Водоотливные и водопонизительные работы имеют решающее значение при выборе методов разработки грунта в опускном колодце. Стоимость разработки грунта находится в прямой зависимости от организации водоотливных и водопонизительных работ. Неправильно организованный водоотлив может послужить причиной значительного удорожания работ по опусканию колодца.

Количество притекаемой в колодец грунтовой воды зависит от коэффициента фильтрации грунта, напора, под которым находится грунтовая вода, и, наконец, от размера колодца, т. е. от той площади, с которой притекает вода.

В глинистых и суглинистых грунтах коэффициент фильтрации не превышает обычно 1 м/сут, в песках мелко- и среднезернистых 2-12 м/сут, а в крупнозернистых гравелистых грунтах достигает 50-100 м/сут и более.

Существуют два способа водоотлива - поверхностный (открытый) и глубинный (водопонижение).

При открытом водоотливе вода откачивается центробежными самовсасывающими насосами из зумпфов (приямка), заглубленных на 1-3 м ниже уровня разработки грунта в колодце. Поэтому при открытом водоотливе вода стекает в колодец из-под ножа и собирается в приямке, который систематически заглубляется по мере разработки грунта в колодце. Открытый водоотлив применяется преимущественно при незначительном притоке воды в грунтах с небольшим коэффициентом фильтрации (глинистых и суглинистых), а также при скальных и полускальных грунтах, когда можно не опасаться выплыва грунта из-под ножа колодца. В песчаных мелкозернистых грунтах открытый водоотлив применять не рекомендуется, так как песчаные грунты легко разжижаются и плывут.

Существует два способа организации работ по открытому водоотливу из опускных колодцев.

Первый способ - кольцевой траншеи - применяется при небольшом притоке воды в колодец (рис. 46). Он заключается в устройстве кольцевой траншеи с зумпфами по периметру колодца и радиальных траншей для сбора фильтрующей воды.

Второй способ - опережающего зумпфа - применяется при пересечении колодцем скальных и полускальных трещиноватых грунтов, а также в крупнозернистых песчаных грунтах. Работы ведутся в следующей последовательности.

В середине колодца отрывают два или несколько зумпфов с таким расчетом, чтобы вокруг них можно было разместить нужное количество водоотливных средств (насосов). Размеры зумпфа в плане и глубина его подбираются так, чтобы при работе всех насосов в зумпфе поддерживался определенный уровень воды, при котором осушается грунт по всей площади опускного колодца.
В то время как откачка воды ведется из одних зумпфов, другие углубляют на величину предполагаемой посадки колодца. После удаления грунта посередине колодца насосы передвигают к углубленным зумпфам. Эти операции последовательно повторяются.

Рис. 46. Схема открытого водоотлива из забоя опускного колодца способом кольцевых траншей и порядок разработки грунта
1 - колодец; 2 - насосы; 3 - берма; 4 - кольцевая траншея; 5 - радиальные траншеи; а - устройство кольцевых и радиальных траншей; б - разработка грунта у ножевой части и под ножом колодца; в - посадка опускного колодца; г - разработка грунта в центральной части опускного колодца и углубление кольцевых и радиальных траншей

Вполне себя оправдал способ осушения забоя колодца с помощью заглубленных зумпфов-скважин, т. е. внутри колодца бурится скважина большого диаметра (500-1000 м и более), в нее вставляется специальная металлическая перфорированная труба-зумпф с фильтром, из которой обычными или глубинными насосами откачивается вода. Применение заглубленных зумпфов позволяет уменьшить количество перемещений зумпфов с одного места на другое, увеличить высоту понижений уровня грунтовых вод и упростить производство работ по опусканию колодца.

Устройство днищ опускных колодцев, погружаемых с открытым водоотливом, связано с откачкой фильтрационных вод во время бетонирования днища, так как бетон должен быть уложен на осушенное основание. Правильная организация такого водоотлива обеспечивает надлежащее качество бетона и способствует быстрому и успешному завершению строительных работ по опускному колодцу.
При грунтовом водоотливе вода откачивается из трубчатых колодцев (скважин), заглубленных ниже проектной отметки опускания колодца и расположенных вокруг него. В результате откачки воды уровень грунтовых вод снижается, благодаря чему опускание колодца и устройство его днища производятся насухо и предупреждается возможность выплыва грунта из-под ножа, что значительно облегчает условия работы в колодце.

При необходимости понизить уровень грунтовых вод для опускания колодца на большую глубину и большом притоке грунтовых вод скважины оборудуют артезианскими насосами. При небольшом притоке грунтовых вод (коэффициент фильтрации 2-3 м/сут) и глубине понижения уровня воды до 10-12 м, а также при необходимости понижения уровня грунтовых вод до самого водоупора применяют эжекторные иглофильтры.

При откачке воды артезианскими насосами бурят скважины диаметром 150-250 мм и более в зависимости от диаметра насосов, которые требуется в них установить для откачки воды. Производительность насоса и требуемый напор принимают в зависимости от притока воды в скважину и глубины опускания колодца, т. е. от той высоты, на которую надо поднять воду.

Артезианские насосы для откачки воды из скважины бывают двух типов: погружные АП, у которых насос, соединенный непосредственно с электродвигателем, погружается в воду, и АТН, у которых насос погружается в воду, а электродвигатель установлен над скважиной и соединен с насосом вертикальным валом.

Насосы погружаются в скважины ниже ножа колодца на 5-10 м для обеспечения понижения уровня грунтовых вод ниже днища колодца (рис. 47).

Эжекторные иглофильтры применяют диаметром 100 и 150 мм. Они работают по тому же принципу, что и гидроэлеваторы, т. е. под действием струи воды с большим напором во всех иглофильтрах создается разряжение, грунтовая вода засасывается в фильтр и выбрасывается на поверхность (рис. 48).

Для артезианских насосов и эжекторных иглофильтров скважины, как правило, располагаются на таком расстоянии от колодца, чтобы находиться вне зоны возможного обрушения грунта.

Для обеспечения бесперебойной работы водоотлива необходимо иметь 100%-ный резервный запас водоотливных средств и желательно резервный источник питания электроэнергии. Прекращение водоотлива даже на непродолжительное время может послужить причиной затопления колодца и остановить работы.

В отдельных случаях для осушения грунтов в опускном колодце применяют мелкие иглофильтры, устанавливаемые внутри колодца.
Хотя установленные внутри колодца иглофильтры и усложняют технологию производства земляных работ, тем не менее они могут дать положительный эффект, особенно в тех случаях, когда имеются отдельные выплывы грунта из-под ножа колодца и когда другие способы осушения грунтов неприемлемы.