np_134_2014
TRANSCRIPT
-
8/18/2019 NP_134_2014
1/58
NORMATIV PRIVIND PROIECTAREA GEOTEHNIC ALUCRRILOR DE EPUIZMENTE
Indicativ NP 134 - 2014
3
-
8/18/2019 NP_134_2014
2/58
Pagina 2 / 58
CUPRINS
CAPITOLUL 1. OBIECT I DOMENIU DE APLICARE1.1. Generaliti
1.1.1. Obiect1.1.2. Domeniu de aplicare
1.2. Definiii1.2.1. Epuizment1.2.2. Drenaj
1.3. Termeni de referin1.3.1. Model hidrogeologic1.3.2. Acvifer
1.4. Lista de simboluri1.5. Documente de referin
1.5.1. Standarde
1.5.2. Reglementri tehniceCAPITOLUL 2. PARAMETRII HIDROGEOLOGICI UTILIZAI ÎN CALCULELE DEDIMENSIONARE A SISTEMELOR DE EPUIZMENTE2.1 Parametrii hidrogeologici
2.1.1. Coeficient de permeabilitate k 2.1.2. Porozitate n 2.1.3. Coeficient de cedare K c 2.1.4. Coeficient de reinere K r 2.1.5. Transmisivitate T 2.1.6. Gradient critic de antrenare hidrodinamic icr 2.1.7. Absorbia de ap q
2.2. Execuia forajelor de investigaii hidrogeologice. Instalaii de foraj2.3. Pregtirea i testarea forajelor de epuizment2.4 Clasificarea forajelor hidrogeologice dup gradul i dup modul de deschidere a stratuluiacvifer2.5. Scheme i formule uzuale pentru determinarea coeficientului de permeabilitate prin
pompare din foraje2.5.1. Foraj perfect în strat acvifer cu nivel liber2.5.2. Foraj imperfect în strat acvifer cu nivel liber2.5.3. Foraj perfect în strat acvifer sub presiune2.5.4. Foraj perfect în strat acvifer mixt2.5.5. Foraj imperfect în strat acvifer sub presiune, infiltraii numai prin peretele forajului
2.6 Raza de influen a forajelor hidrogeologice2.7 Metode expeditive pentru evaluarea permeabilitii in situ
2.7.1. Scheme de calcul propuse de Hvorslev2.7.2. Metoda Lefranc
2.8 Determinarea coeficientului de permeabilitate în laborator2.9 Calculul coeficientului mediu de permeabilitate în terenuri stratificate2.10. Saltul de nivel în foraje
2.10.1. Foraj perfect în strat acvifer sub presiune2.10.2. Foraj perfect în strat acvifer cu nivel liber2.10.3. Foraj imperfect dup gradul i dup modul de deschidere. Pompare în regim
permanent
4
-
8/18/2019 NP_134_2014
3/58
Pagina 3 / 58
2.11. Viteza de admisie a apei în gaura de foraj i debitul critic de epuizment2.11.1. Relaia lui Sichardt2.11.2. Relaia lui Truelsen
2.12. Denivelarea critic a apei în forajul de epuizment2.13. Evaluarea riscului de antrenare hidrodinamic a nisipului
2.14. Formele de manifestare a procesului de antrenare hidrodinamic a nisipurilor2.14.1. Sufozie2.14.2. Eroziune intern2.14.3. Afuiere2.14.4. Ruperea hidraulic i refularea nisipului2.14.5. Lichefiere
CAPITOLUL 3. PRINCIPII GENERALE DE PROIECTARE A UNUI SISTEM DEEPUIZMENTE3.1. Alegerea metodei de epuizment în funcie de granulozitatea i permeabilitatea
pmântului din stratul acvifer3.2. Descrierea metodelor de epuizment
3.2.1. Epuizment direct din excavaii3.2.2. Epuizment prin foraje amplasate pe conturul excavaiei3.2.3. Epuizment cu instalaii de filtre aciculare3.2.4. Epuizment prin sifonare3.2.5. Epuizment prin foraje autodescrctoare, cu drenare descendent sau ascendent3.2.6. Epuizment prin grupuri de foraje care lucreaz în interferen
CAPITOLUL 4. MONITORIZAREA LUCRRILOR DE EPUIZMENTECAPITOLUL 5. DEZAFECTAREA ECHIPAMENTELOR DE EPUIZMENTCAPITOLUL 6. CONINUTUL CADRU AL PROIECTULUI DE EPUIZMENT6.1. Memoriul tehnic6.2. Breviar de calcul6.3. Caiet de sarcini6.4. Estimarea necesarului de utilaje i materiale
Anexa A: EXEMPLU DE CALCUL PENTRU UN PROIECT DE EPUIZMENTA.1 Date de proiectareA.2 Rezolvare
5
-
8/18/2019 NP_134_2014
4/58
(1) Prezentul normativ se aplic la realizarea lucrrilor de epuizment amplasate în masive de pmânt.
(2) Normativul reprezint o component de baz a proiectrii geotehnice i se aplic înstrâns corelare cu reglementrile tehnice, în vigoare, din domeniu, precum i cu standardelede proiectare SR EN 1997-1 i SR EN 1997-2.
(3) Ca regul general, pentru fiecare amplasament se elaboreaz proiectul de epuizment pe baza studiilor elaborate în conformitate cu prevederile din reglementrile tehnice privinddocumentaiile geotehnice pentru construcii, în vigoare.
(4) Un proiect de epuizment trebuie s conin i soluii de rezerv care s permit aplicareaunor corecii sistemului de pompare chiar în timpul funcionrii acestuia (cretereadenivelrilor de pompare, suplimentarea numrului de foraje de epuizment .a.) în cazul încare nu pot fi atini parametrii de exploatare calculai.
(5) Soluiile tehnice adoptate pentru realizarea epuizmentelor trebuie s satisfac cerinele deeficacitate tehnic i eficien economic, iar pentru situaii deosebite se vor utiliza modelri
matematice, simulri hidraulice i altele de aceast natur.
(6) Normativul se adreseaz investitorilor, proiectanilor, executanilor de lucrri,specialitilor cu activitate în domeniul construciilor atestai /autorizai în condiiile legii,
precum i organismelor de verificare i control (verificarea i/sau expertizarea proiectelor,verificarea, controlul i/sau expertizarea lucrrilor).
1.2. DefiniiiÎn prezentul normativ se utilizeaz urmtoarele definiii:
1.2.1 Epuizment
(1) Prin epuizment se înelege ansamblul lucrrilor care se execut în amplasamentulconstruciilor cu fundare direct, sub nivelul pânzei freatice ori sub nivelul piezometric,
pentru a face posibil executarea în siguran a excavaiilor i a elementelor de fundare.
(2) În cazul în care, sub cota de fundare, exist un acvifer captiv, sub presiune, care pune în pericol stabilitatea vetrei gropii excavate, epuizmentul trebuie extins i la acest acvifer pâncând subpresiunea pe vatr scade sub sarcina geologic diminuat prin excavare.
(3) În funcie de condiiile hidrogeologice specifice amplasamentului, lucrrile de epuizmentse pot realiza sub diverse forme:
- evacuarea direct a apei din groapa excavat;- filtre aciculare cu sau fr vacuum;- electroosmoz;
6
CAPITOLUL 1. OBIECT I DOMENIU DE APLICARE
1.1. Generaliti
1.1.1. Obiect
(1)
Prezentul normativ definete cerinele i principiile privind proiectarea geotehnic a
lucrrilor de epuizment i conine prevederi referitoare la monitorizarea acestora.
1.1.2. Domeniu de aplicare
-
8/18/2019 NP_134_2014
5/58
-
8/18/2019 NP_134_2014
6/58
Pagina 6 / 58
Fig.1.2: Nivelul apei subterane în raport cu suprafaa terenului
Tabelul 1.1: Tipuri de acvifere separate în funcie de modul de închidere a structurii i de nivelulapelor subterane
Tipul de acvifer Caracteristici
Acviferfreatic
Delimitat de strat impermeabil numai înculcu. În partea superioar acviferul este înlegtur direct cu atmosfera
Cu nivel liber. Nivelul hidrostatic N h este situat îninteriorul stratului acvifer
Acvifercaptiv
Delimitat de straturi impermeabile în culcu iîn acoperi
Sub presiune. Nivelul piezometric N p al apei subteraneeste situat încomplexul de straturideasupraacoperiului stratuluiacvifer
Cu nivelascensional.
Nivelul
piezometric se aflsub cota terenului.Cu nivel artezian.
Nivelul piezometric se afldeasupra coteiterenului.
1.4. Lista de simboluriÎn prezentul normativ se utilizeaz urmtoarele simboluri:at - atmosfer (bar ) – unitate de msur a presiunii
A - suprafa; coeficient în relaia Allen-HazenC - coeficient de form
D - distan D f - diametrul coloanei filtruluid - diametru, distand 10 - diametrul granulelor din stratul de nisip, corespunztor coninutului de 10%d f - diametrul granulelor de nisip din coroana filtrului
f - factorul filtrului F - factor de formG f - grosimea coroanei filtrante
H, h - înlimea coloanei de ap într-un strat acvifer
H a - înlimea coloanei de ap în zona activ a unui foraj într-un strat acvifer cunivel liber
8
-
8/18/2019 NP_134_2014
7/58
Pagina 7 / 58
h0 - înlimea coloanei de ap în forajh f - lungimea filtrului
h- saltul de nivel (lungimea zonei de prelingere) în foraje executate în acvifere cunivel liber
i - gradient hidraulic
icr - gradient hidraulic critic I D - grad de îndesare a nisipuluik - coeficient de permeabilitate
L, l - lungime (uzual); lungimea filtruluiM - grosimea unui strat acvifer captivM a - mrimea zonei active în strat acvifer captiv, sub presiunen - porozitatea total; numr de ordinene - porozitatea efectiv
N - unitate de for ( Newton) N h - nivel hidrostatic N p - nivel piezometric N d - nivel dinamic p - presiuneq - debit specific; absorbie specific de apQ - debit; absorbie de ap (litri)
R, R0 - raza de influen a unui foraj de pompare R p - rezistena de penetrare dinamicr o - raza gurii de forajr - distana de la axa unui foraj la un piezometru sau alt forajS r - gradul de umiditateS, S 0 , .. S n - denivelri ale apei într-un foraj
S - saltul de nivel în foraje executate în acvifere sub presiune; variaie de nivelîntre dou denivelriT - transmisivitate; timpT u - distana dintre nivelul dinamic din foraj i culcuul stratului acvifer t - temperatur în scara Celsius; timp; adâncime de încastrare a unei palplaneU, U n ,U f - grad de neuniformitate granulometricu.L. - unitate Lugeon de absorbie a apei într-un foraj (1 uL 1,5 10-5 cm/s)va - vitez admisibilV - volumV wc - volumul de ap cedatV wr - volumul de ap reinut
x - distana de la axa forajului de turnare i piezometru - unghi de înclinare - greutate specific; greutate volumic s - greutate specific a scheletului mineralw - greutate specific a apei - rezistena hidraulic
- raza echivalent a unui grup de foraje - coeficient de form - corecia de temperatur - diametrul unui tub - unghi de frecare interioar.
9
-
8/18/2019 NP_134_2014
8/58
Pagina 8 / 58
1.5. Documente de referin
Standarde
Nr.crt. Indicativ Denumire
1. STAS 1913/5-85 Teren de fundare. Determinarea granulozitii2. STAS 1913/6-76 Teren de fundare. Determinarea permeabilitii în laborator3. STAS 1913/16-75 Teren de fundare. Determinarea gradientului hidraulic critic4. SR EN 1536:2004 Execuia lucrrilor speciale. Piloi forai5. SR EN 1538:2002 Execuia lucrrilor speciale. Perei mulai
6. STAS 2745-90Teren de fundare. Urmrirea tasrilor construciilor prinmetode topografice
7. SR EN 1997-1:2004 Eurocod 7: Proiectarea geotehnic. Partea 1: Reguli generale
8.SR EN 1997-1:2004/AC:2009
Eurocod 7: Proiectarea geotehnic. Partea 1: Reguli generale
9. SR EN 1997-1:2004/NB–2007 Eurocod 7: Proiectarea geotehnic. Partea 1: Reguli generaleAnexa naional
10. SR EN 1997-2:2007Proiectarea geotehnic. Partea 2: Investigarea i încercareaterenului
11.SR EN 1997-2:2007/NB:2009
Proiectarea geotehnic. Partea 2: Investigarea i încercareaterenului. Anexa naional
12.SR EN 1997-2:2007/AC:2010
Proiectarea geotehnic. Partea 2: Investigarea i încercareaterenului
13. SR EN 12063:2003 Execuia lucrrilor geotehnice speciale. Perei din palplane
14.SR EN ISO 14688-1:2004
Cercetri i încercri geotehnice. Identificarea i clasificarea pmânturilor. Partea 1: Identificare i descriere
15. SR EN ISO 14688-1:2004/AC:2006
Cercetri i încercri geotehnice. Identificarea i clasificarea pmânturilor. Partea 1: Identificare i descriere
16.SR EN ISO 14688-2:2005
Cercetri i încercri geotehnice. Identificarea i clasificarea pmânturilor. Partea 2: Principii pentru o clasificare
17.SR EN ISO 14688-2:2005/C91:2007
Cercetri i încercri geotehnice. Identificarea i clasificarea pmânturilor. Partea 2: Principii pentru o clasificare
10
-
8/18/2019 NP_134_2014
9/58
Pagina 9 / 58
(1) Permeabilitatea reprezint proprietatea unui mediu poros de a fi traversat de ctre un fluidsub influena unui gradient hidraulic i se exprim prin coeficientul de permeabilitate k .
(2) Pentru un mediu poros, coeficientul de permeabilitate reprezint volumul V de ap libercare strbate în intervalul de timp t , dup o direcie normal, seciunea A, a curentului deap sub un gradient hidraulic i:
T
L
Ait
V k
1(2.1)
Coeficientul de permeabilitate are dimensiunile unei viteze i în mod curent se exprim încm/s, m/s sau în m/zi.
2.1.2 Porozitate n
(1) Porozitatea total se noteaz cu simbolul n i reprezint raportul dintre volumul total V p algolurilor i volumul total al probei de pmânt analizat. Porozitatea total se exprim în
procente din volumul total al probei de pmânt:
%100V
V n
p (2.2)
(2) Porozitatea remanent , denumit porozitate efectiv (ne), reprezint suma golurilor carecomunic între ele i prin care apa liber poate circula, raportat la volumul iniial V al probeide pmânt:
nV
V V n
pi p
e
%100 (2.3)
în care V pi reprezint volumul porilor închii.
2.1.3 Coeficient de cedare K c
Acest coeficient reprezint raportul dintre volumul de ap V wc cedat gravitaional de ctre unvolum unitar V de pmânt saturat, la o scdere unitar a sarcinii hidraulice, i volumul total al
probei analizate:
%100V
V K wcc (2.4)
2.1.4 Coeficient de reinere K r
Coeficientul de reinere se definete ca raportul dintre volumul de ap V wr reinut descheletul mineral dup drenarea liber a apei i volumul total V al pmântului analizat:
%100V
V K wr r (2.5)
Pentru pmânturile saturate (S r =1) suma volumului de ap cedat gravitaional i volumul deap reinut de ctre scheletul mineral este egal cu volumul total al golurilor dintre granulele
CAPITOLUL 2. PARAMETRII HIDROGEOLOGICI UTILIZAI ÎNCALCULELE DE DIMENSIONARE A SISTEMELOR DEEPUIZMENTE
2.1 Parametrii hidrogeologici
2.1.1 Permeabilitate k
11
-
8/18/2019 NP_134_2014
10/58
Pagina 10 / 58
minerale care comunic între ele. În cazul pmânturilor saturate, suma coeficienilor decedare i de reinere reprezint coeficientul de porozitate total :
%100 nV
V V K K wr wcr c
(2.6)
2.1.5 Transmisivitate TAcest parametru semnific potenialul acviferului de a ceda sau înmagazina ap i secalculeaz cu relaia:
zimM k T /2 (2.7)
în care k este coeficientul de permeabilitate iar M este grosimea stratului permeabil carecedeaz sau înmagazineaz ap. Se msoar în m2 /zi i servete la estimarea debitelor ce potfi pompate din forajele de epuizment, care traverseaz stratul acvifer.
2.1.6 Gradient critic de antrenare hidrodinamic i cr
(1) Gradientul hidraulic la care începe procesul de dislocare i evacuare a particulelor fine din pmânturile granulare necoezive reprezint gradientul critic de antrenare hidrodinamic icr .Se determin conform STAS 1913/16.
(2) Procesul de antrenare hidrodinamic evolueaz progresiv: începe cu sufozia i continu cueroziunea hidraulic, pân la prbuirea structurii mediului permeabil (astfel cum suntdefinite la pct.2.14).
2.1.7 Absorbie de ap q
(1) Reprezint msura permeabilitii i se determin prin injecii de ap efectuate sub presiune, pe tronsoane din gaura forajului. Se calculeaz cu relaia:
at m
litri
pt l
Qq
min(2.8)
(2) Unitatea de msur a absorbiei de ap, q, este Lugeonul (u.L.).
(3) O unitate Lugeon (u.L.) reprezint cantitatea de ap Q=1 litru, absorbit pe un tronson culungimea 1l m din gaura forajului cu = 50-70mm în timp de un minut sub presiunea deinjectare p= 10 at (100m coloan de ap).
(4) Unei uniti Lugeon îi corespunde un coeficient de permeabilitate:
scmk /105.15
(2.9)
2.2. Execuia forajelor de investigaii hidrogeologice. Instalaii de foraj(1) În practica de antier se poate utiliza o gama larg de instalaii i echipamente pentruexecutarea gurilor de foraj, cu condiia ca acestea s îndeplineasc parametrii de
performan caracteristici acestor tipuri de lucrri.
(2) În figurile 2.1, 2.2 i 2.3 se prezint câteva exemple de instalaii cu circuit hidraulic carese folosesc frecvent pentru executarea forajelor de epuizment.
12
-
8/18/2019 NP_134_2014
11/58
Pagina 11 / 58
Fig. 2.1: Foraj cu circulaie direct, prin pompare Fig. 2.2: Foraj cu circulaie invers, prin aspiraie
Fig. 2.3: Foraj cu circulaie invers, cu aer lift
(3) Pentru investigaii hidrogeologice, de regul, se folosete apa ca fluid de foraj, utilizând procedeul cu tubare concomitent cu forarea pentru a menine stabilitatea nisipului purttor de
ap. În practica de antier, îns, de cele mai multe ori forajele de pompare se execut cu noroide foraj.
(4) Dup executarea gurii de foraj se introduce coloana de tubaj pân în talpa acestuia i seevacueaz noroiul din interiorul coloanei prin splare cu jet de ap. În continuare, îninteriorul coloanei de tubaj se introduce coloana de filtre, prevzut cu centrori, i pietriulmrgritar pentru a realiza un filtru invers între stratul acvifer i coloana filtrant.
(5) În cazul în care programul de investigaii prevede testarea mai multor acvifere în acelaiforaj ( figura 2.4), execuia forajului se va face începând de la suprafa, cu diametrul cel maimare, pân va fi traversat primul acvifer, dup care gaura forat va fi tubat cu coloan
metalic. Continuarea forajului se va face prin interiorul coloanei care închide primul acvifer,gaura forat va fi tubat pentru închiderea celui de al doilea strat acvifer .a.m.d.
13
-
8/18/2019 NP_134_2014
12/58
-
8/18/2019 NP_134_2014
13/58
Pagina 13 / 58
Tabelul 2.1: Criterii de dimensionare a filtrelor inverse pentru pmânturi necoezive - exemplificri
Criteriu Condiii impuse Observaii
Terzaghi15
15
85
15 54d
d
d
d f f -
U.S. Bureau ofReclamation
1010
60 d
d U f
f
Pentru particulele de form rotunjit
4012581215
15
50
50 d
d si
d
d f f
Pentru particulele de form coluroas
18630915
15
50
50 d
d si
d
d f f
Dac U f >10 se elimin particulele maridin materialul folosit ca filtru pân cândeste îndeplinit condiia impus: particulele din materialul filtrant cud 5 se corecteaz curbagranulometric prin eliminarea fraciunilormari pân când U 5;- f reprezint factorul filtrului, care esteegal cu 4 pentru foraje i 8…10 pentru altetipuri de filtre
(4) Pentru efectuarea probei de permeabilitate se extrage coloana de tubaj pe înlimeacorespunztoare stratului acvifer care va fi testat. Conform programului de testare, serealizeaz prima treapt de denivelare i se pompeaz apa pân când curgerea intr în regimstaionar i apa pompat este limpede. În mod asemntor, se continu testarea aceluiai strat
la urmtoarele dou sau mai multe trepte de denivelare, conform programului prestabilit.
(5) Pentru pomparea apei din foraje pot fi utilizate pompe de aspiraie ( figura 2.6 ), pompesubmersibile acionate electric, precum i pompe cu aer-lift ( figura 2.7 ).
15
-
8/18/2019 NP_134_2014
14/58
Pagina 14 / 58
Fig. 2.6: Schema pomprii experimentaleexecutat cu pompa de aspiraie amplasat la
suprafa: 1 – sorb; 2 – conducta de admisie;3 – pompa; 4 – vas pentru msurarea debitului
Fig. 2.7: Pomp cu aer lift: 1 – compresor de aer(p=5-6 at); 2 – conduct de aer; 3 – sorb; 4 -coloan de pompare prin care circula emulsie deaer cu ap; 5 – dezaerator; 6- conduct de ap;7 – vas pentru msurarea debitului pompat
(6) Dup testarea primului strat, coloana filtrant se obtureaz prin cimentare la nivelulstratului pompat, se retrage coloana de tubare care etaneaz urmtorul strat i, în continuare,
se procedeaz asemntor ca la primul strat ( figura 2.8). Testarea selectiv a straturilor acvifere se poate realiza i în sistem descendent, executând câte un foraj pentru fiecare stratce urmeaz a fi testat. Din punct de vedere tehnic, acest procedeu permite obinerea unor rezultate foarte bune dar necesit cheltuieli mai mari i durat mai mare de timp pentruexecuie i testare.
16
-
8/18/2019 NP_134_2014
15/58
-
8/18/2019 NP_134_2014
16/58
Pagina 16 / 58
Fig. 2.10: Foraj singular
a. Foraj singular
S H S r RQ
h H
r
RQ
k
2
lnln0
20
20
(2.10)
Fig. 2.11: Grup de pompare cu unul saudou piezometre
b. Cu un singur piezometru
110
1
2
ln
S S H S S
r
r Q
k
(2.11)
110111
2
ln)2(ln)2(ln
S S H S S
r S H S r S H S R
(2.12)
c. Cu dou piezometre
2121
1
2
2
ln
S S H S S
r
r Q
k
(2.13)
2121122211
2
ln)2(ln)2(ln
S S H S S
r S H S r S H S R
(2.14)
2.5.2 Foraj imperfect în strat acvifer cu nivel liber
Fig. 2.12: Definirea zonei active a unui foraj imperfect în strat acvifer cu nivel liber
(1) În cazul forajului imperfect apare noiunea de zon activ care se definete ca fiind
adâncimea H a, sub nivelul hidrostatic, pân la care se resimte influena denivelrii apei îngaura forajului.
18
2.5. Scheme i formule uzuale pentru determinarea coeficientului de permeabilitate prinpompare din foraje
2.5.1 Foraj perfect în strat acvifer cu nivel liber
-
8/18/2019 NP_134_2014
17/58
Pagina 17 / 58
(2) În funcie de grosimea acviferului, adâncimea zonei active poate fi mai mare decâtgrosimea acestuia sau mai mic.
a) Pentru H a>H coeficientul de permeabilitate se calculeaz cu formula luiForchheimer:
4 000220
)(25.0)(
log
73.0
S H
hS H
S H
r hS H H
r
RQ
k
a
a
aa
(2.15)
b) Pentru H a
-
8/18/2019 NP_134_2014
18/58
Pagina 18 / 58
Fig. 2.14: Grup de pompare cu unul saudou piezometre
b. Cu un singur piezometru
11
log366.0
S S M
r
RQ
k
(2.18)
1011 logloglog
S S
r S r S R
(2.19)
c. Cu dou piezometre
211
2log366.0
S S M
r
r Q
k
(2.20)
211221 loglog
log S S
r S r S
R
(2.21)
2.5.4 Foraj perfect în strat acvifer mixt
Fig. 2.15: Foraj singular în strat acvifer mixt
a. Foraj singular
220
2
ln
ohM H M
r
RQ
k
(2.22)
2.5.5 Foraj imperfect în strat acvifer sub presiune, infiltraii numai prin peretele forajului
Fig. 2.16: Foraj singular cu filtru înecat(l
-
8/18/2019 NP_134_2014
19/58
Pagina 19 / 58
Fig. 2.17: Foraj singular cu filtru înecat(pentru l>0,3M)
b. Pentru l>0,3M
R
M A
r
M
l
M
MS
Qk
4log
4log2
2
336.0
0
(2.24)
Factorul
M
l f A se determin grafic din figura 2.18.
Fig. 2.18: Grafic pentru determinarea factorului A
2.6. Raza de influen a forajelor hidrogeologice(1) Raza de influen se determin prin pompri experimentale folosind grupuri de foraje încare sunt incluse i forajele piezometrice. De cele mai multe ori, îns, pentru pompriexperimentale se folosete un singur foraj. În acest caz pentru determinarea razei de influense utilizeaz formule empirice stabilite printr-un numr mare de determinri experimentale.
(2) Formulele empirice mai des utilizate în calculele hidrogeologice pentru determinarearazei de influen sunt redate în tabelul 2.3.
Tabelul 2.3: Formule uzuale pentru calculul razei de influen R[m]
Formula
Unitatea de msur
pentru k Domeniu de aplicabilitatekH S R 575 m/s
Foraje executate în straturi acvifere cu nivel liberkH S R 2 m/zi
k S R 3000 m/sForaje executate în straturi acvifere sub presiune
k S R 2.10 m/zi
kH S R 2 m/zi Strat acvifer cu nivel liber Sisteme de drenare deform circular, cu raza
k S R 2.10 m/zi Strat acvifer sub presiune
Notaii: H – înlimea apei în foraj; S – denivelare; k – coeficientul de permeabilitate; – raza cercului pe
care sunt amplasate forajele dintr-un grup care lucreaz în interferen.
21
-
8/18/2019 NP_134_2014
20/58
Pagina 20 / 58
2.7. Metode expeditive pentru evaluarea permeabilitii in situ
2.7.1 Scheme de calcul propuse de Hvorslev
a. Turnare cu nivel variabil, sub nivelul hidrostatic al acviferului ( figura 2.19).
Fig. 2.19: Turnarea cu nivel variabil, sub nivelul hidrostatic
Fig. 2.20: Graficul de variaie în timpa vitezei de denivelare
2
1
12
ln)( H
H
t t F
Ak
(2.25)
b. Turnare cu nivel constant, sub nivelul hidrostatic al acviferului ( figura 2.21).
e FH
qk
(2.26)
Fig. 2.21: Turnare cu nivel constant, sub nivelul hidrostatic
22
-
8/18/2019 NP_134_2014
21/58
Pagina 21 / 58
În relaiile (2.25) i (2.26) A este aria seciunii coloanei de ap din foraj (pentru foraj înclinatseciunea este o elips); q - cantitatea de ap care se infiltreaz în stratul permeabil înintervalul de timp t 2 - t 1; F -factor ce depinde de condiiile din zona ptrunderii apei din gauraforajului în stratul permeabil. Factorul F , pentru diverse scheme de foraj, se calculeazconform relaiilor date în tabelul 2.4.
Tabelul 2.4. Scheme i formule pentru calculul factorului F
Schema forajului Condiii Factorul F
A r 0
Foraj cu coloan de tubaj pânla baz.Roc granular sau stâncoascu permeabilitate uniform
05,5 r F
B
Foraj cu coloan de tubaj pân
la limita dintre permeabil iimpermeabil
04r F
C
Extinderea forajului pe olungime L sub captul coloaneide tubaj
20
2
0 41
2ln
2
r
L
r
L
L F
D
Foraj extins pe lungimea L subcoloana de tubaj în rocagranular sau stâncoas,stratificat, cu permeabilitateorizontal i vertical
0
ln
2
r
mL
L F
vh k k m / i 08r L
E
Foraj care ptrunde peadâncimea L sub coloana detubaj care este încastrat înstratul impermeabil superior
20
2
0
1ln
2
r
L
r
L
L F
F
Foraj cu coloan de tubaj pânla limita dintre permeabil iimpermeabil, cu parteainferioar a coloanei umplutcu nisip din stratul permeabil
0
0
41
4
r
Lr F
G
Foraj cu coloan de tubaj înstratul permeabil umplut la
partea inferioar cu nisip dinstratul permeabil 0
0
211
1
5.5
r
L
r F
23
-
8/18/2019 NP_134_2014
22/58
Pagina 22 / 58
H
Foraj executat în strat omogencu cavitate sferic la baz
04 r F
2.7.2 Metoda Lefranc
(1) Aceast metod se recomand pentru evaluarea permeabilitii nisipurilor i pietriurilor cu permeabilitate scmk /10 2 .
(2) Schema echipamentului de încercare prin procedeul Lefranc este redat în figura 2.22. Îninteriorul unei coloane metalice de tubaj (1), din material uor, cu diametrul de 50 mm,
prevzut la baz cu un iu (2), se introduce o prjin (3) care are la capt un trepan (4) prevzut cu orificii (5) pentru circulaia apei. Din hab (6), cu ajutorul pompei (7), se pompeaz ap prin interiorul prjinii. Jetul de ap care iese prin orificiile trepanului dislocmaterialul de pe fundul gurii permiând, prin apsare i rotire uoar, înfigerea coloanei detubaj. Adâncimea gurii spate sub iul coloanei se recomand s fie de 50 cm. Apa care este
pompat prin interiorul prjinii iese prin spaiul inelar dintre prjin i coloan i deverseazliber în hab. Cantitatea de ap absorbit în stratul permeabil este egal cu consumul din hab,care reprezint diferena dintre volumul de ap injectat i volumul de ap reîntors la suprafa.
(3) Cunoscând cantitatea de ap absorbit în strat, dimensiunile cavitii de sub iul coloaneii presiunea coloanei de ap la nivelul stratului permeabil se poate evalua permeabilitateastratului pe care îl traverseaz gaura forajului. Procedeul permite întocmirea unui graficcontinuu de variaie a pierderilor de ap cu adâncimea, putându-se pune bine în evidenstraturile cu permeabiliti diferite.
(4) Coeficientul de permeabilitate la nivelul unui strat se determin cu relaia:
Ch
Q smk / (2.27)
în care: smQ /3 este debitul de ap absorbit în strat; mh - presiunea apei în coloancalculat la nivelul apei subterane, exprimat în metri coloan de ap; mC - un coeficient de
form care se calculeaz în funcie de forma i dimensiunile d i l ale cavitii de sub iulcoloanei de foraj.
24
-
8/18/2019 NP_134_2014
23/58
Pagina 23 / 58
Fig. 2.22: Schema de msurare
a permeabilitii prin procedeul Lefranc:1-coloana de tubaj; 2-iu; 3-prjin;4-trepan; 5-orificiu; 6-hab; 7-pomp
Fig. 2.23: Domeniul presiunilor, exprimate în metri
coloan de ap, recomandate pentru msurtorileefectuate prin procedeul Lefranc
(5) Când cavitatea se asimileaz cu o sfer, valoarea coeficientului C se ia d C 2 i relaia(2.27) devine:
dh
Qk
2 (2.28)
În cazul în care cavitatea se apreciaz c are o form cilindric cu lungimea l i diametrul d ,cu condiia ca 2/ d l , valoarea coeficientului C se va lua astfel:
1C pentru 2/ d l 4C pentru 5.2/ d l 5C pentru 3/ d l
Presiunile recomandate pentru msurtori prin procedeul Lefranc sunt funcie de permeabilitatea terenului. Ca ordin de mrime, presiunile care se recomand s fie folositesunt redate în graficul din figura 2.23, fiind cuprinse între dreptele 1-1 i 2-2.
În mod obinuit procedeul Lefranc se aplic comod pân la adâncimi de 25-30m, însadâncimile investigate pot ajunge la 60-70m i chiar mai mult.
25
-
8/18/2019 NP_134_2014
24/58
Pagina 24 / 58
2.8. Determinarea coeficientului de permeabilitate în laborator(1) Determinarea permeabilitii în laborator se face în conformitate cu prevederile STAS1913/6.
(2) O evaluare calitativ a permeabilitii poate fi fcut i pe baza curbei granulometrice a
nisipului (STAS 1913/5 i SR EN ISO 14688-2), folosind relaia Allen-Hazen:
210d AC k (2.29)
care este valabil pentru mmd 31.0 10 i 510
60 d
d , în care A este o mrime funcie de
unitile de msur în care se exprim coeficientul de permeabilitate. Pentru k exprimat înm/zi, A=1.
În relaia (2.29), C este un coeficient care exprim gradul de impurificare a nisipului cufraciune argiloas. Are valori de ordinul a 1000-700 pentru nisip curat i 700-500 pentru
nisip cu argil; d 10 este diametrul efectiv al granulelor, în mm; – corecia de temperaturcare se determin cu relaia C t 003.070.0 .
(3) Înlocuind expresia coreciei în relaia (2.29) se obine:
)03.070.0( 0210 C t d AC k (2.30)
(4) Pentru variaia coeficientului de permeabilitate în limitele 1-8m/zi, relaia (2.28) conducela erori în plus de cca. 30 - 40%.
(5) Într-un caz simplificat, când se dispune numai de curba granulozitii nisipului, evaluareaordinului de mrime al permeabilitii se poate face cu relaia:
210/ d scmk (2.31)
în care 10d reprezint diametrul în mm al granulelor corespunztor coninutului de 10%
(diametrul efectiv).
2.9. Calculul coeficientului mediu de permeabilitate în terenuri stratificate(1) În cazul terenurilor stratificate, alctuite din alternane de pmânturi cu permeabiliti
diferite, dac se cunoate coeficientul de permeabilitate k i al fiecrui strat, atunci coeficientulmediu de permeabilitate mok al întregului complex pe direcia stratificaiei se determin cu
relaia:
i
n
i
ii
n
imo
h
hk k
1
1
(2.32)
iar coeficientul mediu mvk , pe direcie perpendicular pe stratificaie cu relaia:
i
in
i
i
n
imv
k h
hk
1
1
(2.33)
26
-
8/18/2019 NP_134_2014
25/58
-
8/18/2019 NP_134_2014
26/58
Pagina 26 / 58
2.10.1. Foraj perfect în strat acvifer sub presiune
Fig. 2.24: Saltul de nivel în cazul forajului perfectexecutat în strat acvifer sub presiune
a. Rezistena hidraulic a forajului
0
1
1
00 loglog3,2
r
r
r
r
S S
S S n
n
n
nn
n (2.35)
b. Saltul de nivel (piezometric)
n
n
nn
r
r
S S S
1
10
log3,2
(2.36)
În relaiile (2.35) i (2.36), n reprezint numrul piezometrului.
2.10.2. Foraj perfect în strat acvifer cu nivel liber
Pentru straturi acvifere cu nivel liber, saltul de nivel h, cunoscut i sub numele de zon deizvorâre sau de prelingere, se poate calcula cu formula (3.13), notaiile corespunzând figurii2.25.
Fig. 2.25: Zona de prelingere h în cazul forajului perfect
dup gradul de deschidere executat în strat acvifer cu nivel liber
020
0
)51.0/
log73.0( hhk
Q
r
k Qh (2.37)
2.10.3. Foraj imperfect dup gradul i dup modul de deschidere. Pompare în regim permanent
(1) În cazul forajelor imperfecte dup gradul de deschidere figura 2.26 rezistena hidraulictotal se determin în funcie de: poziia filtrului în raport cu patul i acoperiul stratuluiacvifer, conform tabelului 2.6 ; raportul dintre grosimea stratului acvifer i raza
forajului 0/ r M ; de raportul dintre lungimea filtrului i grosimea stratului M l / ( figura 2.27 ).
28
-
8/18/2019 NP_134_2014
27/58
Pagina 27 / 58
Fig. 2.26: Foraj imperfect dup gradul de deschidere
Tabelul 2.6: Mrimea zonei oarbe C a coloanei filtrante în funcie de poziia filtrului în stratul acvifer
Caracteristicile stratului acvifer Poziia filtrului
Cu nivel liberÎn interiorul stratului 000 l H C
Adiacent patului impermeabil 000 l H C
Sub presiuneAdiacent acoperiului impermeabil 0C În interiorul stratului l M C 0Adiacent patului impermeabil l M C
a. Filtru adiacent patului sau acoperiului stratului acvifer
Dac pomparea se execut în regim permanent i filtrul este adiacent patului sau acoperiuluistratului acvifer sub presiune, rezistena hidraulic total se determin din tabelul 2.7 .
Pentru stratul acvifer cu nivel liber, determinarea rezistenei hidraulice totale se face tot pe baza tabelului 2.7 , înlocuind 2/2/ 0000 S l l siS H M , în care notaiile corespund
figurii 2.25.
b. Filtrul în interiorul stratului acvifer
Când filtrul este situat în interiorul stratului acvifer sub presiune, rezistena hidraulic total
se determin din graficele prezentate în figura 2.27 i din datele din tabelul 2.7 . Pentrustraturi acvifere cu nivel liber se folosesc aceleai grafice utilizând.2/,,2/ 001000 S C C sil l S H M
Pentru calculul coeficientului de permeabilitate în funcie de caracteristicile forajului i alestratului acvifer se folosesc relaiile din tabelul 2.8.
29
-
8/18/2019 NP_134_2014
28/58
Pagina 28 / 58
M/r 0=
M/r 0=M/r 0=
Fig. 2.27: Grafice pentru determinarea rezistenei hidraulice totale, 0, pentru cazul când filtrul este situat în interiorul stratului acvifer sub presiune
Tabelul 2.7: Valorile rezistenei hidraulice totale, 0, în cazul unui strat acvifer sub presiune în care filtrul este adiacent patului sau acoperiului stratului
0/ r M 0,5 1 3 10 30 100 500 1000 2000M l /
0,05 0,00212 0,0675 1,150 6,300 17,750 39,95 63,00 74,50 84,500,1 0,00195 0,0610 1,020 5,200 12,250 21,75 35,10 40,90 46,750,3 0,0148 0,0454 0,645 2,395 4,600 7,25 10,90 12,45 14,100,5 0,00085 0,0247 0,328 1,130 2,105 3,25 4,82 5,50 6,200,7 0,00027 0,0084 0,119 0,440 0,845 1,34 2,01 2,29 2,590,9 0,0002 0,0008 0,026 0,064 0,151 0,27 0,43 0,51 0,581,0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
Tabelul 2.8: Formule pentru calculul coeficientului de permeabilitate
Stratul acvifer Formula Observaii
Cu nivel liber 0
0
2
ln0
S H S
r
RQ
k
Foraj singular
2121
211
2
2
ln
S S H S S
r
r Q
k
Foraj cu dou piezometre
Sub presiune0
0
2
ln0
MS
r
RQ
k
Foraj singular
21
2
1
2
2
ln1
S S M
r
r Q
k
Foraj cu dou piezometre
30
-
8/18/2019 NP_134_2014
29/58
Pagina 29 / 58
smk
va /15 (2.38)
(2) Din practica hidrogeologic s-a constat c relaia (2.38) conduce la valori prea mari alevitezei admisibile. Se recomand ca pentru viteza admisibil s se foloseasc relaia:
smk k
va /6030 (2.39)
(3) Debitul maxim ce poate fi extras dintr-un foraj este:
smvhr Q a f /2 30max (2.40)
în care f h reprezint lungimea filtrului prin care apa ptrunde în gaura forajului.
2.11.2. Relaia lui Truelsen
(1) Aceast relaie ine seama de granulozitatea nisipului din stratul acvifer. inând seama dediametrul eficace 10d al nisipului din stratul acvifer, viteza admisibil se determin cu relaia
lui Truelsen, astfel:
smd
va /28010 (2.41)
în care 10d se ia în mm.
(2) Debitul maxim ce poate fi extras din foraj, se determin cu relaia:
smd hr Q f /2802 3100max (2.42)
f h fiind lungimea coloanei filtrante prin care apa ptrunde în gaura forajului.
2.12. Denivelarea critic a apei în forajul de epuizment(1) Din motive de pruden, pentru a nu exista riscul iniierii proceselor de antrenarehidrodinamic a nisipului din stratul acvifer, în practica de antier se recomand cadenivelarea maxim în timpul pomprii s nu depeasc jumtate din înlimea coloanei de
ap din foraj: 2/ H S cr (2.43)
În tabelul 2.8, r 1 i r 2 reprezint distanele de la forajul central la piezometre, iar 1 i 2 suntrezistenele hidraulice calculate între forajul F 0 i un piezometru pn sau dintre dou
piezometre ( pn – pn+1)
(2)
Un exemplu de calcul al înlimii de izvorâre (prelingere) este dat în Anexa A, care face
parte integrant din prezentul normativ.
2.11. Viteza de admisie a apei în gaura de foraj i debitul critic de epuizment
2.11.1 Relaia lui Sichardt
(1)
Pentru evaluarea ordinului de mrime al vitezei admisibile cu care apa intr în gaura
forajului, fr a influena negativ starea fizic a stratului acvifer i a filtrului invers din jurul
gurii, se poate aplica relaia lui Sichardt:
31
-
8/18/2019 NP_134_2014
30/58
Pagina 30 / 58
Coeficientul de neuniformitate
G r a d i e n t u l h i d r a u l i c i
Fig. 2.28: Determinarea gradientului criticîn funcie de coeficientul de neuniformitate al nisipurilor
(2) Gradientul critic de antrenare hidrodinamic se determin în laborator conform STAS1913/16. Atât pentru gradientul critic determinat din diagrama Istomina, cât i pentru vitezacritic de antrenare hidrodinamic se ia un coeficient de siguran C =1,5 - 2.
(3) Pentru diminuarea riscului de antrenare hidrodinamic a nisipului din stratul acvifer, pompele submersibile folosite la epuizment se pozeaz la cel puin 1,00m deasupra limiteisuperioare a stratului de nisip sau în zona filtrului, în dreptul unui segment de coloan oarbcu lungime de minim 1,50m (v. figura A-2 din Anexa A, care este parte integrant din
prezentul normativ).
2.14. Formele de manifestare a procesului de antrenare hidrodinamic a nisipurilorÎn funcie de viteza de curgere a apei prin mediul poros, care este condiionat de mrimeacoeficientului de permeabilitate i de gradientul hidraulic, antrenarea hidrodinamic a
particulelor solide se poate manifesta sub form de sufozie, eroziune, afuiere, ruperehidraulic i lichefiere.
2.14.1. Sufozie
Fenomenul de sufozie se manifest prin dislocarea i transportul particulelor fine prin spaiile
intergranulare, fr ca structura de rezisten a pmântului s fie deranjat. În domeniul dedesfurare a fenomenului de sufozie permeabilitatea pmântului crete. Peste o anumitlimit de producere a sufoziei, structura pmântului cedeaz prin prbuire. Pmânturile celemai vulnerabile la sufozie sunt nisipurile afânate, cu un grad mare de neuniformitate.
2.14.2. Eroziune intern
(1) În unele situaii, i în special la contactul construciilor cu terenul nisipos, prin aciuneeroziv, curenii subterani pot produce goluri cu dimensiuni variabile. Aceste goluri suntfoarte periculoase pentru stabilitatea construciilor, necesitând msuri imediate de stopare afenomenului prin injecii cu suspensii solide sau produse chimice, reducerea gradientului decurgere a apei subterane .a.
32
2.13. Evaluarea riscului de antrenare hidrodinamic a nisipului
(1)
Pentru evaluarea gradientului hidraulic de antrenare hidrodinamic a nisipului, în funcie
de coeficientul de neuniformitate, se poate utiliza diagrama Istomina ( figura 2.28).
-
8/18/2019 NP_134_2014
31/58
-
8/18/2019 NP_134_2014
32/58
Pagina 32 / 58
(1) Metodologiile de lucru adoptate la realizarea excavaiilor în prezena apei subteranedepind de o serie de factori între care se menioneaz dimensiunile construciilor, adâncimeade fundare a acestora, natura terenului de fundare .a.
(2) În prezent echipamentele tehnice i tehnologiile de lucru folosite în mod curent peantierele de construcii permit realizarea fundaiilor directe la adâncimi mari, în condiii
geologice i hidrogeologice dintre cele mai dificile.
(3) Cu titlu informativ în figura 3.1 se prezint variante orientative de alegere a soluiilor decoborâre a nivelului apei subterane în funcie de granulozitatea i permeabilitatea
pmânturilor în care urmeaz s fie realizate fundaiile (SR EN 14688-1 i SR EN 14688-2).
0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10 10
d (mm)
Fig. 3.1: Grafic orientativ pentru alegerea soluiilor de coborâre a nivelului apei subterane în funciede granulozitatea i permeabilitatea pmânturilor
Simbolurile din figura 3.1 au urmtoarele semnificaii:
A: Drenaj impracticabil. Posibil evacuarea prin pompare direct a apei colectat în spturadeschis
B: Electroosmoz, eventual filtre aciculare cu vacuum
C: Filtre aciculareD: Pompare din foraje echipate cu filtre
34
CAPITOLUL 3. PRINCIPII GENERALE DE PROIECTARE A UNUISISTEM DE EPUIZMENTE
3.1. Alegerea metodei de epuizment în funcie de granulozitatea i permeabilitateapmântului din stratul acvifer
La elaborarea proiectelor de epuizment vor fi respectate exigenele din reglementrile tehnicereferitoare la cerinele de proiectare, execuie i monitorizare a excavaiilor adânci în zoneurbane, în vigoare, precum i cele din standardele SR EN 1997-1 i SR EN 1997-2.
-
8/18/2019 NP_134_2014
33/58
Pagina 33 / 58
E: Soluii combinate, precum:- Pomparea apei din foraje echipate cu filtre;- Executarea excavaiilor direct sub ap, cu dragline, graifere, instalaii de dragare, etc.;- Evacuarea apei din incinte etane cu perei verticali, realizate din palplane (SR EN
12063), piloi forai (SR EN 1536), perei mulai (SR EN 1538) sau ecrane de injecii (a
se vedea reglementrile tehnice specifice, în vigoare, privind tratarea rocii de fundaie aconstruciilor hidrotehnice prin injectri în foraje de drenaj);- Drenaj descendent prin foraje autodescrctoare, dac exist un strat inferior care s poat prelua debitul de scurgere gravitaional a apei din incint.
3.2. Descrierea metodelor de epuizment
3.2.1. Epuizment direct din excavaii
a. Excavaii cu taluzuri nesprijinite
(1) Excavaiile cu taluzuri nesprijinite ( figura 3.2) se pot executa, de regul, pentru gropi de
fundare cu adâncime relativ mic sub nivelul apei subterane. Condiiile în care se aplic acestsistem de epuizment sunt determinate, pe de o parte, de limitarea afluxului de ap în groapade excavare, pentru a nu îngreuna desfurarea spturilor, iar pe de alt parte de asigurareaunor gradieni de curgere la ieirea apei din taluzuri mai mici decât gradientul critic deantrenare hidrodinamic a particulelor solide care intr în constituia pmântului respectiv.
(2) La stabilirea tehnologiilor de execuie în acest sistem de excavare este necesarverificarea stabilitii taluzurilor, cu luarea în considerare a influenei curbei de exfiltraie aapei din masivul de pmânt ctre sptur.
(3) Metoda de epuizment direct din groapa de excavaie cu taluzuri nesprijinite poate fi
aplicat numai în cazul în care stabilitatea taluzurilor libere poate fi asigurat pe toat duratade desfurare a epuizmentului.
Fig. 3.2: Coborârea nivelului apei subterane prin epuizment direct din sptur
(4) Pentru evaluarea ordinului de mrime al afluxului de ap în groapa de excavare printaluzuri i prin fundul spturii se poate utiliza formula:
qAoramQ ]/[ 3 (3.1)
în care: q [m3 /or·m2] este un debit specific ale crui valori, în funcie de granulozitateanisipurilor, sunt redate în tabelul 3.1, iar A [m2 ] este suprafaa gropii de excavare, prin carese produce exfiltraia.
35
-
8/18/2019 NP_134_2014
34/58
Pagina 34 / 58
Tabelul 3.1: Valori orientative pentru q în funcie de granulozitatea nisipului
Tipul de pmânt Valoarea debitului specific q [m3 /or·m2 ]
Nisip fin 0,10 - 0,20 Nisip mijlociu 0,20 - 0,50
Nisip mare 0,50 - 2,00
(5) La executarea gropilor de excavare în pmânturi coezive, puin permeabile, esteobligatorie investigarea straturilor acvifere de sub fundul gropii pentru a lua msurilenecesare în cazul unor subpresiuni, care, dac depesc sarcina geologic, ar putea conduce laruperea vetrei excavaiei.
(6) Când excavarea gropilor cu taluzuri nesprijinite se face în pmânturi necoezive, de tipulnisipurilor grosiere i pietriurilor, unghiul al taluzului provizoriu se poate evalua cu relaia:
tg tg 2/1 (3.2)
în care este unghiul de frecare intern al materialului necoeziv, în stare uscat.
b. Excavaii executate în incinte etane cu perei verticali
(1) În cazul pmânturilor necoezive, precum i al pmânturilor slab coezive, de tipul prafurilor i nisipurilor prfoase, excavaiile sub nivelul apei subterane se execut obligatoriusub protecia unor sprijiniri.
(2) Cele mai uzuale metode de protecie a excavaiilor care se execut sub nivelul apeisubterane sunt reprezentate prin ecrane verticale din perei mulai, piloi secani sau ecranedin palplane de diverse tipuri.
(3) Elementele de sprijinire au dublu rol: ca elemente de rezisten capabile s preiaîmpingerea pmântului pentru a putea executa spturile cu taluzuri verticale i ca elementede etanare pentru reducerea afluxului de ap ctre sptur.
(4) Dimensionarea sistemelor de sprijinire depinde de mrimea sarcinilor pe care acesteatrebuie s le preia din împingerea pmântului, de necesitatea de a asigura reducerea afluxuluide ap în excavaii pân la o limit acceptabil i de coborârea gradientului hidraulic subvaloarea gradientului critic la care se poate declana antrenarea hidrodinamic.
(5) Sprijinirile pot s strbat în întregime stratul permeabil i s se încastreze în stratul
impermeabil ( figura 3.3a) sau pot s strbat stratul permeabil numai pe o anumit adâncimedac acesta are grosime mare ( figura 3.3b).
Fig. 3.3: Excavaii executate sub protecia ecranelor de etanare i sprijinire:a- ecranul este încastrat în roc impermeabil (ecran perfect); b-ecranul se oprete în stratul
permeabil (ecran imperfect)
36
-
8/18/2019 NP_134_2014
35/58
Pagina 35 / 58
(6) În primul caz, dac elementele de sprijinire sunt bine încastrate în stratul impermeabil,epuizmentul din interiorul excavaiei trebuie fcut numai pentru volumul rezidual de apliber care satureaz porii pmântului de sub nivelul iniial al apei subterane i pentrueventualele exfiltraii care se mai produc prin zone de imperfeciune a ecranului (rosturiledintre panourile pereilor mulai, printre piloii secani sau palplane .a.).
(7) În cel de-al doilea caz, epuizmentul trebuie s asigure evacuarea atât a volumului rezidualde ap din incint, cât i afluxul de ap care se produce prin i pe sub ecran.
(8) Adâncimea de încastrare a elementelor de sprijin se determin astfel încât s fiesatisfcute dou condiii:
a) s fie preluat în întregime împingerea pmântului b) s fie eliminat riscul de antrenare hidrodinamic a nisipului din fundul spturii.
(9) Conform schemei din figura 3.4, la o denivelare h lungimea minim a liniei de curent este:
t hl 2
(3.3)i corespunde gradientului hidraulic maxim:
t h
hi
2max
(3.4)
(10) Dac icr este gradientul critic la care nisipul începe s fie antrenat, pentru a nu se producefenomenul de antrenare este necesar ca imax < icr . Dac se are în vedere i un coeficient desiguran C , condiia de asigurare a stabilitii nisipului la fenomenul de antrenare se poatescrie sub forma:
C
ii cr max (3.5)
Fig. 3.4: Adâncimea de încastrare a ecranului sub fundul gropii pentru a evitaantrenarea hidrodinamic
inând seama de relaia (3.4) prin care se stabilete gradientul critic de antrenarehidrodinamic corespunztor unui curent ascendent, pentru valorile obinuite alecaracteristicilor fizice ale pmânturilor: n=40% i s=26.5kN/m
3, prin egalarea relaiilor (3.4). i (3.5), aproximând icr =1, rezult adâncimea minim de încastrare a elementului de sprijin ietanare sub fundul excavaiei:
)1(2
C h
t (3.5)
În mod obinuit se ia în considerare un coeficient de siguran C =2 i relaia (3.6) devine: mht 2/ (3.6)
37
-
8/18/2019 NP_134_2014
36/58
Pagina 36 / 58
t h
h
H
t h
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 0,95
0,00 1,02 0,80 0,67 0,58 0,50 0,42 0,38 0,31 0,24 0,20 0,25 1,08 0,84 0,70 0,60 0,52 0,45 0,39 0,32 0,25 0,21 0,50 1,12 0,89 0,74 0,64 0,56 0,48 0,41 0,34 0,27 0,22
0,75 1,20 0,95 0,81 0,70 0,61 0,53 0,46 0,39 0,3 0,23 1,00 1,39 1,13 0,98 0,88 0,78 0,70 0,61 0,52 0,42 0,36
c. Excavaii executate cu taluzuri libere, sub protecia ecranelor de etanare
(1) În cazul unor fundaii adânci care trebuie s se execute sub nivelul apei subterane, înorizonturi acvifere puternic permeabile, excavaiile se execut sub protecia unor ecraneetane care, de regul, se duc pân la primul strat impermeabil situat sub cota de fundare( figura 3.5). Deoarece în acest caz ecranele au rolul de a asigura numai etanarea terenului
permeabil, de regul, acestea se execut din noroi autoîntritor.
(2) Distana d de la limita spturii pân la ecranul de etanare se stabilete pe baz de calculede stabilitate a taluzurilor. Distana d trebuie s fie suficient de mare ca în cazul produceriiunor alunecri ale taluzurilor s nu fie afectat ecranul.
Fig. 3.5: Amplasarea ecranului de etanare fa de taluzul excavaiei:a-seciune; b-vedere în plan; 1-ecran de etanare; 2-pomp de epuizment
38
Pentru calculul afluxului de ap în groapa de excavare se poate utiliza formula:
Q[m3 /ora] qkhL (3.7)
în care q f h t
; h este un debit specific adimensional dat în tabelul 3.2; k [m
/
ora] - H h t
coeficientul de permeabilitate, h [m] – denivelarea i L [m] – lungimea peretelui de sprijin.
Tabelul 3.2: Valorile debitului specific adimensional q=f(H,h,t)
-
8/18/2019 NP_134_2014
37/58
Pagina 37 / 58
(3) Dac ecranul este bine executat, volumul de ap V w ce trebuie evacuat prin pomparedirect se poate evalua cu relaia:
V nmV ew 1001][ 3 (3.8)
în care ne este porozitatea efectiv a pmântului din incint, pân la cota de excavare, iar V [m3] volumul de pmânt din incint, situat între nivelul apei subterane i fundul spturii.
(4) În cazul în care nu se poate asigura o etanare perfect a incintei, datorit variaieilitologice a orizontului acvifer, în interiorul incintei de ecrane se pot executa i foraje deepuizment sau se pot folosi filtre aciculare ( figura 3.6 ).
(5) Dup executarea ecranului de etanare, excavarea terenului se poate face concomitent cuevacuarea apei remanente din volumul de pmânt cuprins în spaiul din interiorul incintei deecrane, cu condiia ca denivelarea apei subterane s aib un avans fa de cota excavaiei, deminimum 1,50 - 2,00 m.
Fig. 3.6: Scheme de lucru în cazul în care ecranul de etanare este imperfect:a-cu foraje de epuizment; b-cu filtre aciculare
3.2.2. Epuizment prin foraje amplasate pe conturul excavaiei
(1) Acest procedeu de coborâre a nivelului apei subterane este foarte des folosit la executareaexcavaiilor i const din realizarea forajelor de epuizment amplasate pe conturul excavaieii pomparea simultan a acestora.
(2) Proiectarea unui sistem de denivelare a apei subterane prin foraje de epuizment trebuie sstabileasc numrul de foraje necesare i distana optim dintre acestea astfel încât, prin
pompare simultan, s se poat realiza coborârea apei subterane pân la cote stabilite în prealabil.
3.2.3. Epuizment cu instalaii de filtre aciculare
(1) Procedeul de depresionare a straturilor acvifere cu ajutorul filtrelor aciculare se aplic la pmânturile slab coezive, de tipul prafurilor nisipoase i nisipurilor fine prfoase, cu permeabilitate relativ sczut, susceptibile de antrenare hidrodinamic.
39
-
8/18/2019 NP_134_2014
38/58
Pagina 38 / 58
Fig. 3.7: Schem de principiu pentru un capt de înfigere a unui filtru acicular:a-în timpul înfigerii; b-în timpul depresionrii stratului acvifer
(2) În principiu, metoda de depresionare cu filtre aciculare const în introducerea în teren, prin apsare, batere, vibrare sau splare cu jet de ap sub presiune, a unor evi cu diametrul de2-3” (ø=5÷7.5cm), prevzute la captul inferior cu un tub filtrant de 1-2m lungime, din eavde oel perforat i înfurat cu o sit din sârm inoxidabil. Tubul filtrant are la parteainferioar un iu de forma unui pivot care favorizeaz înfigerea filtrului în pmânt.
(3) În cazul folosirii jetului de ap pentru înfigerea filtrului, pivotul de la partea inferioar atubului filtrant este prevzut cu o supap care permite trecerea apei într-un singur sens,conform figurii 3.7 .
(4) Înfigerea filtrului prin apsare, batere sau vibrare are dezavantajul c pmântul din jurul
filtrului se îndeas, ceea ce are drept consecin reducerea porozitii i, implicit, reducerea permeabilitii.
(5) Introducerea filtrului prin jet de ap sub presiune prezint o serie de avantaje tehnice carefac ca acest sistem s fie preferat. Modul de introducere a filtrelor prin jet de ap sub presiuneeste ilustrat în figura 3.8.
40
-
8/18/2019 NP_134_2014
39/58
Pagina 39 / 58
Fig. 3.8: Succesiunea fazelor de înfigere a filtrelor aciculare cu jet de ap sub presiune:1-filtru acicular; 2-furtun; 3-filtru invers; 4-dop de argil
(6) Jetul de ap introdus sub presiune de la 5-6 at pân la maxim 8-10at , disloc materialul i provoac antrenarea acestuia ctre suprafaa terenului, prin exteriorul evii. În funcie deviteza curentului ascendent sunt transportate cu prioritate particulele fine creându-se în jurulevii, pe o raz de 15-25cm, un filtru invers. Pe msura dislocrii i antrenrii materialului dectre jetul de ap, filtrul acicular ptrunde în teren sub greutatea proprie, fiind dirijat i
manevrat de ctre un muncitor.
(7) Denivelarea apei în filtrul acicular se poate face prin aspiraie de la suprafa cu ajutorul pompelor.
(8) Dac permeabilitatea terenului este mic, cum este în cazul prafurilor nisipoase inisipurilor fine prfoase, la suprafaa terenului, în jurul evii filtrului, pe o adâncime de 1.0-1.5m, se realizeaz prin batere un dop de argil ( figura 3.8). Filtrul se conecteaz la o pompde vacuum care creeaz o diferen de presiune între stratul acvifer i interiorul filtruluiacicular de pân la 0.7-0.8at , favorizând trecerea forat a apei din strat în instalaia de filtre.
Fig. 3.9: Dispunerea electrozilor în cazul drenrii electroosmotice
41
-
8/18/2019 NP_134_2014
40/58
-
8/18/2019 NP_134_2014
41/58
Pagina 41 / 58
Fig. 3.11: Schema de amplasare a filtrelor aciculare (catozi) i a barelor metalice (anozi) pe conturul unei excavaii
(16) Dac este necesar coborârea nivelului apei subterane la adâncimi mai mari de 4-5 m,filtrele aciculare se dispun în trepte, conform figura 3.12.- se sap în uscat prima berm, la partea superioar a excavaiei, pân în apropierea niveluluiapei subterane;- se amplaseaz primul grup de filtre aciculare pe berma creat;- se deniveleaz apa i se continu excavarea terenului, creându-se o nou berm, pe care seamplaseaz al doilea grup de filtre aciculare, care lucreaz concomitent cu primul grup;- dac este necesar se creeaz o a treia berm i se amplaseaz un nou grup de filtre aciculare.a.m.d. pân ce nivelul apei subterane poate fi coborât sub cota final de excavare.
Fig. 3.12: Schema de amplasare a filtrelor aciculare dispuse în trepte
3.2.4. Epuizment prin sifonare
(1) În cazul unor gropi de excavare de dimensiuni mari, dac este necesar ca nivelul coborâtal apei subterane s fie meninut pe o perioad de timp îndelungat, se poate aplica un sistemde drenaj conform schemei din figura 3.13.
43
-
8/18/2019 NP_134_2014
42/58
-
8/18/2019 NP_134_2014
43/58
Pagina 43 / 58
Fig. 3.14: Schema de depresionare a unui acvifer freatic, prin foraje autodescrctoare,într-un acvifer captiv, cu nivel liber
Fig. 3.15: Schema de reducere a subpresiunilor prin foraje autodescrctoare ascendente:1-pomp de epuizment, 2-foraj autodescrctor
(3) Drenajul ascendent, prin foraje autodescrctoare, se aplic în cazul gropilor de fundarecu fundul spturii situat în straturi de pmânt impermeabil sub care se gsesc orizonturiacvifere sub presiune ( figura 3.15). Acest tip de drenaj se execut cu scopul reduceriisubpresiunii pe care o exercit acviferul captiv, sub presiune, situat sub groapa de excavare.
(4) În astfel de situaii, pe msur ce excavaiile se adâncesc, grosimea orizontuluiimpermeabil de la baza excavaiei se reduce treptat i la un moment dat poate aprea pericolul ca subpresiunea care acioneaz asupra stratului impermeabil s produc rupereaacestuia. Aceast situaie poate s apar când:
10
h
hw
(3.9)
în care w este greutatea specific a apei iar este greutatea volumic a pmântului dedeasupra orizontului acvifer ( figura 3.15).
(5) Pentru a îndeprta acest pericol este necesar ca raportul exprimat prin relaia (3.10) s fieîn permanen subunitar. Acest lucru se poate realiza uor prin coborârea nivelului
piezometric al apei din orizontul acvifer captiv aflat subpresiune cu ajutorul unor foraje
(2) Drenajul descendent, prin foraje autodescrctoare se aplic pentru evacuarea
gravitaional a apei dintr-un strat acvifer superior sau direct din groapa de fundare, într-un
strat acvifer inferior în care nivelul hidrostatic sau piezometric este inferior celui din stratul
superior. Drenajul gravitaional va înceta când nivelurile apei din cele dou acvifere se
egaleaz.
45
-
8/18/2019 NP_134_2014
44/58
Pagina 44 / 58
r 1-2
Fig. 3.16: Foraje hidrogeologice care lucreaz în interferen
(2) În cazul în care forajele lucreaz în interferen suprafaa depresionat a acviferului,corespunztoare grupului de foraje, va cpta o form mai complicat. Cunoaterea ecuaiilor care definesc aceast suprafa este foarte important pentru proiectarea sistemelor decoborâre a nivelului apei subterane pentru executarea fundaiilor construciilor.
a. Foraje perfecte în strat acvifer cu nivel liber
(1) Considerând curgerea apei în regim permanent, pentru determinarea cotei nivelului apeisubterane într-un punct M din zona de influen a grupului de foraje luat în consideraie( figura 3.17 ) se aplic relaia:
)]log(1
[log73.0 21022
nr r r n
Rk
Q H h (3.11)
în care termenii au urmtoarele semnificaii:h înlimea apei subterane în punctul M , în timpul pomprii în regim staionar;
H înlimea apei subterane în punctul M , în condiii naturale;Q0 debitul de epuizment însumat al tuturor forajelor din sistem;
R raza de influen a grupului de foraje care alctuiesc sistemul de epuizment;r 1..r n distana de la fiecare foraj de epuizment la punctul de calcul M ;n numrul forajelor de epuizment;k coeficientul de permeabilitate;C centrul de greutate al grupului de foraje de epuizment ( figura 3.17 ).
46
autodescrctoare care deverseaz liber în groapa de fundare ( figura 3.15). Apa deversatliber din foraje este captat pe conducte sau rigole deschise într-un bazin de unde este
pompat în afara gropii de fundare.
3.2.6. Epuizment prin grupuri de foraje care lucreaz în interferen
(1)
Dac dou sau mai multe foraje hidrogeologice sunt exploatate simultan i distana dintre ele este mai mic decât suma razelor de influen ale acestora, forajele respective intr în
interferen, influenându-se reciproc ( figura 3.16 ).
-
8/18/2019 NP_134_2014
45/58
Pagina 45 / 58
Fig. 3.17: Schema amplasrii punctului M pentru calculul înlimii h
(2) La limita zonei de influen a grupului de foraje r=R i h=H .
(3) În cazul amplasrii forajelor pe un contur circular cu raza ( figura 3.18), astfel încâtdistana de la fiecare foraj la centrul grupului s fie:
nr r r 21 (3.12)
în centrul conturului h=hc i ecuaia (3.11) devine:
R
k
Q H hc log73.0 022 (3.13)
(4) Când forajele sunt dispuse pe un contur de form dreptunghiular, de lungime L i lime B ( figura 3.19), raza echivalent a grupului de foraje se poate evalua cu relaia:
4][
B Lm
(3.14)
în care este un coeficient a crui mrime depinde de raportul B/L i se determin din tabelul3.3.
Tabelul 3.3: Valoarea coeficientului
B/L 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6-1,00 1,00 1,08 1,12 1,14 1,16 1,17 1,18
47
-
8/18/2019 NP_134_2014
46/58
Pagina 46 / 58
Fig. 3.18: Distribuia forajelor de pompare pe contur circular
- Fig. 3.19: Distribuia forajelor de pompare pe
contur dreptunghiular
(5) Dac forajele au o dispoziie oarecare, centrul grupului se admite a fi situat în centrul degreutate al acestuia ( figura 3.20). Calculul razei echivalente a grupului de foraje dispuseneuniform se poate face i cu relaia:
A Am 565.0/][ (3.15)
în care A este suprafaa conturului delimitat de forajele de pompare, sau cu relaia:
nnr r r 21 (3.16)
(6) Raza de influen R a grupului de foraje se poate evalua pe baza relaiilor din tabelul 2.3,în care S [m] este denivelarea calculat în centrul C al grupului; H [m] este înlimeacoloanei de ap în stratul acvifer i k este coeficientul de permeabilitate al acviferului.
(7) Când grupul de foraje se afl în apropierea unui râu, la distana d de acesta, în locul razeide influen R a grupului, se ia în considerare distana d .
Fig. 3.20: Echivalarea efectului grupului de foraje cu efectul unui foraj echivalent cu raza i razade influen R. Pentru cazul general, punctul C este situat în centrul de greutate al grupului
48
-
8/18/2019 NP_134_2014
47/58
Pagina 47 / 58
)]log(1[log73.0 210
nr r r n
RM k
Q H h
(3.17)
(2) Aceast ecuaie corespunde suprafeei de denivelare creat de foraje perfecte din care seextrag debite egale.
(3) Dac forajele sunt dispuse pe un contur circular de raz înlimea coloanei de ap încentrul conturului este dat de expresia:
R
M k
Q H hc log73.0
0
(3.18)
(4) Pentru straturi acvifere mixte ( figura 2.15) relaiile de calcul sunt asemntoare celor corespunztoare stratului acvifer sub presiune.
(5) Aplicarea metodologiei privind calculul sistemului de epuizment printr-un grup de forajecare intr în interferen este prezentat în Anexa A, care face parte integrant din prezentulnormativ.
(6) Pentru sisteme de epuizment de dimensiuni mari, aferente unor amplasamente dificile înceea ce privete complexitatea acviferelor i prezena unor elemente de construcii subterane(fundaii adânci, tuneluri i staii de metrou, reele de canalizare, sisteme de drenare a apeisubterane .a.) este recomandabil ca evaluarea parametrilor hidrogeologici pentrudimensionarea i verificarea eficacitii lucrrilor de epuizment s se realizeze iexperimental, prin grupuri de pompare care s includ piezometre pentru observaii pe durataexperimentului.
(7) În funcie de complexitatea sistemului de epuizment, proiectantul trebuie s aib pregtitesoluii de rezerv ce pot fi aplicate în cazul în care sistemul de epuizment nu rspundesatisfctor condiiilor reale din teren. Între astfel de soluii de rezerv se menioneazcreterea debitului de pompare, prin mrirea denivelrii în limite admisibile sau prin
suplimentarea numrului de foraje de epuizment.(8) În situaii speciale, ca de exemplu executarea fundaiilor în sistemul ”de sus în jos” (top-down) de multe ori suplimentarea forajelor de epuizment în interiorul incintei nu mai este
posibil. În astfel de situaii, poate fi necesar suplimentarea numrului forajelor deepuizment amplasate în afara limitelor incintei, pe proprieti care nu aparin beneficiaruluiconstruciei. Pentru astfel de situaii proiectul trebuie s conin soluii suplimentare care potfi aplicate în caz de nevoie.
b. Foraje perfecte în strat acvifer sub presiune
(1)
Pornind de la ecuaia corespunztoare forajului perfect executat în strat acvifer sub
presiune i urmând acelai raionament, ca i în cazul acviferului cu nivel liber, se ajunge la
ecuaia suprafeei de depresiune sub forma:
49
-
8/18/2019 NP_134_2014
48/58
Pagina 48 / 58
CAPITOLUL 4. MONITORIZAREA LUCRRILOR DE EPUIZMENTE
(1) Proiectul de epuizment reprezint una dintre componentele proiectului general de execuiei monitorizare a excavaiilor i, în consecin, trebuie corelat cu prevederilor reglementrilor tehnice privind celelalte componente ale proiectului general.
(2) Monitorizarea, care se refer strict la lucrrile de epuizment, privete doi parametri:a) variaia nivelului apei subterane în perioada de epuizment i reflectarea acesteia în
stabilitatea general a terenului din amplasamentul construit pentru care se efectueazepuizmentul, cât i a zonelor adiacente acestuia în care se resimte influena epuizmentului(posibile tasri prin subsiden, eventuale apariii de antrenri hidrodinamice ale pmânturilornecoezive, concentrarea subpresiunilor pe anumite elemente ale gropilor de excavaie care ar
putea provoca ruperi hidraulice, refulri de nisip .a.); b) evoluia fenomenelor de antrenare hidrodinamic a particulelor fine din orizonturile
acvifere, sub form de sufozii sau eroziuni hidrodinamice.
(3) Monitorizarea variaiei nivelului apei subterane se realizeaz prin msurtori sistematiceale nivelului apei în foraje piezometrice. Dou exemple de foraj piezometric sunt redate în
figura 4.1.
Fig. 4.1: Piezometre deschise.a- piezometru montat într-o gaur de foraj; b-piezometru înfipt prin presare
(4) Monitorizarea piezometric se face în mod obligatoriu pe perioada efecturiiepuizmentului iar, din motive obiective, se poate prelungi i în perioada post epuizment.
(5) Rezultatele msurtorilor piezometrice pot fi valorificate sub form de hri diferite: cu
hidroizofreate, hidroizohipse, hidroizopieze, evaluarea gradienilor hidraulici, direcii dedistribuie a curenilor subterani, etc.
50
-
8/18/2019 NP_134_2014
49/58
Pagina 49 / 58
- Lucrrile de excavaii i elementele de rezisten i etanare ale structurii fundaiei sunt într-un stadiu suficient de avansat pentru a fi eliminat orice risc privind instabilitatea prin flotaresau de oricare alt natur a construciei, în condiiile în care nivelul apei subterane va revenila cotele iniiale (prevederile din reglementrile tehnice referitoare la cerinele de proiectare,execuie i monitorizare a excavaiilor adânci în zone urbane, în vigoare, precum i cele dinstandardele SR EN 1997-1 i SR EN 1997-2);
- Sistemul de monitorizare general privind înregistrarea deformaiilor terenului iconstruciilor adiacente din zona de influen a lucrrilor de epuizment va fi în stare defuncionare (STAS 2745; reglementrile tehnice în vigoare privind determinarea deplasrii
construciilor datorate deformaiilor terenului de fundare);
- Coloanele filtru, neperforate, de deasupra radierului fundaiei precum i tuburile piezometrice vor fi prelungite pân la cel puin 1,00m deasupra cotei naturale a nivelului apeisubterane, pentru a preveni posibilitatea deversrii apei în subsolurile cldirii în cazul opririi
pomprii.
(2) Scoaterea din funciune a sistemului de epuizment se va face prin oprirea ealonat a pompelor, dup un program prestabilit, astfel încât s se poat asigura o ridicare uniform anivelului apei subterane, cu o vitez de ordinul a cel mult 1,00m / 24 ore.
(3) Pe parcursul revenirii nivelului apei subterane la cotele iniiale, monitorizarea va fi atentefectuat i va consta din observaii efectuate în spaiile din subsolurile cldirii cu privire laexistena unor posibile exfiltraii din pereii fundaiei, hidroizolaii defecte, etanriineficiente la strpungerea pereilor de rezisten de ctre conducte, elemente de canalizare,cabluri .a. În cazul în care se vor constata astfel de fenomene, sistemul de epuizment se varepune în funciune pân la remedierea viciilor constatate. Concomitent cu dezafectareasistemului de epuizment se vor efectua msurtori de deformaii ale radierului din subsolulcldirii i ale pereilor verticali, precum i în zonele din exterior, adiacente construciei(STAS 2745; reglementrile tehnice în vigoare privind determinarea deplasrii construciilor datorate deformaiilor terenului de fundare).
(4) Dac se vor constat tendine de flotare sau împingeri orizontale care pot generadeformaii peste limitele admisibile se vor face evaluri privind securitatea construciei înexploatare i, dac va fi cazul, se vor adopta msuri suplimentare de sprijinire, lestare,ancorare, etc.
(5) Dezafectarea propriu-zis a sistemului de epuizment va începe dup oprirea tuturor pompelor i validarea eficienei lucrrilor de etanare prin concluziile Raportului demonitorizare întocmit pe baza observaiilor vizuale, înregistrrilor aparatelor de msur icontrol, msurtorilor de niveluri în piezometre, prelucrarea i interpretarea datelor, i vaconsta din:
- întreruperea curentului i dezafectarea instalaiilor electrice de alimentare cu curent a pompelor submersibile;
CAPITOLUL 5. DEZAFECTAREA ECHIPAMENTELOR DEEPUIZMENT
(1)
Dezafectarea unui sistem de epuizment poate începe numai dup îndeplinirea unor
condiii obligatorii:
51
-
8/18/2019 NP_134_2014
50/58
Pagina 50 / 58
- extragerea pompelor submersibile, a evilor de extracie, cabluri, etc. din coloanele de filtre;
- demontarea reelei de conducte de refulare a apei din forajele de epuizment i evacuare ctreemisari;
- obturarea prin cimentare a coloanelor de filtre în zona în care acestea strpung radierul de la
baza fundaiei;- tierea coloanelor cimentate de deasupra radierului i îndeprtarea acestora.
(6) Pe toat perioada de dezafectare a echipamentelor de epuizment, sistemul de monitorizarese va afla în funciune i va fi meninut atât timp cât va fi necesar.
52
-
8/18/2019 NP_134_2014
51/58
Pagina 51 / 58
CAPITOLUL 6. CONINUTUL CADRU AL PROIECTULUI DEEPUIZMENT
(1) Coninutul proiectului de epuizment va fi stabilit de ctre proiectant în funcie decondiiile geologice, geotehnice i hidrogeologice ale amplasamentului, de particularitileconstruciilor pentru care se elaboreaz proiectul, precum i ale construciilor din zona deinfluen a lucrrilor de epuizment.
(2) Proiectul de epuizment va fi corelat cu prevederile din reglementrile tehnice referitoarela cerinele de proiectare, execuie i monitorizare a excavaiilor adânci în zone urbane,învigoare, precum i cu cele din standardele SR EN 1997-1 i SR EN 1997-2.
(3) Cu titlu informativ, proiectul de epuizment va avea urmtorul coninut:
6.1. Memoriul tehnic:
- Date generale despre amplasamentul construciei;- Obiectul lucrrilor de epuizment;- Condiiile geologice din amplasament;- Modelul hidrogeologic al amplasamentului cu extindere pân la limita de influen aconstruciei i a lucrrilor de epuizment la depresionarea maxim;- Parametrii hidrogeologici ai acviferelor din zonele de influen a epuizmentului;- Proiectarea lucrrilor de epuizment.
6.2. Breviar de calcul - Date generale;- Schema sistemului de epuizment;
- Parametrii hidrogeologici de calcul;- Calculele de dimensionare a sistemului de epuizment (debitul grupului de foraje deepuizment, debitul necesar pentru un singur foraj, denivelarea în punctele de controlstabilite în prealabil, viteza admis de intrare a apei în foraj, debitul de pompare maximadmis pentru un foraj, debitul maxim pentru întregul grup de foraje, denivelareamaxim în centrul grupului pentru o denivelare impus);- Calculul debitului de ap evacuat prin epuizment corelat cu debitul ce poate fi preluatde emisar.
6.3. Caiet de sarcini (1) Date generale
(2) Executarea lucrrilor - Amplasarea i echiparea piezometrelor din sistemul de monitorizare a evoluieinivelului apei subterane pe toat perioada de funcionare a sistemului de epuizment;- Execuia, echiparea i pregtirea forajelor pentru pompare;- Condiiile de exigen privind programul de pompare;- Soluii de evacuare ctre emisari a apei extrase prin pompare, eventuale posibiliti devalorificare a apei;- Urmrirea derulrii pomprii cu privire special asupra fenomenelor de antrenarehidrodinamic a nisipului din straturile acvifere;- Durata de funcionare a sistemului de epuizment;- Sistemul de monitorizare înainte, în timpul i dup epuizment;- Msuri de asigurare a continuitii pomprii în situaii de for major (întrerupereacurentului electric, avarierea unor componente ale echipamentelor din sistem .a.);
53
-
8/18/2019 NP_134_2014
52/58
Pagina 52 / 58
- Msuri care se impun în cazul producerii unui seism pentru protejarea sistemului deepuizment i securitatea personalului de execuie, a lucrrilor în curs de execuie i avecintilor;- Oprirea pomprii i dezafectarea forajelor de epuizment;- Msuri de securitate i protecie a muncii.
6.4. Estimarea necesarului de utilaje i materiale
6.5. Borderou de plane (urmat de setul complet de plane de prezentare general i detaliide execuie corespunztoare fazei de proiectare).
6.6. Lista reglementrilor tehnice (coduri, normative, ghiduri, instruciuni .a.) istandardelor în vigoare utilizate la întocmirea proiectului.
54
-
8/18/2019 NP_134_2014
53/58
Pagina 53 / 58
(1) Pentru execuia excavaiilor de fundare a unui nod hidrotehnic, conform schemei din figura A-1, este necesar coborârea nivelului apei subterane la minimum un metru sub cota dafundare. S se dimensioneze proiectul de epuizment prin amplasarea de foraje de pompare peconturul excavaiei care s asigure coborârea nivelului apei la cotele impuse.
(2) Elementele hidrogeologice ale acviferului sunt: stratul acvifer cu nivel liber; coeficientulde permeabilitate k =35m/zi; granulozitatea nisipului din stratul acvifer prezentat în figura A-3.
(3) Forajele de depresionare sunt perfecte dup gradul de deschidere, au diametrul coloanei perforate a filtrului D f =250mm i adâncimea de 42m, iar raza de influen a unui foraj,determinat experimental pentru o denivelare S =12m, este R=840m.
În figura A-2 se prezint schema de echipare i exploatare a unui foraj din sistemul deepuizment.
Fig.A-1: Schem pentru dimensionarea unui proiect de epuizment prin amplasarea de foraje peconturul excavaiei: a - vedere în plan; b - seciune
Anexa A
EXEMPLU DE CALCUL PENTRU UN PROIECT DE EPUIZMENT
A.1 Date de proiectare
55
-
8/18/2019 NP_134_2014
54/58
Pagina 54 / 58
Fig. A-2 Schema de echipare i exploatare a unui foraj din sistemul de epuizment
56
-
8/18/2019 NP_134_2014
55/58
Pagina 55 / 58
nisipului din stratul acvifer 55,710
60 d
d U n iar coeficientul de permeabilitate estimat pe
baza relaiei Hazen, este: zim scmmmd scmk /56,34/04.02.0/ 2210
Deoarece 5nU , se corecteaz curba granulometric eliminând fraciunile mari pân se
îndeplinete condiia ca 5nU . Se elimin, de exemplu, fraciunile mai mari de 2mm i se
recalculeaz curba granulometric (1). Ceea ce în curba real, pentru dimensiunea de 2mmcorespunde la 72%, în curba recalculat corespunde la 100%. Pentru trasarea curbeirecalculate, procentele corespunztoare fiecrei fraciuni din curba real se înmulesc curaportul 100/72=1,39. Pentru prima curb recalculat (1) a rezultat 56,5 nU .
;76.4105.05.0
;6.516.09.0
;5.72.05.1
210
601
nnn U U d
d U
Relaia Hazen: zim scmmmd scmk /56,34/04.02.0/ 2210
Fig.A-3: Curbele granulometrice recalculate dup eliminarea fraciunilor mai mari de 2mm i,respectiv, 1mm.
Se traseaz o nou curb (2) eliminând fraciunile mai mari de 1mm. În curba real ladimensiunea de 1mm corespunde 45%. Pentru trasarea celei de a doua curbe granulometrice,
procentele corespunztoare fiecrei fraciuni din curba real se înmulesc cu 100/45=2,22.Pentru cea de a doua curb recalculat, rezult 576,4 nU .
A.2 Rezolvare
Se stabilete în primul rând schema de echipare i de exploatare a unui foraj. Diametrul coloanei filtrante impus de dimensiunile pompei submersibile, care va fi folositla pompare, este D f =250mm.
a)
Dimensionarea filtrului invers din jurul coloanei filtrante
Exemplificativ, se vor folosi relaiile din tabelul 2.1.
Din curba granulometric prezentat în figura A-3, rezult coeficientul de neuniformitate al
57
-
8/18/2019 NP_134_2014
56/58
Pagina 56 / 58
Folosind cea de a doua curb recalculat pentru care este îndeplinit condiia 5nU , se
determin diametrul de calcul d c, rezultând d 90=0,85mm i d 95=0,95. Se ia în consideraievaloarea d c=0,95mm.
Tabelul A-1: Grosimea stratului filtrant în funcie de granulozitatea filtrului
Fraciunile granulometriceale filtrului d f [mm]
Grosimea stratului filtrant G f [mm]
0,75 … 4 604 … 12 70
12 … 35 80
Conform relaiei f d
d
c
f (tabelul 2.1), pentru materialul care se folosete la filtrul din jurul
coloanei perforate diametrul granulelor este:
mmd d c f 8,395,044 iar grosimea filtrului invers, conform tabelului A-1, este G f =60mm. Rezult c diametrulminim al gurii de foraj trebuie s fie egal cu diametrul coloanei perforate la care se adauggrosimea filtrului invers:
mmG D D f f 3706022502
b) Determinarea vitezei de admisie a apei în foraj i a debitului maxim admis
Dup formula lui Sichardt reconsiderat (2.39), viteza de admisie a apei în foraj este:
smk va /1071,63086400
35
304
Debitul maxim al unui foraj se determin pentru o denivelare H S 5,0max . Pentru exemplul
de fa se admite S=12m, ceea ce corespunde la o înlime a apei în foraj h=23m ( figura A-1)i se obine:
zim sl smv Dhv AQ a f a /56,1546/9,17/101791071,623370,014,33344
max
Debitul Q de exploatare al unui foraj trebuie s fie mai mic sau cel mult egal cu debitul
maxim admisibil.
c) Calculul debitului grupului de foraje
Pentru a satisface condiiile impuse: mh siQQ c 24max în centrul conturului, debitul total
al grupului de foraje se determin prin încercri succesive.
Pentru determinarea înlimii apei în centrul grupului de foraje se folosete relaia (3.13) pus sub forma:
e
total c
r
R
k
Q H h 022 log73,0
în care, conform relaiei (3.14) i figurii A-1, raza echivalent a grupului de foraje este:
58
-
8/18/2019 NP_134_2014
57/58
Pagina 57 / 58
754
1201804
B L
r e m
Conform tabelului 3.3 pentru B/L=0,67, rezult =1,18 i5,8818,175 er m
iar raza de influen a grupului (tabelul 2.3) este:mr R R e 5,9285,888400
Debitul total al grupului va fi: zimnnQQtotal /56,1546
3max
d) Determinare numrului n de foraje
Admiând c maxQQ , se poate scrie
zim
r
R
h H k QnQ
e
ctotal /209,30481
5,88
5,928log73,0
243535
log73,0
)( 322
0
22
max
din care rezult
forajeQ
Qn total 207,19
56,1546209,30481
max
e) Determinarea distanei dintre foraje
Perimetrul conturului pe care sunt amplasate forajele, conform figurii A-1, este:m P 60012021802
Distana dintre foraje va fi:
mn
P
d 3020
600
f) Verificarea înlimii apei în forajele de pe conturul excavaiei
Se verific, de exemplu, nivelul apei în forajul F19 ( figura A-4) cu relaia (3.13):
,022
19 log73,0e
total
r
R
k
Q H h
Fig. A-4: Schem pentru calculul nivelului apei subterane într-un foraj de pe conturul excavaiei
59
-
8/18/2019 NP_134_2014
58/58
în care r e’ se determin din relaia:
ne r r r r 2019219119'
care, prin logaritmare, devine:
20192191192019219119' logloglog
1log
1log r r r
n
r r r
n
r e
Înlocuind valoarea lui n i distanele de la forajul 19 la celelalte foraje de pe contur, conform figurii A-4, rezult mr e 70
' , iar înlimea apei în foraj este:
mh 61,22255,51170
5,928log
35209,30481
73,035 2219
fa de 23m cât corespunde la denivelarea S =12m luat în considerare.
g) Determinarea înlimii de izvorâre a apei într-un foraj
Folosind relaia (2.37):
020
0
51,0/
log73,0 hhk
Q
r
k Qh
i introducând valorile determinate mai sus pentru parametrii de calcul, se obine:
mh 152,023152093,23232335
56,154651,0
185,035
56,1546
log73,0 2
60