Защита подземных частей зданий и сооружений от воздействия подземных вод

Астафьева Нонна Сергеевна; Попов Дмитрий Валерьевич; Фомина Юлия Александровна; Якупова Гульфина Ильдаровна

Региональное развитие • № 3,4 • 2014

regrazvitie.ru

УДК 624.15

ЗАЩИТА ПОДЗЕМНЫХ ЧАСТЕЙ ЗДАНИИ И СООРУЖЕНИИ ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

кандидат философских наук, доцент

кандидат технических наук, старший преподаватель

студент

Самарский государственный архитектурно-строительный университет Е-mail: [email protected], [email protected], [email protected], [email protected]

Ключевые слова: защита фундамента, подземные воды, гидроизоляция, водозащитные мероприятия, дренаж, отмостка

Рассмотрены водозащитные мероприятия подземных частей зданий и сооружений от действия поверхностных и подземных вод. Раскрыты принципы работы отмостки, дренажа, гидроизоляции, противофильтрационных диафрагм, шпунтовых стенок

PROTECTION OF UNDERGROUND PARTS OF BUILDINGS AND STRUCTURES

AGAINST GROUNDWATER

candidate of philosophical Sciences

candidate of technical Sciences

student

Samara state University of architecture and construction Е-mail: [email protected], [email protected], [email protected], [email protected]

Keywords: foundation protection, ground waters, waterproofing,waterproof activities, drai-nage,perimeter walks

Thearticlefocusesonwaterproofactivities aimed at protecting the underground parts of buildings and structures from surface and ground waters. The article describes the working principles of perimeter walks, drainage,waterproofing, cutoffs and brace sheet walls

202

[email protected] I Землеустройство и кадастры

Защита подземных частей зданий и сооружений от воздействия подземных вод связана с обеспечением долговечности строительных конструкций. Существуют следующие защитные мероприятия: дренирование, гидроизоляция, устройство отмостки, шпунтового ограждения или противофильтрационных завес, закрепление грунтов, а также создание стационарной сети наблюдательных скважин.

Дождевая и талая вода образуют на поверхности временные скопления - поверхностные воды. При их просачивании в грунт образуются временные потоки безнапорных фильтрационных вод. Если на пути этих вод встречаются ограниченный по площади слой водоупорного грунта или кровля подземного сооружения, то над ними может сформироваться временный водоносный горизонт - верховодка. Во временных и постоянных водоносных горизонтах поры грунта полностью заполнены гравитационной водой, а ниже поверхности подземных вод существует напор. Выше этой поверхности есть зона капиллярного увлажнения, при этом уровень капиллярного поднятия определяется гранулометрическим составом грунта и изменяется от десятков сантиметров в песках до нескольких метров в пылеватых и глинистых грунтах. Степень водонасыщения в капиллярной зоне изменяется от единицы на уровне поверхности подземной воды до молекулярной влажности на верхней границе зоны. Напор капиллярной воды - отрицательный, поскольку она испытывает воздействие растягивающих напряжений от сил поверхностного натяжения на контакте с воздухом и смачиваемыми поверхностями твердых частиц. При соприкосновении безнапорных фильтрационных или капиллярных вод грунта с ограждениями подземных сооружений происходит увлажнение конструкций за счет капиллярного подсоса. Капиллярная вода проникает из грунта в стены и поднимается по ним на высоту до 2 м. На внутренней стороне стен появляется сырость, плесень. Испаряющаяся вода повышает влажность воздуха в помещении, а выделяющиеся при ее испарении соли образуют высолы, которые

приводят к отслоению краски, разрушению штукатурки и материала стен. Если сооружение находится ниже поверхности подземных вод или верховодки, то пьезометрическое давление воды вызовет ее напорную фильтрацию вплоть до затопления сооружения.

Защитой фундамента от поверхностных вод служит отмостка - водонепроницаемое покрытие, проходящее по периметру здания с уклоном от него. Поперечный уклон от стен дома для щебеночных, булыжных и кирпичных отмосток - 5-10%, а для асфальтовых и бетонных - 3-5 %. Материалы и способы устройства отмостки могут быть разными. Но состоит отмостка, как правило, из двух основных слоев - водонепроницаемого и подстилающего, то есть основы (щебень, гравий, керамзит), которая защищает отмостку, а также вертикальную теплоизоляцию и гидроизоляцию фундамента от негативного воздействия сил морозного пучения. Основу засыпают в неглубокую траншею, для чего достаточно снять растительный слой. Между цоколем и отмосткой выполняют деформационный шов из битума (герметика). Если же использовать гибкий гидроизоляционный материал, то при подвижках грунта отмостка будет свободно скользить вдоль цоколя, сохраняя это уязвимое место непроницаемым для воды. Устраивают отмостку сразу после устройства фундамента по уплотненному грунту обратной засыпки. Особенно хорошо следует утрамбовать грунт в пазухах возле стен. Песчаная подсыпка для этой цели не годится. Из-за рыхлого грунта отмостка может провалиться и отслоиться от стены.

Дренаж в строительстве - метод сбора и отвода грунтовых вод от участка и сооружений с помощью системы дренажных труб, скважин, каналов, подземных галерей и других устройств. Дренажная система состоит из отсыпки, в которую укладывается перфорированная дренажная труба, и слоя грунта, фильтрующего подземные воды. Если не будет фильтрующего слоя, может произойти заиливание гравийной отсыпки. Мелкие частицы грунта, попадая в промежутки между гравием, значительно снизят водопроводящие каче-

203

Региональное развитие • № 3,4 • 2014

regrazvitie.ru

ства отсыпки и КПД работы всей дренажной системы. Чаще всего для фильтрующего слоя применяют нетканый материал из синтетического волокна. Траншею для отсыпки выкапывают по периметру подвала (при необходимости - например, при очень высоком уровне грунтовых вод -дренируют всю площадь застройки), создавая уклон не менее 0,5°. В местах, где труба поворачивает, огибая угол дома, необходимо вырыть контрольный колодец, как и в конце трубопровода. Из конечного колодца вода отводится в канализацию или в систему полива растений. Дренажные системы, являясь эффективным средством водопонижения, в тоже время занимают большие площади, осложняют устройство транспортных коммуникаций и требуют больших затрат для поддержания их в рабочем состоянии.

Гидроизоляция защищает внутренние объемы подземных сооружений от проникновения капиллярной, грунтовой или поверхностной воды через ограждающие конструкции, а также защищает элементы фундаментов и ограждающих конструкций от коррозии. Если на разных участках подземного сооружения имеются различные условия обводнения, то на них должны предусматриваться различные типы гидроизоляции. Выделяют следующие виды: наружная противонапорная, внутренняя противонапорная, гидроизоляция водосборников, гидроизоляция от безнапорных поверхностных или фильтрационных вод, гидроизоляция для защиты от капиллярной влаги.

Наружная противонапорная изоляция давлением воды прижимается к стене и является более экономичным видом защиты от грунтовых вод, чем внутренняя. Ее обычно устраивают при строительстве новых зданий. Внутренняя противонапорная гидроизоляция должна противостоять напору вод, который полностью передается на нее. Слой гидроизоляции опирается на прочную внутреннюю конструкцию - кессон, зафиксированный от всплытия.

Гидроизоляция водосборников отличается от внутренней напорной направлением силового воздействия воды, поэтому внутреннее ограждение слоя гидроизоля-

ции водосборника может быть более легким. Гидроизоляция от безнапорных поверхностных вод не несет силовых нагрузок, однако должна быть водонепроницаемой.

По способам устройства выделяют пропиточную, окрасочную, штукатурную, рулонную, металлическую и инъекционную гидроизоляции.

Противофильтрационные диафрагмы представляют собой стенки в грунте и земляных сооружениях, которые предназначены для преграждения фильтрационных потоков в водоупорных сооружениях и их основаниях. Пластичные диафрагмы выполняют из нетвердеющих маловодопроницаемых грунтовых материалов, например, глины, тяжелого суглинка, специальных глино-грунтовых, в частности, солеустойчивых паст и других подобных естественных или искусственно составленных материалов. Жесткие противофильтрационные диафрагмы выполняют из монолитного бетона, железобетона. В особых случаях диафрагмы временного назначения могут выполняться из дерева и металла. Эластичные диафрагмы выполняют из синтетических пленок, защищенных от механических повреждений слоем пластичного строительного материала. Способы возведения жестких диафрагм полностью совпадают с технологией строительства монолитных несущих и сборных стенок. Их возводят блок - секциями.

Закрепление грунта достигается нагнетанием в него вяжущих материалов и химических растворов, а также воздействием на грунт электрическим током, нагреванием и охлаждением. Основные способы закрепления грунтов: цементация, глинизация, битумизация, силикатизация, смоли-зация, методы электрохимического или термического воздействия, искусственное замораживание.

Шпунтовые ограждения состоят из отдельных элементов (шпунтин), которые погружаются в грунт до отрывки котлована и образуют сплошную стену, предотвращающую сползание грунта и проникание воды в котлован. Шпунтовое ограждение производится для различных видов сооружений, может быть временным или

204

[email protected]

Землеустройство и кадастры

постоянным и имеет разнообразные способы крепления. Выбор материала для изготовления шпунтового ограждения определяется сложностью условий проведения работ, а также их характером. Они изготавливаются из металлических, железобетонных или деревянных шпунтовых свай. Длина свай, как правило, не бывает более 15 метров, поскольку при выборе большей длины, в процессе их транспортирования возможно образование трещин. Ограждения из шпунта позволяют организовать безопасное пространство на строительной площадке, способствуя увеличению темпов строительства здания.

Выбор, расчет и проектирование водозащитных сооружений должны выполняться с учетом инженерно-геологических, гидрогеологических и экологических условий территории, уровня ответственности и конструктивных особенностей сооружения, состояния окружающих зданий, экологических требований, а также в зависимости от стоимости и дефицитности материалов.

При проектировании, строительстве и эксплуатации зданий несоблюдение требований по обеспечению долговечности подвергает конструкции воздействиям агрес-

сивных факторов внешней среды, приводит к разрушению задолго до истечения надлежащего срока их службы. Несмотря на многообразие способов и материалов, специалисты, как показывает опыт проводимых технических обследований зданий, зачастую пренебрегают действующими рекомендациями с целью уменьшения затрат при возведении фундаментов и, следовательно, стоимости объекта.

Проведенный сравнительный экономический расчет показывает, что сметная стоимость при устройстве гидроизоляции уже построенного объекта в десятки раз выше, чем стоимость этих работ в процессе возведения здания. В случае отказа от восстановительных работ, действие вод на подземную часть приводит к авариям, связанным с деформациями оснований и фундаментов, а затем и разрушению строительных конструкций.

Мангушев Р.А., Осокин А.И. Геотехника Санкт-Петербурга: Монография. - М.: Изд-во АСВ, 2010. - 264 с.

Е.А. Сорочан Е.А. и Ю.Г. Трофименко-ва Ю.Г.- Интеграл,2007. Справочник проектировщика - 480с.

205

Защита подземных частей зданий и сооружений от воздействия подземных вод Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

PROTECTION OF UNDERGROUND PARTS OF BUILDINGS AND STRUCTURES AGAINST GROUNDWATER

Текст научной работы на тему «Защита подземных частей зданий и сооружений от воздействия подземных вод»