Когда появляется в колодце плывун, можно ожидать многочисленных проблем как при строительстве, так и во время эксплуатации. Наличие такого подземного явления существенно сказывается на качестве воды, вплоть до ее полной непригодности для питья.
Большие сложности возникают и при рытье колодезной шахты при прохождении такого нестабильного слоя. Однако все проблемы можно решить. Лучше всего с этим справятся профессионалы из специализированных организаций, но можно все сделать и собственными руками.
Содержание
Что такое плывун?
По своей сути, плывун представляет собой грунтовый слой с водяным насыщением и толщиной от 1 до 15 м. Как правило, это ограниченный, удлиненный объем в земляной толще, заполненный песком и супесью (часто с твердыми частицами различных примесей). В нормальном состоянии он герметичен и стабилен, но при механическом воздействии способен легко растекаться.
Под напором воды такой пласт начинает двигаться. В целом, плывуны могут иметь достаточно однородную или совершенно хаотичную (неоднородную) структуру с мелко- или крупнозернистой основой. Они часто имеют в своем составе каменистые обломки и сцементированные песочные массы.
На глубине плывун чаще всего находится в гидродинамическом равновесии, т.е. давление, создающееся внутри него, уравновешивается силами, обеспечивающимися массой грунта, расположенного над ним. В таком состоянии пласт может находиться сколько угодно долго, пока не будет нарушено это равновесие. При его вскрытии внутреннее давление становится преобладающим, что выталкивает песок вверх.
Различают 2 основных типа плывунов:
- Истинная разновидность в своем составе имеет многочисленные глинистые и коллоидные пылеобразные частички, которые начинают играть роль смазки, соединяя крупные частицы. Такие пласты способны сохранять воду внутри и имеют низкий коэффициент фильтрации, что не позволяет внешней воде проходить через пласт. В зимнее время при промерзании они проявляют значительное вспучивание. При высыхании истинные плывуны сильно уплотняются.
- Ложная разновидность состоит из мелкого песчаника с водяным насыщением. С учетом глубины залегания такого пласта вода в них находится под избыточным давлением, а при вскрытии выталкивает песок.
Какие проблемы возникают
Проблемы с наличием плывунов могут возникать на стадии строительства и при эксплуатации колодца. В первом случае затруднения вызываются, если такой пласт находится в месте рытья колодезной шахты, и его необходимо пересечь, т.е. когда возникает условие: плывун располагается выше водоносного пласта.
При копании котлована приходится вскрывать плывун, что вызывает его подвижку. Разжиженная масса начинает заполнять шахту, делая невозможным дальнейшее ее углубление. Формирующаяся полость приводит к высокой вероятности смещения грунтовых пластов.
Таким образом, возникает обязательное требование: работы по рытью шахты могут проходить только при условии закрепления стенок и блокировании плывуна.
Большие неприятности возникают при эксплуатации, когда плывун располагается в придонной зоне колодца. В действующем сооружении такое явление, прежде всего, загрязняет воду. Однако это далеко не самая большая проблема. Плывун затрудняет приток воды и, в принципе, может привести к полному истощению колодца.
Кроме того, большую опасность вызывают возможные механические нагрузки. В нижней части колодца существует риск поперечного сдвига или осаждения бетонных колец или венцов сруба. При замерзании пласта в срединной части шахты возникает интенсивное вспучивание, что создает очень высокие нагрузки на шахтные стенки. Другими словами, действующий колодец в плывуне выдвигает такие повышенные требования: периодическая чистка придонной зоны, упрочняющие мероприятия и т.п.
Тонкости монтажа колодцев
Как указывалось выше, для того чтобы пройти плывун при формировании необходимой глубины колодца, следует принять меры, предотвращающие подвижку насыщенного водой песка в яму для шахты.
Эти меры зависят от типа плывуна, его размеров, подвижности (податливости), мощности, состава и других характеристик. Иногда, когда он не столь велик, оказывается достаточным ускорение рытья или бурения с быстрым началом обустройства стен. Интенсивная работа совмещается с откачкой воды и очисткой ствола.
Такие действия возможны при копании неглубоких ям, а также в обстоятельствах, когда прохождение опасного участка проводится в нижней части колодца.
В таких случаях важно соблюдать технику безопасности и контролировать риск обрушения стенок. Появляющийся осадок надо откачивать в постоянном режиме с использованием дренажного насоса необходимой мощности, не допуская накопления просачивающейся массы в колодезной шахте.
Вообще, самый верный способ избежать проблем — выявление наличия плывуна на стадии изыскательских работ и перенос строительства колодца на другое, более безопасное место.
Принятие технических мер
При значительных размерах плывуна, когда насос не справляется с откачкой массы, применяются различные технические способы проходки. При возведении стенок в виде колонны бетонных колец нередко применяется технология их осаждения. Способ реализуется путем выборки грунта под бетонным кольцом, которое затем под собственным весом медленно опускается вниз.
Естественно, что пройденный таким образом опасный участок сразу же герметизируется, затирая швы между кольцами. При опускании блоков применяются небольшие дополнительные механические нагрузки сверху. Важное условие — равномерное осаживание, не допускающее перекосов колец.
Еще один вариант проходки плывуна — крепление шпунтов в опасной зоне. Такое приспособление представляет собой стенку, переборку, щит из досок или брусьев, скрепленных надежно между собой с использованием четвертей или углов, при этом в нижней части торцы досок шпунтов заостряются для возможности их вбивания сверху.
При локализации плывуна близко от водоносного пласта, питающего колодец, проходку можно осуществить с использованием шпунтового ящика. Такой шпунт вбивается строго вертикально с контролем отвесом с помощью деревянного обуха или ручной бабы. Он погружается на глубину 32-40 см между направляющей и распорной рамами.
После удаления грунта без оголения торцов досок приспособление снова забивается. Если толщина слоя плывуна составляет более 1 м, то воздействие придется производить с использованием копра и бабы из чугуна, которая перемещается по направляющим.
В тех случаях, когда наполнение плывуна сильно разжижено, применяется специальный придонный ящик с крышкой и разрезающим металлическим башмаком. Это приспособление опускают в придонную зону и вдавливают в дно шахты (непосредственно в плывун).
Процесс осаждения ящика осуществляется с помощью клиньев или домкратов, воздействующих на брус, закрепленный на срубе. Домкраты или клинья устанавливаются симметрично, с двух противоположных сторон ящика. По мере его наполнения содержимым плывуна крышка открывается, а масса извлекается и поднимается вверх. В это же время сруб колодца постепенно опускается созданием нагрузки. Данный метод применим при прохождении пластов размером порядка 0,8-1,2 м.
Трубная проходка
Достаточно эффективным и надежным способом, реализующим прохождение мощных плывунов при строительстве колодца, является стальная опалубка из труб с диаметром немного меньшим, чем размер колодезных бетонных колец. Такая опалубка погружается прямо в толщу плывуна, что обеспечивает полное блокирование и герметизацию разжиженного грунта.
Необходимо отметить, что бетонные кольца даже при максимальной герметизации создать такую защиту не могут. Другими словами, в зоне вскрытия плывуна монтируется стальной кессон без днища. Вместо герметичного дна формируется фильтрующий слой из промытого щебня фракции 50-70.
Второй способ трубчатой проходки основывается на применении стальных труб, гарантирующих подпор воды с глубины, что исключает подъем песка водой с верхних горизонтов пласта. С этой целью используется труба диаметром порядка 30-55 мм, которая вбивается на глубину до 25-30 м (до верхнего водоносного пласта со стабильным дебитом) при помощи бурильной установки.
Таким способом строится что-то среднее между скважиной и колодцем, при этом давление, обеспечиваемое глубинной водой, препятствует проникновению песка из плывуна.
Мероприятия на действующих колодцах
Плохо блокированный при строительстве придонный плывун в процессе эксплуатации способен вызвать вышеуказанные проблемы с поступлением воды. Для того чтобы исключить такое явление, колодцы с плывунами периодически подвергаются чистке. Наиболее тщательно очищается придонный фильтр.
Для исключения дальнейших влияний плывуна применяется способ обустройства двойного шатра в зоне забора воды. Для этого углубляется шахта и устанавливается нижний шатер. Затем на расстоянии 40-45 см от него устанавливается дополнительный водосборный шатер.
Следует обратить особое внимание на монтаж этого элемента — его следует тщательно законопатить по всей длине мхом и расшивкой рейками. Принцип действия такого фильтра прост: песок из нижнего шатра остается между стенками элементов, а вода откачивается вверх.
При проведении профилактических и ремонтных работ в колодцах на плывунах следует учитывать тот факт, что водяной столб в шахте сдерживает подъем песка из пласта, а значит, не следует откачивать из нее всю воду.
Минимальный водяной пласт должен иметь высоту 35-40 см. Для исключения риска проникновения песка в питьевую воду дно колодца часто оборудуется специальным фильтром. В частности, находит применение осиновый щит. Иногда на него насыпается дополнительный фильтрующий слой из песка и щебня.
Плывун при строительстве или эксплуатации колодца может вызвать серьезные проблемы. Однако известно множество способов, позволяющих эффективно преодолевать такие трудности. Все мероприятия можно осуществить своими руками.