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

s



h

1



0 , 5



h

w

7

Výška hladiny podzemnej vody nad nepriepustnou vrstvou zeminy h

h



H



h 2



0 , 5

Dosah zníženia HPV alebo polomer depresného kužeľa R

R



575



s



k f



H

Stavebnú jamu nahradíme fiktívnou kruhovou hydraulicky nedokonalou studňou o polomere r

A



B v



L v r



A π

 8

Prítok zo svahov Q 1

Q 1



π



k f ln s 2 R



r r

Prítok cez dno jamy Q 2

Q 2



π



k f π 2



2 arcsin h



r 2



s



r h 2



r 2



0 , 515 r h ln R



r 4 h

9

Celkový prítok vody, ktorú treba odčerpať

Q



Q 1



Q 2

Návrh obvodovej drenáže 10

Minimálna šírka š d a hĺbka h d 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

h d

 

0 , 01

 

0 , 5



b 2



0 , 5



l 2

 11

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 A d potom bude:

A d



0 , 35



š d

 

h d



h d

  Kapacita obvodovej drenáže pri zbernej studni Q d omočený obvod drenáže

O



2



h d



h d

  

š d

hydraulický polomer

R



A d O

12

sklon dna rigolu (drenáže); uvažujeme i = 1% = 0,01 súčiniteľ drsnosti (pre štrkovité a piesčité zeminy n = 0,025)

Q

d



A

d



v



A

d



1 n



R

6 1



R



i



Q 4 Q

d



..........

....

m 3 .s

 1 > m 3 .s

 1  návrh drenáže vyhovuje 13

Zberné studne

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 na 1,2 m 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 14

Čerpadlá

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

Q

č = Q/2 Hydrodynamické straty v sacom s s a výtlačnom s v potrubí: d vnútorný priemer potrubia; uvažujeme d = 0,15 m v rýchlosť pohybu vody v potrubí

v



4 π

 

Q č d 2

g gravitačné zrýchlenie 9,81 m.s

-2

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 15

Dĺžka sacieho potrubia

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

l s

  

h 2 sin 3 β 2



h 1



sin h 3 β 1 2

  

2

dĺžka výtlačného potrubia; uvažujeme l v = 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

h s



s



h w



0 , 3



0 , 5

16

Hydrodynamické straty v sacom s

s

a výtlačnom s

v

potrubí

s s



λ l s d



v 2



2 g s v



λ l v d

 

v 2 2 g

17

Manometrická výška čerpadla h m je daná súčtom sacej výšky h s , výtlačnej výšky h v hydrodynamických strát v sacom s s a výtlačnom s v potrubí a

h m



h s



s s



h v



s v

Výkon čerpadla g n je súčiniteľ spoľahlivosti, g n = 1,1 až 1,3; uvažujeme 1,3 g w objemová tiaž vody (=10 kN.m

-3 )

η

účinnosť čerpadla,

η

= 0,5 až 0,7; uvažujeme 0,5

P



γ n γ w Q č h m η

18

Funkcia čerpadla je zabezpečená len vtedy, ak sacia výška h s v nasávacom potrubí s s nie je väčšia ako 10 m.

vrátane strát Záver: Vypočítaným hodnotám Q

č

= ............... m 3 .s

-1 , h m vyhovuje čerpadlo typu .............................................

= ....... m, P = ........ kW 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