{h1}
άρθρα

Έλεγχος των υπογείων υδάτων σε αστικές περιοχές

Anonim

Εισαγωγή

Οι εργασίες εκσκαφής για υπόγειες υποδομές, όπως βαθιά υπόγεια ή σήραγγες, συχνά συναντούν υπόγεια ύδατα. Η εργασία κάτω από το επίπεδο των υπόγειων υδάτων μπορεί να είναι δύσκολη, καθώς η ανασκαφή κινδυνεύει από αστάθεια και πλημμύρα. Ωστόσο, οι σύγχρονες γεωτεχνικές τεχνικές μπορούν να επιτρέψουν την ασφαλή διαχείριση των υπογείων υδάτων.

Υπόγεια υποδομή στις πόλεις

Στις πόλεις, ο χώρος είναι εξαιρετικός. Όλο και περισσότερο, η νέα υποδομή απαιτεί εργασία κάτω από το έδαφος για βαθιά υπόγεια, σήραγγες και άλλους υπόγειους χώρους. Στο Λονδίνο, το Crossrail είναι ένα πρωταρχικό παράδειγμα του τρόπου με τον οποίο η νέα υποδομή χρησιμοποιεί τεχνολογίες μηχανικής κάτω από το έδαφος για να ταιριάζει με νέες υποδομές κάτω από και γύρω από όλα τα υπάρχοντα παρελκόμενα μιας πολυσύχναστης πόλης.

Ο υπόγειος πολιτικός μηχανικός πλήττει συχνά ένα κακώς κατανοητό αλλά πολύ πραγματικό πρόβλημα - υπόγεια ύδατα. Αυτό είναι ένα ιδιαίτερο πρόβλημα κατά την εκσκαφή στο έδαφος που φέρει νερό (όπως άμμοι και χαλίκια) ή σχισμένο πέτρωμα (όπως κιμωλία ή ψαμμίτη). Χωρίς κατάλληλα μέτρα ελέγχου, οι εισροές υπογείων υδάτων μπορούν να πλημμυρίσουν ανασκαφές ή σήραγγες και μπορεί επίσης να οδηγήσουν σε αστάθεια όταν τα εδάφη ή η πέτρα γύρω από την ανασκαφή εξασθενίσουν και καταρρεύσουν - είτε τοπικά είτε σε μεγάλη κλίμακα.

Τις τελευταίες δεκαετίες υπήρξαν πολλά έργα υψηλού προφίλ σε όλο τον κόσμο τα οποία έχουν καθυστερήσει σημαντικά από τα προβλήματα των υπόγειων υδάτων. Από την άλλη πλευρά, ένας πολύ μεγαλύτερος αριθμός έργων αντιμετώπισε με επιτυχία τα υπόγεια ύδατα χωρίς προφανή προβλήματα. Στη νότια Αγγλία, έργα όπως το High Speed ​​1 (γνωστό ως Σιδηρόδρομος της σήραγγας της Μάγχης κατά την κατασκευή του στις αρχές της δεκαετίας του 2000) και το Crossrail έχουν διαδρομές που πέρασαν επιτυχώς μέσω πολλαπλών υδάτινων στρωμάτων, συμπεριλαμβανομένης της διέλευσης κάτω από τον ποταμό Τάμεση.

Το μυστικό είναι - όχι ότι είναι μυστικό για τους γεωτεχνικούς μηχανικούς - ότι υπάρχουν αρκετές τεχνικές κατασκευής που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον έλεγχο των υπόγειων υδάτων.

Πώς ασχολούνται οι πολιτικοί μηχανικοί με τα υπόγεια ύδατα;

Το πρώτο πράγμα που πρέπει να γίνει για να διασφαλιστεί ότι τα υπόγεια ύδατα μπορούν να αντιμετωπιστούν αποτελεσματικά είναι να συγκεντρωθούν πληροφορίες για την κατανόηση του προβλήματος. Αυτό συνεπάγεται έρευνα στο χώρο, η οποία μπορεί να περιλαμβάνει γεωτρήσεις και δοκιμές γεωτρήσεων, μέτρηση επιπέδων υπογείων υδάτων και δοκιμές για τη μέτρηση της διαπερατότητας του εδάφους. Η διαπερατότητα είναι ένα μέτρο πόσο εύκολα ρέει το νερό μέσα από τα εδάφη ή τους βράχους. Τα εδάφη και τα πετρώματα υψηλής διαπερατότητας τείνουν να είναι υδατοστεγείς και είναι τυπικά των συνθηκών όπου τα υπόγεια ύδατα μπορούν να προκαλέσουν προβλήματα στα κατασκευαστικά έργα.

Οι τεχνικές που χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο των υπόγειων υδάτων περιλαμβάνουν:

Άντληση υπογείων υδάτων

Επίσης γνωστή ως «αφυδάτωση», η προσέγγιση αυτή περιλαμβάνει την άντληση υπογείων υδάτων από μια σειρά πηγάδιων ή κοιλάδων γύρω από την εκσκαφή. Ο στόχος είναι να μειωθούν τα επίπεδα των υπογείων υδάτων κάτω από το επίπεδο εργασίας στην εκσκαφή. Παραδείγματα αυτής της ομάδας τεχνικών περιλαμβάνουν την άντληση φρεατίων, τα σημεία ευημερίας, τις βαθιές κοιλότητες και τις εκβαθύνσεις φρεατίων.

Τοίχοι αποκοπής χαμηλής διαπερατότητας

Με αυτήν την προσέγγιση, φράγματα χαμηλής διαπερατότητας (γνωστά ως «αποκομμένα τοιχώματα») εγκαθίστανται στο έδαφος γύρω από την περίμετρο της ανασκαφής. Τα τείχη αυτά λειτουργούν ως εμπόδια στη ροή των υπόγειων υδάτων και αποκλείουν αποτελεσματικά τα υπόγεια ύδατα από την εκσκαφή. Η απαίτηση για άντληση υπόγειων υδάτων περιορίζεται στην άντληση από το νερό που παγιδεύεται εντός της περιοχής που περικλείεται από τα τοιχώματα αποκοπής. Παραδείγματα των τεχνικών που χρησιμοποιούνται για τον σχηματισμό τοίχων αποκοπής περιλαμβάνουν χαλύβδινους στύλους, τοίχους διαφράγματος από σκυρόδεμα, σωρούς από σκυρόδεμα και τοίχους από μπετονίτη.

Φράγματα ενέματα

Αυτό συνεπάγεται την έγχυση ρευστού ρευστοκονιάματος στο έδαφος που δημιουργεί ή στερεοποιείται στους πόρους του εδάφους και στις ρωγμές των βράχων. Ο ενέματος εμποδίζει τις οδούς ροής των υπόγειων υδάτων και μπορεί να παράγει μια συνεχή ζώνη επεξεργασμένου εδάφους ή πετρωμάτων γύρω από την εκσκαφή που έχει χαμηλότερη διαπερατότητα από το φυσικό υλικό. Αυτό μειώνει την εισροή υπογείων υδάτων με παρόμοιο τρόπο με τους τοίχους αποκοπής. Οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενες ενέματα βασίζονται σε εναιωρήματα τσιμέντου σε νερό.

Τεχνητό πάγωμα εδάφους

Στην τεχνική αυτή, ένα ψυκτικό μέσο πολύ χαμηλής θερμοκρασίας (είτε άλμη χλωριούχου ασβεστίου είτε υγρό άζωτο) κυκλοφορεί μέσω μιας σειράς γεφυρών γεωτρήσεων που έχουν διανοιχθεί στο έδαφος. Το έδαφος γύρω από τις γεωτρήσεις ψύχεται και τελικά καταψύχεται. Το κατεψυγμένο έδαφος ή βράχος έχει πολύ χαμηλή διαπερατότητα και θα μειώσει σημαντικά την εισροή υπογείων υδάτων σε οποιαδήποτε εκσκαφή.

Κάθε μία από αυτές τις προσεγγίσεις στον έλεγχο των υπογείων υδάτων έχει διαφορετικά πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα και ισχύει μόνο για ορισμένους τύπους εδάφους ή πετρωμάτων. Η επιλογή κατάλληλων μέτρων ελέγχου των υπόγειων υδάτων αποτελεί μία από τις βασικές πτυχές του σχεδιασμού των υπόγειων έργων.


Το άρθρο αυτό εμφανίστηκε αρχικά ως «Έλεγχος υπογείων υδάτων σε αστικές περιοχές», που δημοσιεύτηκε από το Ίδρυμα Πολιτικών Μηχανικών στις 3 Φεβρουαρίου 2016. Καταγράφηκε από τον Δρ. Martin Preene του British Geotechnical Association.

--Το ίδρυμα πολιτικών μηχανικών

Συνιστάται

Έρευνα για νέα τσιμέντα για τη μείωση των εκπομπών CO2

Απογοητευτικός

Fernsehturm Βερολίνο