CC BY
136
УДК 699.822
С.А. Сазонова, Т.М. Бочкарева
Пермский национальный исследовательский политехнический
университет
ГИДРОИЗОЛЯЦИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ, ВЫПОЛНЕННЫХ ПО ТЕХНОЛОГИИ «СТЕНА В ГРУНТЕ» С ПРИМЕНЕНИЕМ ГЕОСИНТЕТИКОВ
Освоение подземного пространства связано с решением различных проблем. В статье рассматриваются вопросы гидроизоляции подземных сооружений методом «стена в грунте».
Ключевые слова: подземное строительство, гидроизоляция, «стена в грунте».
В крупных мегаполисах подземное строительство считается одним из самых перспективных направлений развития. При нынешней перенасыщенности городов транспортом строительство подземных автостоянок является особенно значимым. Особую актуальность приобрело строительство подземных сооружений нового поколения с использованием высоких технологий, одним из примеров которых является «стена в грунте».
Применение этого метода целесообразно в сложных гидрогеологических условиях (отпадает необходимость в водопонижении, замораживании и т.п.). Он эффективен при строительстве на застроенных территориях небольших подземных сооружений на значительной глубине (обычно около 20 м), например транспортных тоннелей, пешеходных переходов и т.д. [1].
Область применения метода включает:
- жилищное строительство (фундаменты зданий, подземные гаражи, подземные паркинги);
- транспортное строительство (подземные автомагистрали, подземные переходы, тоннели и станции метро);
- гидротехническое строительство (насосные станции глубокого заложения, каналы, набережные и порты, причальные сооружения);
- промышленное строительство (хранилища и т.п.);
- реконструкцию существующих объектов.
К основным достоинствам технологии «стена в грунте» следует отнести:
- Бесшумность способа строительства. Измерения показывают, что уровень шума при производстве стен в грунте ниже обычного шума дорожного движения.
- При производстве стен в грунте не происходит сотрясения строительного грунта. Оседание близко расположенных зданий, каналов и трубопроводов исключается.
- Способ изготовления стены в грунте не зависит от вида грунта. Его можно применять в глинисто-плывущем грунте, так же как и в песчаном и гравиевом грунте.
- При способе изготовления стены в грунте возможно постоянное вскрытие почвенного слоя. Глубина обвязки и арматура стены могут быть быстро приспособлены к местным условиям.
- Стены в грунте могут служить для сооружения всех внешних стен при строительных работах и в то же время являются несущим составным элементом. Промежуточные потолки подвального этажа примыкают непосредственно к стене.
- Стены в грунте можно устанавливать в непосредственной близости к существующим зданиям. Если стены возводятся позже наружных стен здания, новостройка может примыкать к брандмауэрам соседних домов.
- Способ изготовления стены в грунте в большинстве случаев исключает необходимость понижения уровня грунтовой воды, так как бетон стены в грунте ограждает от проникновения воды. Если стена устанавливается не в герметичный слой, то инжекционное укрепление основания может повысить ее эффективность и полностью предотвратить оседание или настолько сократить его, что не произойдет никаких существенных повреждений здания.
- Этот способ формирования несущих стен дает экономию до 25 % сметной стоимости. Для подпорных стен и ограждающих конструкций экономия составляет до 50 %, для фильтрационных завес - до 65 %.
«Стены в грунте» классифицируются:
1) по назначению - несущие, ограждающие и противофильтраци-онные;
2) материалу - железобетонные, бетонные, грунтоцементные, глинистые, комбинированные;
3) способу изготовления - монолитные, сборные, сборно-монолитные.
Способ сооружения ограждающих и несущих конструкций методом «стена в грунте» может применяться для любых конфигураций и размеров стен в плане. Глубина заложения «стены в грунте» ограничивается требованиями проекта и возможностями имеющегося в наличии оборудования.
Стена в грунте является одной из самых используемых технологий при возведении зданий и сооружений в подземном пространстве. Существует большое количество различных технологий ее возведения, и с каждым годом они совершенствуются.
По конструкции «стены в грунте» могут быть:
- буронабивные;
- монолитные бетонные, состоящие из отдельных плотно сопряженных между собой секций;
- монолитные железобетонные, состоящие из отдельных плотно сопряженных между собой секций с непрерывной горизонтальной арматурой, проходящей через стыки секций, или с горизонтальной арматурой, прерывающейся в стыках секций;
- сборные одноярусные - из панелей плоских, ребристых и коробчатых с вертикальными стыками между ними;
- сборные многоярусные - из панелей плоских, ребристых и коробчатых с вертикальными и горизонтальными стыками;
- сборные, состоящие из колонн с боковыми пазами;
- сборные из блоков с вертикальными пустотами-ячейками, омо-ноличенные армированным бетоном в вертикальных колодцах-пустотах;
- комбинированные многоярусные с ярусами из разных материалов: обычно нижний ярус из глиногрунтовых материалов или бетона (только противофильтрационный), а верхние ярусы, одновременно несущие и противофильтрационные, - из сборного или монолитного железобетона.
При строительстве подземных сооружений методом «стена в грунте», независимо от выбранной технологии возведения, необходима надежная гидроизоляция.
Многолетняя отечественная и зарубежная практика эксплуатация подземных сооружений, возведенных методом «стена в грунте», доказала нежелательность допущения фильтрации грунтовых вод через стыки между панелями и узлы сопряжения траншейных стен с фунда-
ментной плитой. Как правило, такая фильтрация сопровождается коррозией бетона несущих конструкций и при значительных водоприто-ках может привести к выносу пылеватых и мелких частиц окружающего грунтового массива внутрь сооружений.
Классический метод выполнения дренажных работ не соответствует требованиям долговечности, так как эффективно промыть можно только дренажные трубы, но промыть дренажный закальматированный слой, а тем более выполнить ремонтно-восстановительные работы невозможно. По указанным причинам за рубежом специалисты отдают предпочтение новым геосинтетическим материалам.
Синтетические полимеры придают геосинтетитке (геотекстилю) специфические для полимеров положительные свойства:
- водо- и морозостойкость;
- универсальную коррозионную устойчивость;
- малый вес (плотность полимеров около 1 г/см3);
- высокую прочность на растяжение [2].
За рубежом геосинтетические материалы применяют начиная с конца 1960-х годов. Отечественная практика использования геосин-тетических материалов в транспортном и гражданском строительстве насчитывает более 20 лет.
При выборе того или иного материала необходимо учитывать его свойства, которые во многом определяются видом и структурой полимеров, используемых для его производства. То, из какого полимера изготовлен материал, определяет его устойчивость к температурным воздействиям, кратковременную и длительную прочность, устойчивость к воздействию ультрафиолета, агрессивных сред и др. Кроме того, очень важно строго выполнять рекомендации по технологии производства работ с использованием геосинтетических материалов.
Область применения геосинтетических материалов:
- гидроизоляция подземных частей зданий и сооружений: фундаментов, стен и кровель подземных сооружений;
- противофильтрационные экраны для защиты от проникновения в почву и грунтовые воды различных загрязняющих веществ.
Гидроизоляционные геосинтетические материалы разделяют:
- на геомембраны;
- глиносинтетические полотнища (бентонитовые маты);
- композитные материалы.
В последние годы в России при строительстве подземных сооружений успешно применяется непрерывная гидроизоляция с использованием геосинтетических материалов - геомембран. Такая гидроизоляция выполняется по замкнутой и непрерывной схеме «бассейна» и не предусматривает внешнего постоянного дренажа, даже при высоком уровне грунтовых вод.
В зависимости от вида подземного сооружения, технологии его строительства, а также противопожарных или особых эксплуатационных требований используются те или иные геомембраны:
- УБРЕ/ИБРЕ - мембрана, изготовленная из полиэтилена низкой плотности;
- РУС - мембраны из поливинилхлорида;
- ТРО - мембраны из термопластичных полиолефинов.
При строительстве сооружений в особо сложных геологических условиях гидроизоляция выполняется в сочетании с внутренним страховочным дренажным слоем или с системой посекционного подавления возможных течей.
В случае локального необнаруженного повреждения гидроизолирующего слоя страховочный дренажный слой позволяет отвести просачивающееся через дефекты гидроизоляции (отфильтрованное внешним защитным слоем из геотекстиля) небольшое количество воды в водосборные приямки внутренней системы пожаротушения, оборудованные насосами и размещенные над защищенной гидроизоляцией фундаментной плиты. Кальматация внешнего защитного слоя геотекстиля не только предотвращает развитие суффозионных процессов, но и приводит к снижению течей.
Одним из важных преимуществ геомембран является система пооперационного контроля качества работ. В соответствии с нормативами Международного института геосинтетиков (ОЫ) и Международной ассоциацией инстоллеров геосинтетики (1АО1) предусматривается 100 % неразрушающего контроля качества выполнения работ.
К бесспорным достоинствам данного вида материалов следует отнести высокие противофильтрационные свойства; возможность применения в сложных гидрогеологических условиях (материалы выдерживают гидростатическое давление до 7 атм); способность «самозале-чиваться» ввиду значительного увеличения объема при гидратации.
В практике гидротехнического строительства геомембраны применяются в качестве гидроизоляции при устройстве противо-фильтрационных завес, плотин или дамб, а также для организации гидроизоляционных экранов водохранилищ, прудов, водоемов. Использование геомембран обеспечивает гарантированную гидроизоляцию на длительный срок (несколько десятков лет) даже в условиях агрессивных сред.
В России накоплен достаточный опыт и теоретические знания по применению геомембран в гидротехническом, промышленном и гражданском строительстве. Однако многообразие поставляемых на российский рынок геомембран зарубежного и отечественного производства, отсутствие единых технических требований и методов испытаний материалов, четких методических указаний по проектированию и строительству объектов с применением геомембран определяет необходимость систематизации этих знаний, т.е. совершенствования нормативной и методической базы производства и применения данного типа материалов. В странах Европы и Северной Америки существуют нормативы, разработанные Исследовательским институтом геосинтетики (Geosynthetics Research Intitute, Drexel University, USA), жестко регламентирующие химический состав геомембран, качество сырья, минимальные физико-механические характеристики и показатели искусственного старения, конструкции экранов, тип и характеристики применяемых материалов. Данные нормативы адаптированы к действующим государственным стандартам и являются основным техническим руководством для всех производителей, проектировщиков и монтажников, работающих на международном рынке. Рынок геомембран в России развивается очень динамично, и темпы развития сохранятся в ближайшие годы вследствие активного развития транспортной инфраструктуры и реализации крупных сырьевых проектов, объектов добычи, переработки и транспортировки нефти и нефтепродуктов, реализации программ по обращению с отходами производства и потребления. Урбанизация подземных пространств крупных городов, строительство торговых, многофункциональных и жилых комплексов со встроенными подземными автостоянками также увеличит объем потребления геомембран [3], [4].
На сегодняшний день применение геосинтетических материалов является самой распространенной во всем мире технологией строительства объектов природоохранного назначения. Геосинтетика дает
человечеству шанс не только ликвидировать последствия индустриального влияния на окружающую среду, но и сократить использование природных ресурсов в гражданском и промышленном строительстве. Благодаря передовым материалам и экологическим технологиям индустрия может существовать в гармонии с природой.
Список литературы
1. Инженерная геология: учебник для строит. спец. вузов / В.П. Ананьев, А.Д. Потапов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 2002. - 511 с.
2. Лукинский О. А. Полимерные материалы для гидроизоляции при ремонте зданий / ЦМИПКС. - М., 1989. - 37 с.
3. Рекомендации по проектированию гидроизоляции подземных частей зданий и сооружений / ЦНИИпромзданий. - М., 1996. - 98 с.
4. Николаев А.И. Защита надземных конструкций от переувлажнения и коррозии. - Л.; М.: Госстройиздат, 1958. - 109 с.
Получено 15.09.2011
