5502
.pdfМинистерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
Кафедра гидравлики
А.К. Битюрин, И.А. Кузьмин, Д.И. Миндрин
ОСУШЕНИЕ СТРОИТЕЛЬНОГО КОТЛОВАНА
Учебно-методическое пособие по выполнению курсовых и расчетно-графических работ
по дисциплине «Механика жидкости и газа» для обучающихся по направлениям подготовки 08.03.01. Строительство
и 08.05.01. Строительство уникальных зданий и сооружений
Нижний Новгород
2022
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
Кафедра гидравлики
А.К. Битюрин, И.А. Кузьмин, Д.И. Миндрин
ОСУШЕНИЕ СТРОИТЕЛЬНОГО КОТЛОВАНА
Учебно-методическое пособие по выполнению курсовых и расчетно-графических работ
по дисциплине «Механика жидкости и газа» для обучающихся по направлениям подготовки 08.03.01. Строительство
и 08.05.01. Строительство уникальных зданий и сооружений
Нижний Новгород ННГАСУ
2022
2
УДК 624.15
Битюрин А.К. Осушение строительного котлована [Электронный ресурс]:
учеб.- метод. пос. / А.К. Битюрин, И.А. Кузьмин, Д.И. Миндрин; Нижегор. гос.
архитектур. - строит. ун - т – Н.Новгород: ННГАСУ, 2022. – 25 c; ил. 1 элек-
трон. опт. диск (CD-RW)
Представлен пример выполнения расчетно-графической (курсовой) рабо-
ты по дисциплине «Механика жидкости и газа».
Предназначено для обучающихся в ННГАСУ по направлениям подготов-
ки (специальностям) 08.03.01 «Строительство» и 08.05.01 «Строительство уни-
кальных зданий и сооружений» при изучении дисциплины «Механика жидко-
сти и газа».
© А.К. Битюрин, И.А. Кузьмин Д.И. Миндрин, 2022 © ННГАСУ, 2022
3
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
Кафедра гидравлики
Задание
к расчетно-графической работе по дисциплине «Механика жидкости и газа»
ОСУШЕНИЕ СТРОИТЕЛЬНОГО КОТЛОВАНА
Студенту________________________группы___________курса_______
Дата выдачи_________________________дата сдачи________________
1. Цель работы
Проектирование основных элементов системы осушения строительного котлована открытым водоотливом для схемы, указанной на рисунке.
2. Исходные данные |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
2.1. Характеристика котлована: |
|
Т = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
- отметка территории строительства |
|
7,7 |
|
|
|
м; |
|||||||||
- глубина строительного котлована |
|
|
|
4,5 |
|
|
|
м; |
|||||||
|
|
|
|
60,0к = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
- размеры котлована по дну: |
|
м; |
|
|
90,0 м. |
||||||||||
2.2. Инженерно-геологические= |
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
||||||
условия: |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
- водоносный грунт |
песок мелкий |
|
|
|
; |
|
|||||||||
- водоупор |
|
глина |
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
||||
- глубина |
залегания грунтовых вод hгв =2,4 м; |
|
|
|
|
|
|||||||||
- глубина залегания водоупора hвп |
=7,1 м. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
3. Требуется выполнить
3.1.Фильтрационный расчет – построить линию депрессии, вычислить расход фильтрующейся воды.
3.2.Расчет водоприемной системы – сконструировать водоприемный ло- ток. Определить размеры зумпфа.
3.3.Расчет водоотводящей системы – рассчитать всасывающую и напор- ную линии, построить пьезометрические и напорные линии.
3.4.Подбор марки насоса – вычислить необходимую подачу и требуемый напор насоса, подобрать марку насоса, проверить на вакуум.
3.5.Расчет сбросного коллектора – определить диаметр и наполнение коллектора.
4
4. Отчетный материал
Отчетный материал представить в виде пояснительной записки, снабжен- ной чертежами и графиками, оформленной согласно действующим стандартам.
Расчет представляется на белой бумаге формата А4 (без рамки и основ- ной надписи, соблюдая поля сверху, снизу, справа –15 мм; слева –25 мм). Оформление выполняется рукописным или компьютерным способом (тексто-
вый редактор Microsoft Word, Times New Roman Cyr №14, межстрочный интер- вал 1,5).
Рисунок. Схема строительного котлована
1 – строительный котлован; 2 – водоприёмный лоток; 3 – зумпф; 4 – всасывающая линия насоса; 5 – центробежный насос; 6 – напорная линия насоса; 7 – сбросной коллектор
Рекомендуемая литература
1.СП 45.133330.2017 Актуализированная редакция. СНиП 3.02.01-87, Земляные сооружения, основания и фундаменты.
2.Грацианский, М.Н. Инженерная мелиорация / М.Н. Грацианский, – М.: Издательство литературы по строительству, 1965. – 262 с.
3.Справочник по гидравлическим расчетам / Под ред. П.Г. Киселева. –
М.: Энергия, 1972. – 312 с.
Задание выдал______________________________
5
|
Содержание |
|
1. |
Цель работы................................................................................................. |
7 |
2. |
Проектирование водоприёмной системы ................................................. |
8 |
|
2.1. Приток воды в котлован...................................................................... |
8 |
|
2.2. Расчет водоприёмного лотка............................................................. |
10 |
|
2.3. Расчет зумпфа..................................................................................... |
12 |
3. |
Проектирование водоотводящей системы.............................................. |
14 |
|
3.1. Условия проектирования................................................................... |
14 |
|
3.2. Расчет всасывающей линии .............................................................. |
14 |
|
3.2.1. Диаметр трубопровода ............................................................... |
14 |
|
3.2.2. Потери напора ............................................................................. |
15 |
|
3.3. Расчет напорной линии...................................................................... |
17 |
|
3.3.1. Диаметр трубопровода ............................................................... |
17 |
|
3.3.2. Потери напора ............................................................................. |
18 |
4. |
Подбор марки насоса ................................................................................ |
20 |
5. |
Расчет сбросного коллектора................................................................... |
22 |
Заключение .................................................................................................... |
23 |
|
Литература ..................................................................................................... |
24 |
|
6
1. Цель работы
Целью работы является проектирование основных элементов системы во-
допонижения (осушения) строительного котлована (рис.1) открытым водоотли-
вом. Проектируемая система водопонижения состоит из двух основных систем
– водоприемной и водоотводящей.
Водоприёмная система включает в себя водоприёмный лоток и зумпф;
водоотводящая – всасывающий и напорный трубопровод, насос и сбросной коллектор.
Проектирование выполняется на основе гидравлических расчетов указан-
ных элементов системы осушения.
Рисунок 1 – Схема строительного котлована
1 – строительный котлован; 2 – водоприемный лоток; 3 – зумпф; 4 – всасывающая линия насоса; 5 – центробежный насос; 6 – напорная линия насоса; 7 – сбросной коллектор
7
2. Проектирование водоприёмной системы |
Для проектирования водоприёмной системы требуется определить приток |
воды в котлован. Этот приток складывается из притока фильтрующихся (грун- |
товых) и ливневых (инфильтрационных) вод. |
2.1. Приток воды в котлован |
Приток грунтовых вод определяется фильтрационным расчетом, включа- |
ющим в себя построение линии депрессии и вычисление фильтрационного рас- |
хода. |
Линия депрессии (линия свободной поверхности грунтовых вод) характе- |
ризует пространственное положение грунтовых вод вокруг котлована. |
Рисунок 2 – Линия депрессии. Мг.1:1000; Мверт.1:100 |
Для построения линии депрессии используется формула [2, с.60]: |
= 2 ф ( − ) + , |
(1) |
где , – декартовы координаты; |
|
ф – коэффициент фильтрации водоносного грунта [2, с.62]; |
|
q – удельный фильтрационный расход: |
|
= ф , |
(2) |
где !, – глубина грунтовой воды в начале и конце депрессионной линии;
8
– радиус влияния котлована на уровень грунтовых вод, определяется формулой [2, с.60]:
|
|
|
|
, |
|
(3) |
||
|
|
|
≈ #$ % |
|
|
|||
где & – осредненный угол наклона линии депрессии к горизонту [2,с.60], для |
||||||||
мелкого песка t( & = 0,01. |
|
|
|
|
|
|
|
|
По рекомендациям [3, |
|
с.213], |
[4, прил. |
1] для мелкого песка |
||||
= 100 ÷200 м. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Коэффициент фильтрации назначен по [4, прил. 1]: |
||||||||
|
|
|
ф |
= 8 м/сут, |
|
|
||
|
4,7 − 2,6 |
= 210 м, |
|
|||||
|
0,01 |
|
|
|||||
где |
|
|
! |
= вп − гв, |
|
|
||
! |
|
|
(4) |
|||||
= 7,1 − 2,4 = 4,7 м; |
|
|||||||
|
|
|
|
= вп |
− к, |
|
(5) |
|
= 7,1 − 4,5 = 2,6 м. |
|
|||||||
Для дальнейших расчетов принято = 200 м. |
||||||||
Удельный фильтрационный расход |
|
|
|
|
||||
= 8,0 |
4,7 |
− 2,6 |
|
= 0,31 м |
|
/сут. |
||
|
|
2 ∙ 200 |
|
|
||||
Результаты расчета координат точек линии депрессии по формуле (1)
приведены в таблице 1.
|
Координаты линии депрессии |
|
Таблица 1 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
, м |
0 |
50 |
100 |
|
150 |
200 = |
, м |
4,7 = ! |
4,3 |
3,8 |
|
3,3 |
2,6 = |
По данным таблицы 1 строится линия депрессии (рис. 2). |
|
|||||
Приток фильтрационных вод в котлован |
|
|
||||
|
|
:ф = (2 + 2 ), |
|
(6) |
||
|
|
|
9 |
|
|
|
где (2 + 2 ) – периметр дна котлована, длина водоприемного канала. |
|
:ф = 0,31(2 ∙ 60 + 2 ∙ 90) = 93,0 м</сут. |
|
Приток инфильтрационных (дождевых) вод |
:инф в котлован принят |
условно, по рекомендациям [2, с.61]: |
|
:инф = :ф, |
(7) |
Таким образом, приток воды в котлован будет: |
|
:пр = :ф + :инф, |
(8) |
:пр = 93,0 + 93,0 = 186,0 м</сут = 2,2 ∙ 10 < м</с.
2.2. Расчет водоприёмного лотка
Водоприёмный лоток, одновременно являющийся водоотводящим кана-
лом, проектируется прямоугольного поперечного сечения.
Расчетом определяются размеры поперечного сечения, а именно его ши-
рина и глубина.
Канал выполняется в грунте основания котлована и состоит из двух вет- |
|||||
вей. Каждая ветвь имеет длину |
плюс |
и подводит воду в зумпф. |
|
||
Согласно принятой схемы расчетный расход воды одной ветви будет сле- |
|||||
дующим |
|
|
:р = 0,5:пр, |
|
|
|
|
|
(9) |
||
|
|
:р = 0,5 ∙ 186,0 = 93,0 м</сут = 1,1 ∙ 10 < м</с. |
|
||
Для расчета размеров поперечного сечения канала используются форму- |
|||||
лы равномерного движения воды [3]: |
|
|
|||
|
|
|
: = @A√ C, |
(10) |
|
где : – расход, @ – живое сечение, A – коэффициент Шези, – гидравлический |
|||||
радиус, |
C |
– гидравлический уклон |
(рекомендуется 0,001 |
÷ 0,005), |
|
принят C=0,001. |
@ = D ∙ , |
(11) |
|||
|
|
|
= @/E, |
(12) |
|
|
|
|
E = D + 2 , |
(13) |
|
10