Руководитель «Осушение.рф» Денис Остапенко — о том, почему вакуумные установки остаются востребованными, как они устроены и какие ошибки монтажа влияют на эффективность водопонижения. Это первая часть материала, во второй — о пуске и выводе установки на рабочий режим

Установить — половина дела

Денис Остапенко у установки УВВ-3А-6КМ на объекте. Фото из рабочего архива «Осушение.рф»

Денис Остапенко у установки УВВ-3А-6КМ
на объекте.
Фото из рабочего архива «Осушение.рф»

В нашем парке 53 вакуумные установки УВВ-3А-6КМ. Техника проверенная: конструкция разработана больше 40 лет назад, а принцип работы за это время практически не изменился.

За годы работы я убедился: для хорошего водопонижения мало исправного агрегата. Важна вся система — от иглофильтров в грунте до последнего соединения на коллекторе.

Например, через один негерметичный фланец может поступать воздух, поврежденный рукав способен перекрыть движение воды, а неправильно выполненная обсыпка — снизить эффективность иглофильтра.

Поэтому монтажу мы уделяем особое внимание. Расскажу, почему УВВ-3А-6КМ до сих пор используют на стройках, как она работает и какие 5 ошибок монтажа особенно важно предупредить.

Почему установка до сих пор актуальна

Прежде чем начать земляные работы, на многих объектах приходится понижать уровень грунтовых вод. В одних грунтах это сделать относительно просто, в других — гораздо сложнее.

Например, мелкие пылеватые пески, супеси и легкие суглинки медленно отдают воду. Обычным иглофильтровым установкам бывает трудно обеспечить необходимое понижение.

В таких условиях помогает вакуумное водопонижение. УВВ-3А-6КМ создает разрежение в системе иглофильтров и позволяет откачивать воду из слабопроницаемых грунтов.

Установка рассчитана прежде всего на грунты с коэффициентом фильтрации от 0,1 до 2 м/сут. Этот показатель характеризует, насколько легко вода проходит через грунт. В отдельных случаях оборудование применяют и при 10–15 м/сут. Правильно собранная двухрядная или кольцевая система позволяет понизить уровень воды в центре котлована до 7 м ниже оси коллектора.

УВВ-3А-6КМ сочетает сравнительно простую конструкцию с возможностью эффективно работать в сложных грунтовых условиях. Поэтому она остается востребованной спустя десятилетия после разработки. 

Как работают 3 эжектора

В УВВ-3А-6КМ вакуум создается без отдельного вакуумного насоса. Эту задачу выполняют 3 эжектора, через которые под давлением проходит вода.

Принцип работы следующий.

Центробежный насос забирает воду из циркуляционного бака и направляет ее в эжекторы. Быстрые струи создают разрежение — давление ниже атмосферного. Благодаря этому через иглофильтры и коллектор в систему поступают вода и воздух из грунта.

Затем весь поток возвращается в бак. Воздух выходит в атмосферу, часть воды снова поступает в насос, а избыток уходит на сброс.

Насосные агрегаты УВВ-3А-6КМ: циркуляционный бак, центробежный насос и электродвигатель.  Фото из рабочего архива «Осушение.рф»

Насосные агрегаты УВВ-3А-6КМ:
циркуляционный бак,
центробежный насос и электродвигатель. 
Фото из рабочего архива «Осушение.рф»

Здесь важно поддерживать баланс: сколько воды поступило из грунта, столько должно уйти на сброс. Если бак переполняется или пустеет, работа системы нарушается.

За этим следит автоматика. Собственно, буква «А» в названии УВВ-3А-6КМ как раз и означает автоматизацию.

В баке установлен поплавковый механизм, который управляет двумя клапанами. Когда воды становится слишком много, автоматика снижает вакуум и ограничивает приток. Когда уровень падает — возвращает часть воды из напорной линии обратно в бак.

Так установка поддерживает рабочий режим без постоянной ручной регулировки. Главное, чтобы поплавок и клапаны были исправны.

На агрегатах ранних выпусков конструкция может отличаться, поэтому перед запуском мы обязательно сверяем комплектацию с паспортом.

5 ошибок монтажа, которые снижают эффективность водопонижения

Монтажник проверяет состояние агрегата. 
Фото из рабочего архива «Осушение.рф»

1. Негерметичные фланцы

Вакуумная установка работает, только пока система герметична. Достаточно одного неплотного соединения, чтобы снизить разрежение.

Через такой фланец начинает поступать атмосферный воздух. Эжекторы тратят часть производительности на его откачку, и вода из грунта поступает хуже. 

Поэтому все фланцы собираем с резиновыми прокладками, тщательно затягиваем и проверяем герметичность. Простая операция, которая помогает избежать долгих поисков причины низкого вакуума при запуске.

2. Рукава, которые перекрывают сами себя

Бывает, снаружи рукав выглядит совершенно целым, а вода через него почти не проходит.

Причина скрывается внутри. Если резиновая обкладка отслоилась, под действием вакуума ее может втянуть внутрь рукава и перекрыть проход для воды.

Поэтому перед монтажом проверяем рукава на вмятины, повреждения и отслоения. При укладке следим за изгибами: их радиус должен быть не меньше 4 диаметров рукава.

3. Неправильная укладка коллектора

Коллектор соединяет иглофильтры с вакуумной установкой. По нему к агрегату поступают вода и воздух из грунта.

Коллектор с иглофильтрами вокруг котлована,
в центре — агрегат УВВ. 
Фото из рабочего архива «Осушение.рф»

Чтобы поток свободно двигался, коллектор укладываем горизонтально или с небольшим подъемом к агрегату, штуцерами вверх. Провисы и перепады высоты мешают воде и воздуху двигаться к агрегату. 

Если на объекте несколько установок, разделяем коллектор на секции. Каждый агрегат должен работать со своим участком.

Перед сборкой очищаем звенья коллектора и приемный блок. Даже ком глины, оставшийся с предыдущего объекта, способен создать проблемы на новом. Лучше найти его сейчас, чем искать засор после запуска.

4. Слишком много иглофильтров на один агрегат

Иногда хочется подключить к одной установке побольше иглофильтров, чтобы охватить большую площадь и сократить количество оборудования. Только у каждого агрегата есть предел производительности. Если его перегрузить, вода опустится меньше, чем нужно. 

Оптимальная длина коллектора для одной УВВ-3А-6КМ — примерно 72–78 м. В обычных условиях предельная длина составляет около 100 м. При шаге 1,5 м на 100 м коллектора размещается примерно 68 иглофильтров. 

Сам шаг зависит от грунта и необходимой глубины понижения. Чем глубже нужно опустить воду, тем чаще приходится устанавливать иглофильтры.

Иглофильтры подключены к коллектору
гибкими шлангами.
Фото из рабочего архива «Осушение.рф»

Например, для грунтов с коэффициентом фильтрации 0,1–2 м/сут используем следующие ориентиры:

• понижение до 4,5 м от оси коллектора — шаг 2,25 м;
• от 4,5 до 6 м — шаг 1,5 м;
• больше 6 м — шаг 0,75 м.

Это ориентиры для проектирования. Окончательное количество иглофильтров рассчитываем с учетом условий конкретного котлована.

5. Неправильная обсыпка иглофильтров

На этом этапе я хочу остановиться подробнее, потому что от качества обсыпки во многом зависит результат водопонижения.

Особенность вакуумной системы в том, что к иглофильтрам вместе с водой должен поступать воздух. Причем в определенном количестве.

Если воздуха слишком мало, вода из слабопроницаемого грунта поступает хуже. Если слишком много — снижается вакуум, и установка расходует производительность на откачку лишнего воздуха.

Правильно выполненная песчаная обсыпка помогает обеспечить нужный режим.

Как мы ее делаем

В пылеватых песках, супесях и суглинках используем средне- или крупнозернистый песок с коэффициентом фильтрации 15–40 м/сут. Для одного иглофильтра длиной 7 м требуется ориентировочно 120–140 л песка.

Сначала погружаем иглофильтр на проектную глубину и несколько минут промываем образовавшуюся вокруг него полость — каверну. Затем значительно уменьшаем подачу воды и начинаем равномерно засыпать песок.

Здесь важно засыпать песок непрерывно. Иначе стенки каверны могут обрушиться, а внутри образуются пробки, которые мешают поступлению воды и воздуха.

Почему высота обсыпки бывает разной

В слабопроницаемых грунтах часто применяем высокую обсыпку — до самой поверхности. Это помогает обеспечить поступление воздуха к иглофильтру.

В других условиях достаточно низкой обсыпки на высоту 1,5–3 м от наконечника. А в более проницаемых грунтах иногда приходится увеличивать длину иглофильтров, чтобы ограничить избыточный приток воздуха.

Поэтому высоту обсыпки, длину иглофильтра и расстояние между ними подбираем под конкретный грунт и необходимое понижение.

Особенно внимательно работаем с котлованами, где воду нужно опустить больше чем на 5 м от оси коллектора. Для понижения на 6–7 м необходимо обеспечить подходящие условия поступления воздуха к иглофильтрам. Это предусматриваем еще в проекте и контролируем при монтаже.

На первый взгляд обсыпка — всего лишь песок вокруг трубы. На практике это один из важнейших этапов монтажа. Ошибка здесь может обойтись дорого: оборудование уже установлено, система запущена, а расчетного понижения воды добиться не удается.

Как обеспечить непрерывную работу системы 

Правильно смонтировать систему — одна задача. Обеспечить ее непрерывную работу — другая.

Начнем с отвода воды. Если сбрасывать ее слишком близко к котловану, часть просочится обратно в грунт. Получится, что установка снова откачивает воду, которую уже однажды подняла на поверхность.

Поэтому сбросную линию выводим за пределы зоны водопонижения. Для отвода используем лотки, трубы или рукава. Если поблизости нет водостока, прокладываем линию длиной не менее 100 м.

Вода может уходить самотеком — тогда предусматриваем необходимый уклон. Другой вариант — отвод под напором. В этом случае на линии каждого агрегата устанавливаем обратный клапан и заранее проверяем, хватит ли напора для выбранной трассы.

Еще два важных условия — защита оборудования и резерв.

Если установка будет работать дольше 3 месяцев или в зимний период, размещаем ее в защитной будке. Зимой дополнительно утепляем будку и коллектор.

А на площадке обязательно предусматриваем резервные агрегаты в количестве, заложенном проектом.

Водопонижение ведется круглосуточно. Если установка остановится, уровень грунтовых вод может снова подняться. Поэтому важно не только добиться расчетного понижения, но и поддерживать его, пока строится подземная часть здания. 

Что покажет первый пуск

Денис Остапенко у установки УВВ-3А-6КМ
на объекте.
Фото из рабочего архива «Осушение.рф»

Я всегда говорю: от качества монтажа во многом зависит, с какими показателями установка выйдет на рабочий режим.

Поэтому еще до запуска проверяем всю систему: соединения, рукава, коллектор и иглофильтры. Чем внимательнее выполнен монтаж, тем меньше проблем возникает при пусконаладке.

А дальше начинается проверка приборами. Почему давление насоса должно быть не ниже 2,1 кгс/см²? Что должен показать вакуумметр через 3–5 минут после запуска? И как по показаниям определить, где искать причину отклонений — в агрегате, монтаже или самом грунте?

Об этом расскажу во второй части — о пусконаладке и выводе УВВ-3А-6КМ на рабочий режим.