Drenarea excavatiilor cu ajutorul perdelelor de filtre aciculare

DRENAREA EXCAVATIILOR CU AJUTORUL PERDELELOR DE FILTRE ACICULARE

Filtrele aciculare constituie un echipament specific lucrarilor de constructii in vederea drenarii gravitationale sau vacuumate a excavatiilor in masura in care acestea nu se pot face prin epuismente directe.

In terenuri omogene domeniul de aplicare al filtrelor aciculare poate fi exprimat prin valori ale conductivitatii hidraulice recomandandu-se:

filtre aciculare cu functionare antrenata pentru k >10^-5 cm/s;

filtre aciculare cu functionare gravitationala pentru k ≥10^-3 cm/s.

Utilizarea instalatiilor de filtre aciculare conduce la eficienta maxima atunci cand se realizeaza coborarea nivelului apei subterane sub fundul excavatiilor pe intreaga suprafata.

unde: z₀- nivelul apei in filtrul acicular ;

z_c- nivelul apei in centrul incintei ;

R₁- raza de influenta a filtrului ;

2a- distanta dintre doua filtre.

Filtrul acicular se amplaseaza la minim 1m fata de peretele vertical al gropii de fundare si se compune din :

1- conducta de aspiratie; 2- sita de panza metalica; 3- spatiile dintre panza si conductaprin care circula apa; 4- supapa la baza conductei; 5- calcana dintata; 6- bila din lemn cauciucata

Sa se proiecteze o instalatie de filtre aciculare pentru coborarea nivelului freatic de la cota 108 sub cota de fundare a statiei de pompare.

m

Calculul se face pentru doua trepte de fundare in cazul in care dupa coborarea realizata de prima treapta de filtre, nivelul freatic este mai sus decat cota statiei.

k₁ = 0,000298 cm/s = 0,00000298 m/s

k₂ = 0,0244 cm/s = 0,000244 m/s

Distanta dintre doua filtre aciculare :

2a = 0,76…0,91 m

2a = 0,80 ma ==0,40 m.

Numarul de statii de pompare : n_a = 2

Tipul statiei PVK .

Inaltimea de pompare h_asp = 6,95m.

Mod de lucru

1.  Se calculeaza perimetrul gropii de fundare pe linia de amplasare:

V = 2∙(60+N)+2∙(35+N) m

V = 2∙(65+5)+2∙(35+5) = 210 m

2.  Se determina numarul de filtre aciculare:

n_j =

3. Se determina suprafata filtrului :

F = 2∙π∙r₀∙l₀ =2∙π∙0,0315∙1 = 0,198 m²

in care: r₀-raza partii filtrante

r₀ = 3,15 cm = 0,0315 m

l₀-lungimea partii filtrante

l₀ = 1 m

4.     Se determina nivelul apei filtrante

H = 108-(92-N) = 108-(92-5) = 21 m

Pentru a determina cota de coborare a nivelului apei freatice cu ajutorul filtrelor aciculare trebuie realizata o reprezentare grafica a doua functii: Q = f(z) si Z = f(Q).

Pentru aceasta avem:

1)     z₀ = H-h_asp+d∙+0,134∙ξ∙

z₀-inaltimea stratului freatic fata de stratul impermeabil

d-coeficient avand dimensiunea unei lungimi

2)     d = 0,050…0,075 md = 0,060 m

3)     Q-debitul pompat m3/zi

4)     ξ-coeficientul pierderilor de sarcina

5)     ξ = 4700∙+l_c∙(0,00232+)+0,196 = 4700∙+8,6∙(0,00232+)+

6)     +0,196 = 10,393

7)     l_c = 8,6 m

8)     In relatia (1) se dau cel putin trei valori Q = 1556 l/s si se calculeaza z₀. Rezulta de aici graficul z₀ = f(Q).

9)    

10)  Q =

n₀ = 2

in care: M-grosimea stratului aflat sub presiune (m)

M = (102-0,2∙N) - (92-0,2∙N) = (102-0,2∙16) - (92-0,2∙16) = 10 m

x₀ =

R_z = 2∙= 2∙= 201,188 m

R_z =201,188 m

944

958

0,944·0,958=0,904

In relatia (2) se impune pentru z₀ o valoare mai mica decat ultima valoare a lui z₀ determinat cu formula (1). Se determina Q. Se obtine graficul Q=f(z₀) ce va fi o linie dreapta ce trece prin punctele z₀ =108 m si Q₀ = 0 m³/s si cel de-al doilea punct este determinat mai sus cu relatia (2). In centrul incintei cota nivelului freatic dupa coborare se determina cu relatia:

Z_c = H-

Insumand la aceasta valoare cota stratului impermeabil rezulta cota nivelului freatic dupa coborare in centrul incintei. Daca cota de fundare astfel calculata este mai mare decat cota de fundare a statiei de pompare este necesara executarea celei de-a doua trepte de constructie la filtrele aciculare.

Alegem: z₀ = 14,144 m

Q = 0,020 m³/s

Z_c = 32- m

96,8 > 84,364

 nu mai este necesara a doua treapta de constructie.