|
Udvidet geologi og grundvand 2. Grundvandssænkning
Grundvandssænkning, som led i bygge- og anlægsarbejder, blev introduceret i Danmark i 50'erne og har siden udviklet sig til en dagligdags foreteelse. Kompendiet er baseret på erfaringer, indhentet gennem de seneste 40 år suppleret med viden opnået gennem udenlandsk litteratur. Entreprenører kender den situation, hvor et udgravningsarbejde generes af grundvand. I nogle tilfælde kan problemet løses ved simpel dræning og lænspumpning, men ofte er konsekvenserne alvorligere, idet den tekniske løsning forudsætter etablering af grundvandssænkningsanlæg (eller alternative metoder), hvilket medfører såvel økonomiske som tidsmæssige overraskelser. I værste tilfælde kan en for sen erkendelse af et grundvandsproblem motivere drastiske projektændringer, fx fra direkte fundering til pælefundering, såfremt byggegrubens bund er ødelagt. Hertil kommer, at det kan blive en juridisk opgave at bedømme, hvorvidt det er bygherren eller entreprenøren, som skal dække merforbruget af tid og penge. Der er således rigelig motivation til at inddrage grundvandsproblematikken som et led i forundersøgelser og projektering af bygge- og anlægsarbejder. 2.1 Teoretisk introduktionDefinitioner Vi er nødt til at starte med nogle definitioner:
Figur 1
Vi har nu det, der skal til for at beskrive grundvandets bevægelse hen mod en brønd, hvorfra der oppumpes vand. Vandmængde Ved at antage idealiserede randbetingelser, hvorved vandet antages at strømme symmetrisk mod brønden, kan der opstilles følgende 2 udtryk:
I disse udtryk er:
Figur 2
Figur 3 Ofte anvendes betegnelsen transmissivitet T = k • t for produktet af et lags permeabilitetskoefficient og mægtighed. Enheden er m2/sek. I virkeligheden burde tidsrummet fra pumpningens start til sænkningen registreres også indgå i ovennævnte udtryk, men for ethvert praktisk forhold i forbindelse med grundvandssænkningsanlæg har dette kun underordnet betydning, og ovennævnte udtryk, som svarer til en stationær situation ("efter lang tid"), anbefales derfor anvendt generelt. Dette er det nødvendige og ofte også det tilstrækkelige grundlag for dimensionering af grundvandssænkningsanlæg. 2.2 ProblemformuleringFire situationer Ved bygge- og anlægsarbejder under grundvandsspejlet kan det vise sig nødvendigt at kunne kontrollere grundvandsforholdene midlertidigt eller permanent. De fire situationer, som typisk foreligger er:
Lænspumpning Lænspumpning er oftest den billigste metode, men kun anvendelig under gunstige omstændigheder som:
Hvis ovennævnte gunstige omstændigheder ikke er til stede, kan der blive tale om egentlig grundvandssænkning. Ved egentlig grundvandssænkning etableres et antal boringer eller sugespidser, hvorfra der pumpes. Pumpningen medfører en sænkning af grundvandsspejlet, og ved rigtigt valg af boringsantal og -placering samt pumpekapacitet kan man opnå, at grundvandsspejlet sænkes netop så meget inden for det aktuelle byggefelt, at arbejdet kan gennemføres uden yderligere grundvandsgener. Alternative metoder Som tidligere nævnt kan grundvandsproblemer også løses med andre metoder, fx ved afskærende vægge, spunsvægge, slidsevægge, frysning, injicering, trykluft mv. Fælles for disse løsninger er, at de som regel er meget dyrere end grundvandssænkning og derfor kun bliver aktuelle, såfremt grundvandssænkning ikke kan gennemføres. 2.3 ForundersøgelserGeoteknisk viden Forundersøgelserne skal tilvejebringe tilstrækkelig viden om jordbunds- og grundvandsforholdene til, at:
Figur 4 De geotekniske undersøgelser opdeles ofte i 2 faser, de indledende undersøgelser også kaldet placeringsundersøgelser, som skal føres så vidt, at funderingsmetode, behov for grundvandssænkning samt metodevalg kan vurderes, og projektundersøgelser også kaldet parameterundersøgelser, som skal kunne danne grundlag for endeligt valg af tørholdelsesmetode samt for dimensionering af anlæg. De indledende undersøgelser består normalt af geotekniske boringer med en maksimal afstand på 15-30 m. Boringerne skal belyse jordbunds- og grundvandsforholdene til tilstrækkelig dybde. Tilstrækkelig dybde er et lidt flydende begreb, men som tommelfingerregel bør man undersøge mindst til en dybde under udgravningsniveau svarende til grundvandsspejlets højde over udgravningsniveau (i daglig tale benævnt kritisk dybde). Problemet kan da være, at man hverken kender udgravningsdybde eller grundvandsspejlets beliggenhed på tidspunktet for de geotekniske undersøgelsers udførelse, og supplerende (dybere) undersøgelser kan derfor blive nødvendige. Prøvepumpning Projektundersøgelserne for et grundvandssænkningsanlæg omfatter typisk supplerende boringer og prøvepumpning på de relevante vandførende horisonter. Formålet med prøvepumpningen er at skaffe et tilstrækkeligt grundlag for at dimensionere det efterfølgende grundvandssænkningsanlæg. Til prøvepumpning anvendes en filterboring samt et antal pejlerør, fx etableret i de tidligere udførte geotekniske boringer. Ved prøvepumpning pumpes på filterboringen under samtidig registrering af oppumpet vandmængde samt vandspejlsændringer i pumpe- og pejleboringer. Der er andetsteds redegjort for dataindsamling og bearbejdning af prøvepumpningsdata. I forbindelse med prøvepumpning bør der udtages en vandprøve til kemisk analyse. Vandanalysen skal benyttes som grundlag for vurdering af:
Dræn Den mest simple form for grundvandssænkning består i pumpning fra et system af drænrender og pumpesumpe etableret i udgravningens bund (benævnt simpel lænsning), se Figur 4. Uanset at der her er hæftet betegnelsen "simpel" på denne afsænkningmetode, bør den udføres professionelt. Drænrenderne bør fyldes med et grusmateriale, som sikrer materialefri vandbevægelse fra jorden ud i drænrenden og frem til pumpestedet. Materialet skal som filtergrus være erosionsstabilt samt have tilstrækkelig permeabilitet. Hvor udgravningsbunden består af ler (moræneler) eller sand, kan normalt anvendes et groft grusmateriale, fx perlesten 2-8 mm. Såfremt udgravningens bund består af silt, kan det være hensigtsmæssigt at lægge en filterdug i rendens bund og sider, inden gruset udlægges. Pumpesump Pumpesumpen kan udformes som en 315 mm korrugeret plastbrønd med slidser, som placeres i en udgravning fyldt med perlesten og med tilslutning til drænstrækningerne. Som pumpe kan anvendes en eldrevet, dykket lænsepumpe, som vælges i størrelse efter behov (kan leveres med kapaciteter på op til omkring 100 m3/h). Det kan hævdes, at den dykkede lænsepumpe er uøkonomisk i drift, idet den arbejder konstant, uanset hvor lidt vand der strømmer til, men alternativet er en styring med niveauføler, hvilket kan være svært at få til at fungere tilfredsstillende. Vandet pumpes normalt væk gennem brandslanger. Vær opmærksom på, at vandgennemstrømningen fra en pumpesump ikke nødvendigvis er tilstrækkelig til at holde afgangsslangen frostfri, et problem, som dog kan klares ved at tildække slangerne med vintermåtter. Fordele Grundvandssænkning ved dræn og pumpesumpe er en økonomisk fremgangsmåde, som kan anvendes ved udgravning til moderat dybde under grundvandsspejlet i frie reservoirer, hvor de vandførende lag består af sand og grus. Desuden kan metoden anvendes ved udgravning under grundvandsspejlet i fx moræneler, hvor der ofte træffes vandførende lag af sand og grus. Endelig har metoden vist sig særdeles hensigtsmæssig ved udgravninger i kalk, der som oftest er erosionsstabil selv ved kraftig vandtilstrømning. Derimod er metoden mindre egnet, såfremt de vandførende lag består af silt. Metoden kan ikke anvendes til sikring mod grundbrud eller potentialaflastning af byggegrubeindfatninger. 2.5 Afsænkning med sugespidsanlægSugespids Sugespidsanlæg etableres ved at spule (eventuelt bore) sugespidser ned til de vandførende lag og efterfølgende at pumpe på sugespidserne. En sugespids er typisk et 2" rør, som på nederste 1-2 m er forsynet med slidser og med en bundventil, som muliggør dels nedspuling dels pumpning uden at trække materiale ind gennem bunden. Sugespidspumpe Sugespidserne kobles med lufttætte, fleksible slanger til stamrør, som atter tilsluttes specielle sugespidspumper. En sugespidspumpe er en sammenbygget enhed bestående af en vacuumpumpe i en vandbeholder samt en lænsepumpe (normalt indbygget i vandbeholderen), se Figur 5. Sugespidspumper virker ved, at undertrykket i vandbeholderen suger vand op fra sugespidserne. Da det maksimale undertryk, som kan etableres, svarer til 1 atmosfæres tryk (~10 m vandsøjle), kan sugespidspumpen maksimalt etablere 10 m undertryk (i praksis ca. 9 m svarende til 0,9 bars undertryk). Når der yderligere tages hensyn til tryktab i rør, slanger og sugespidser, er det maksimale undertryk ved sugespidser af størrelsesordenen 0,7 bar (7 m vandsøjle). Det er grunden til, at sugespidsanlæg har en begrænset afsænkningskapacitet med et maksimum omkring 5-6 m under pumpens niveau.
Figur 5
Figur 6
Figur 7 Såfremt der er behov for at etablere større afsænkning, må pumpen placeres lavere, fx ved at etablere to (eller flere) anlæg i takt med, at udgravningen etableres, se Figur 7. Normalt kan en sugespidspumpe betjene 15 til 25 spidser. 2.6 Afsænkning ved filterbrøndsanlæg2.6.1 FilterbrøndsanlægFilterbrønd Grundvandssænkning ved filterbrøndsanlæg består i, at der etableres et antal filterbrønde omkring (og måske inden for) den planlagte byggegrube. Ved at pumpe på filterbrøndene sænkes grundvandsspejlet, og opgaven er således at sænke grundvandsspejlet inden for byggegruben tilstrækkeligt til, at udgravningsarbejdet kan foregå tørt. Filterbrøndene udføres i princippet som vandforsyningsboringer, men også kun i princippet. Dybden bestemmes primært af behovet for grundvandssænkning og kun sekundært af behovet for at anbore stærkt vandførende lag (som måske ligger dybere end kritisk niveau). Filterkastning og slidserør dimensioneres ud fra hensynet til, at brønden kan levere materialefrit vand, men filterkastningen optimeres sjældent med baggrund i detaljeret bestemmelse af kornfordelingskurven for de gennemborede lag - ofte vælges konservativt på basis af et kvalificeret skøn. Dette kan være acceptabelt, eftersom filterbrøndens levetid oftest ligger mellem nogle få måneder op til sjældent mere end 1 år. Boringsforsegling udføres som ved vandforsyningsboringer, mens boringsafslutningen oftest er mere primitivt og primært rettet mod den risiko for overlast, som er en naturlig ingrediens på en entreprenørarbejdsplads. Centrifugalpumpe Vandet pumpes op med elektrisk drevne dykkede centrifugalpumper. Disse findes i kapacitetsintervallet fra 0,5 til 250 m3/h og dækker således alle praktiske formål. Tidligere anvendte man ejektorpumper i intervallet 0,5 - 5 m3/h, men disse er på grund af dårlig energiøkonomi blevet overflødiggjort af de små dykpumper. Vandet fra pumperne ledes til recipient gennem PEH eller PEL slanger. Det anbefales at anbringe en vandmåler for hver pumpe, således at man på denne måde kan kontrollere de enkelte boringers funktion. Ud over filterbrøndene hører der til et filterbrøndsanlæg et passende antal pejlebrønde, således at der opnås et tilstrækkeligt grundlag for vurdering af grundvandssænkningsanlæggets funktion. Svigt af anlæg Svigt af et grundvandssænkningsanlæg kan have ubehagelige konsekvenser for et bygge-/anlægsarbejde omfattende oversvømmelse af materiel og delvist færdige anlægsdele samt risiko for ødelæggelse af funderingsforholdene. Det er derfor sædvanligt efter en risikoanalyse at udstyre et grundvandssænkningsanlæg med et overvågnings- og nødstrømsanlæg. Overvågningsanlægget skal sikre hurtigst mulig alarm i tilfælde af svigt så som strømsvigt, pumpesvigt, høj vandstand, blokering af afløb etc., således at udbedrende foranstaltninger kan iværksættes hurtigst muligt, medens nødstrømsanlæg er en forebyggelse mod det totalsvigt, som kan indtræffe, hvis hovedstrømforsyningen bliver afbrudt. 2.6.2 Dimensionering af filterbrøndsanlægMinimumsdesign Et grundvandssænkningsanlæg dimensioneres på grundlag af resultaterne fra forundersøgelserne, primært kendskab til jordbundsforhold, resultater fra pumpeforsøg samt kendskab til geometrien af den aktuelle udgravning. Det kan være en fordel at starte med et minimumsdesign, som løbende udbygges på basis af en vurdering af effekten af de først etablerede brønde. Herved kan opnås et optimalt design efter et princip, som i udlandet kendes under betegnelsen "Observational approach" - på dansk "Observationsmetoden". Dimensionering af et grundvandssænkningsanlæg følger normalt følgende skridt. På basis af foreliggende pumpeforsøgsresultater beregnes de aktuelle vandførende lags permeabilitetskoefficient/transmissivitet, og grundvandssænkningens rækkevidde skønnes/beregnes. Den nødvendige grundvandssænkning beregnes som afstanden fra det usænkede grundvandsspejl til det sænkede grundvandsspejl under udgravningen. Det usænkede vandspejl kendes fra de geotekniske undersøgelser, men skal justeres for at tage højde for naturlige, forventelige vandspejlsstigninger i byggeperioden. Nødvendig sænkning Det afsænkede vandspejl skal ligge i en passende dybde under udgravningsniveauet. Normalt vælges 0,5 m, men i særlige tilfælde øges den dybde op til 2,0 m for bl.a. at skabe yderligere sikkerhed mod skader ved svigt af anlæg (længere reaktionstid). Husk ved fastlæggelse af udgravningsniveau at tage højde for de dybeste konstruktioner så som fundamenter, pumpesumpe, elevatorskakte mv. Det er herefter muligt at få et første skøn over den nødvendige oppumpede vandmængde ved at anvende en af de to formler, som er anført i afsnit 4.1. Herved antager man, at grundvandssænkningen løses ved hjælp af en filterbrønd, som er placeret midt i udgravningsfeltet, og som er i stand til at sænke vandspejlet sx m i en afstand af x m fra brønden. Afstanden x vælges som radius i den cirkel, som har samme areal som udgravningen. Skønnede værdier Såfremt der ikke foreligger tilstrækkelige oplysninger så som pumpeforsøgsresultater mv., kan dimensioneringen gennemføres med skønnede værdier. Permeabilitetskoefficienten, k, kan i så fald beregnes empirisk ud fra udtrykket k = 0,01 x d102, hvor d10 er kornstørrelsen svarende til 10% gennemfald, målt i mm. k bestemmes herved i m/sek. Hvis der foreligger en geologisk bedømmelse af de gennemborede lag, kan permeabilitetskoefficienten skønnes ud fra følgende erfaringstal:
Rækkevidden, R, kan ligeledes skønnes ud fra den geologiske beskrivelse. Til overslagsmæssige beregninger anbefales anvendt:
Bemærk, at det i praksis er det groveste gennemgående lag, som betyder mest for skønnet af rækkevidden. Når den samlede vandmængde er bestemt, fordeles denne på et passende antal brønde placeret hensigtsmæssigt langs udgravningens omkreds. Afstanden mellem brøndene afhænger af jordbundsforholdene (rækkevidden) med kort afstand (15-20 m) i finkornet materiale voksende til 25-30 m i groft materiale og 40-60 m i kalk. Placeringen skal være til mindst mulig gene for øvrige entreprenørers arbejde, herunder mindst mulig risiko for uagtsom beskadigelse af anlægget. Når der således er udarbejdet et første udkast til brøndplacering og ydelse pr. brønd, kan den samlede effekt(sænkning) af anlægget beregnes. Igen anvender vi standardformlen, idet vi for hvert enkelt punkt i byggegruben beregner den samlede effekt(sænkning) som summen af effekten fra de enkelte brønde. I praksis gøres dette med edb-programmer, men det kan også gøres mere traditionelt ved at udvælge nogle særligt udsatte punkter og gennemføre beregningen manuelt. Vær opmærksom på, at de enkelte brønde vil interferere, således at der ud over egensænkningen vil komme bidrag til sænkningen fra de øvrige brønde. Disse bidrag skal der korrigeres for ved valg af ydelse fra den enkelte boring. 2.7 Filterbrøndsanlæg med vacuumLav permeabilitet Ved grundvandssænkningsanlæg kan man være i den situation, at vandbevægelsen er langsom og processen derfor tidskrævende, på grund af en lav permeabilitet. Dette kan man hjælpe på ved at sætte vacuum på filterbrøndene. Udnyttelse af vacuum forudsætter, at boringen er lufttæt afsluttet foroven, at borehullet uden for filterrøret forsegles mellem filterstrækningen og terræn i et lavt permeabelt lag. Vacuum opnås ved at tilslutte en luftpumpe til toppen af filterrøret. Herved kan opnås et undertryk over vandspejlet i boringen på op til næsten 10 m vandsøjle. Når lufttrykket over vandspejlet reduceres, reduceres vandtrykket i vandsøjlen tilsvarende, hvorved gradienten mod boringen og vandbevægelsen accelereres. Anvendelse af vacuum ved grundvandssænkning med filterbrønde er specielt effektivt i lavpermeable, finkornede jordarter som silt og meget fint sand. Man skal være opmærksom på, at muligheden for at anvende vacuum skal være forberedt ved anlæggets etablering, således at den fornødne forsegling findes. Ved anvendelse af vacuum øges trykhøjden svarende til det etablerede vacuum, et forhold, som skal inddrages ved valg af pumpe med tilstrækkelig løftehøjde. 2.8 SikringsanlægMulige defekter Det er et krav til et grundvandssænkningsanlæg, at det fungerer uden afbrydelse i hele den del af bygge-/anlægsperioden, hvor der er behov for grundvandssænkning. Som ethvert andet teknisk anlæg er det udsat for defekter, som kan reducere anlæggets effekt. De oftest forekommende er:
For at reducere risikoen for defekter og de deraf følgende konsekvenser er det vigtigt:
Konsekvenserne ved hel eller delvis svigt af et grundvandssænkningsanlæg er:
2.9 MetodevalgBilligste alternativ Den tekniske/økonomiske løsning af et tørholdelsesproblem vil oftest være en midlertidig grundvandssænkning. Alternative metoder i form af afskærende vægge, injicering/ frysning eller trykluft kommer som regel kun på tale, såfremt der er forhold, som umuliggør grundvandssænkning, fx risiko for følgeskader på naboejendomme, hensyn til drikkevandsindvinding og lign. Ved valg mellem de forskellige grundvandssænkningsmetoder vil tørholdelse med dræn og pumpesumpe være det billigste alternativ og vælges derfor konsekvent, såfremt metoden vurderes fremkommelig. Filterbrønde versus sugespidser Efter således at have valgt de nemme og de vanskelige løsninger fra på objektive kriterier, tilbagestår valget mellem anlæg baseret på filterbrønde henholdsvis sugespidser. Der findes ingen faste kriterier for valget, men af Figur 8 fremgår en række af de forhold, som har betydning for dette valg.
Figur 8
Figur 9 Grundlaget er primært økonomiske betragtninger, men økonomien er jo et udtryk for teknikkens effektivitet. Afsænkning Sugespidsanlæg er normalt begrænset til afsænkninger svarende til ca. 5 m under pumpeanlæggets niveau (sugepumper). Ved større afsænkninger kan placeres sugespidsanlæg i flere niveauer, hvilket imidlertid stiller større pladskrav. Filterbrønde kan anvendes til afsænkninger uden begrænsning (dykpumper). Driftsperiode Sugespidser er normalt økonomiske ved korte driftsperioder (< 3-6 måneder), medens filterbrønde er økonomiske ved længere driftsperioder (> 3-6 måneder). Dette skyldes primært forskelle i etablerings- og driftsomkostninger, hvilket er anskueliggjort på Figur 9. Jordbundsforhold Sugespidser er velegnede til anvendelse i homogent, enskornet sand. Hård, stenet jord (moræneler, kalk) kan vanskeliggøre nedskylning af sugespidser, medens det ikke er hindrende for nedboring af filterbrønde. Ved lagdelt jord er der mulighed for tilpasning af filteret ved filterbrønde, medens en tilsvarende mulighed ikke findes ved sugespidser. I finsand og silt kan tilbageholdelsen af materialet være vanskeligt at sikre ved sugespidser, medens der ved filterbrønde kan foretages en kontrolleret gruskastning. I grove sand- og gruslag vil vandtilstrømningen overstige kapaciteten på et sugespidsanlæg, hvorimod filterbrøndens kapacitetsgrænse ligger meget højt (over 500 m3/h). Entreprenørgener Filterbrøndsanlæg kan for en ringe del af etableringsomkostningerne udformes således, at de faktiske entreprenørgener bliver minimale. Ved sugespidsanlæg må entreprenøren sædvanligvis acceptere sugespidser og stamrør (i og) omkring byggegruben.
Figur 10 Sikkerhedsniveau Ved filterbrøndsanlæg vil det være muligt at opnå et meget højt sikkerhedsniveau (ved automatisk overvågning, nødstrømsanlæg, pumpestedsreserver mv.), hvorimod det ved sugespidsanlæg, selv med ovennævnte tiltag, kan være vanskeligt at sikre, at anlægget ikke lider overlast og derved bringes ud af funktion. (Et brud på sugeledningen indebærer, at anlægget træder ud af funktion). 2.10 Eksempler2.10.1 Byggegrube i frit reservoirProblem Der skal udføres en byggegrube med lodret indfatningsvæg og med et grundareal på 35 • 70 m2. Jordbundsforholdene består af mellemkornet sand fra terræn til 12 m under terræn, hvor der træffes ler. Grundvandsspejlet ligger 1 m under terræn, jf. Figur 10. Udgravningen skal føres 5 m under terræn, dvs. 4 m under grundvandsspejlet. Prøvepumpninger har vist, at sandet har en permeabilitetskoefficient på 5 • 10-4 m/s, og at rækkevidden er 350 m. Lerets permeabilitet skønnes til =10-7 m/s. Metodevalg Der er intet i de foreliggende informationer (eks. nabohensyn), som motiverer alternative løsninger til grundvandssænkning. Desuden vil det erfaringsmæssigt være umuligt at håndtere en grundvandssænkning under de givne forhold med dræn og lænspumpning. Valget står således mellem et anlæg baseret på filterbrønde eller et anlæg baseret på sugespidser. Til dette valg skal vi blandt andet have en vurdering af den nødvendige oppumpningsmængde. Den nødvendige grundvandssænkning er afstanden fra grundvandsspejlet til byggegrubens bund plus en sikkerhedsmargin, som vælges til 0,5 m, i alt 4,5 m. Vi planlægger at placere grundvandssænkningsanlægget i en afstand af 2 m uden for byggegrubens indfatningsvægge, dvs. i en firkant med dimensionerne 39 • 74 m2. Arealet af firkanten er 2.886 m2, og radius i en cirkel med samme areal er 30 m.
Figur 11 Der er tale om strømning i et frit reservoir, og vi kan derfor få en første vurdering af den nødvendige oppumpning ved at anvende udtryk (2).
hvor
Valget falder ud til fordel for et anlæg baseret på filterbrønde, bl.a. fordi:
For kontrol af skønnet, placeres derefter 8 brønde omkring byggegruben, og effekten af disse 8 brønde beregnes for hvert enkelt punkt af udgravningen, idet kravet er, at afsænkningen overalt skal være større end eller lig med 4,5 m. Er kravet ikke opfyldt, må beregningen gentages med et større antal brønde; omvendt kan en for stor afsænkning motivere, at antallet af brønde reduceres. Med en forventet ydelse på 25 m3/h vælges en dykpumpe, fx Grundfos SP 27-5 (q = 13-36 m3/h), som har en udvendig diameter på 137 mm og således kan monteres i et 165 mm PVC-filter-rør placeret i en 10" boring.
Figur 12 Problem Jordbundsforholdene fra eksempel 2.10.1 ændres, således at de øverste 6 m består af ler med k < 10-7 m/sek. Byggegruben og grundvandsforholdene i øvrigt er uændrede, dvs. at potentialet i sandet svarer til et vandtryk 1 m under terræn, jf. Figur 11. På trods af at hele byggegruben skal udgraves i ler med relativ lav permeabilitet, er det nødvendigt at forebygge problemerne som følge af risikoen for opskydning af byggegrubens bund (grundbrud). Som i eksempel 4.10.1 kan vi indledningsvis bortvælge alternative metoder og lænspumpning, og valget står atter mellem et anlæg med filterbrønde eller et anlæg med sugespidser. Da vandtilstrømningen foregår i det artesiske reservoir beliggende 6 til 12 m under terræn, benyttes formel (1):
som med t = 6 m og s = 4,5 m samt med en skønnet rækkevidde R = 600 m og øvrige værdier som i eksempel 4.10.1 giver: Q = 0,028 m3/s = 102 m3/h. Filterbrønde Med samme argumentation som i eksempel 2.10.1 vælges et anlæg på filterbrønde. Den enkelte brønds ydelse vurderes ud fra prøvepumpningerne til 15 m3/h og dermed et samlet behov på 6,8 brønde. Der vælges et anlæg med 8 brønde, som efter behov øges eller reduceres. Det kontrolleres, at disse 8 pumper giver en tilstrækkelig effekt (sænkning i ethvert punkt indenfor byggegruppen). Med en forventet ydelse på 15 m3/h vælges en dykpumpe, fx Grundfos SP 16-5 (q = 10-22 m3/h), som har en udvendig diameter på 131 mm og således kan monteres i et 165 mm PVC-filterrør placeret i en 10" boring. 2.10.3 Kloakudgravning i frit reservoirProblem Der skal udføres en kloakudgravning til 3 m under terræn. Udgravningen skal have en bundbredde på 1 m og et skråningsanlæg på 1 svarende til en bredde i terræn på 7 m. Jordbundsforholdene består af ret fint sand fra terræn til 8 m under terræn, hvor der træffes ler. Grundvandsspejlet ligger 1 m under terræn, jf. Figur 12. Som i eksempel 2.10.1 kan vi bortvælge alternative metoder samt lænspumpning og vælge mellem sugespidser og filterbrønde. Placeres anlægget 1 m uden for udgravningen, og regnes der med, at der skal tørholdes en strækning på 30 m, har det tørholdte område et areal på 9 • 30 m = 270 m2 svarende til en cirkel med radius på 9 m. Da det er frit reservoir, anvendes formel (2):
hvor
Til den aktuelle opgave vælges sugespidsanlæg, bl.a. fordi: - vandmængden er moderat svarende til 0,4 m3/h pr. meter udgravning, Af hensyn til entreprenørarbejdet monteres kun sugespidser på den ene side af udgravningen, hvor de sættes med en indbyrdes afstand på 2 m, i alt 15 spidser med en gennemsnitlig ydelse på 0,8 m3/h. Sugespidserne spules ned til 6 m under terræn og gruskastes over de nederste 2-4 m. 2.11 LitteraturDriscoll, F.G.: Groundwater and Wells. Johnson Division. 1986 (second edition). Powers, J.P.: Construction Dewatering. John Wiley & Sons, Inc. 1992 (second edition). Herth, N. and Arndts E.: Theorie und Praxis der Grundwasserabsenkung, Wilhelm Ernst & Sohn, 1973. Hansen, A.: Grundvandssænkning. Fundering. Teknisk Forlag, 1960. Norm for fundering, DS 415. Teknisk Forlag 1984 (3. udgave). Ballisager, C.C. et al.: Tørholdelse af byggegruber. Geoteknisk Institut. Technical Report 14, 1983.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
