Защита помещений и фундаментов от подземных вод и сырости
1.
Котлованами называются выемки, выполненные в грунте и предназначенные для различных целей устройства фундаментов, монтажа подземных конструкций, прокладки туннелей и др.
Выемки, имеющую малую и большую длину, называются траншеями, а имеющие малый размер в плане и большую глубину – шахтами.
Проект разработки котлована является составной частью общего проекта здания или сооружения и включает в себя чертежи котлована. Указания по производству и организации работ, защитные мероприятия. На чертежах котлована (план разреза) указывается вертикальная и горизонтальная привязка к местности, основные оси, размеры по верху и по низу, заложение откосов, абсолютная отметка дна и всех заглублений.
Проект производства и организации работ содержит указания о способе производства работ, последовательности и сроков выполнения организации, о комплекте машин и механизмов, транспортных средствах и т.д.
Целю защитных мероприятий является сохранение природной структуры грунтов в основании возводимых фундаментов и обеспечения устойчивости стенок котлована на все время производства работ. Необходимость проведения защитных мероприятий по сохранению природной структуры грунтов, выбор их типа, зависит от гидрогеологических условий строительной площадки, глубины котлована, времени года и т.д. но следует помнить, что любые защитные мероприятия удорожают стоимость производства работ. Поэтому устройство фундаментов важно выполнять по возможности быстрее, особенно важно в дождливые и зимние периоды времени года.
Для обеспечения устойчивости стенок котлованов организуют крепление стенок или откосов. Конструкция крепления должна воспринимать все нагрузки от давления грунта и подземных вод и защищать его от их оползания и разрушения.
При разработке котлованов и траншей в стесненных условиях, необходима разработка специальных мероприятий против осадки и деформации этих сооружений. К таким мероприятиям относятся шпунтовые стенки или закрепление грунтов основания. При необходимости производиться заглубление подошвы существующего фундамента ниже дна проектируемого котлована путем подводки под него нового фундамента.
2.
К основным размерам котлована относится: размеры дна котлована в плане, размеры котлована по верху, его глубина.
Размеры дна котлована в плане назначаются в соответствие с проектными размерами фундамента и с учетом способа производства работ, необходимого пространства для их выполнения с учетом пространства для устройства крепления стенок котлована и установки опалубки, а также при необходимости размещения установки для осуществления водопонижения.
Размеры котлована по верху складываются из размера дна котлована и ширины откосов или конструкции крепления его стенок.
Глубина котлована определяется в зависимости от глубины заложения фундамента и наличия дополнительных устройств (песчаная подушка, пластовый тренаж и т.д.).
3.
В зависимости от свойств грунта глубины выработки и наличия подземных вод стенки котлованов либо крепят, либо придают им естественный откос. Котлованы с естественными откосами устраивают в сухих и маловлажных устойчивых грунтах.
При глубине котлована до 5 м крутизну могут не рассчитывать, а назначать в зависимости от грунтовых условий по соответствующей таблице.
| грунты | Наибольшая кривизна 1,5 | Откосов при глубина 3 | Котлована, м, до 5 |
| Насыпные | 1:0,67 | 1:1 | 1:1,25 |
| Песчаные и гравийные | |||
| Влажные (ненасыщенные) | 1:0,5 | 1:1 | 1:1 |
| Глинистые: | |||
| Супесь | 1:0,25 | 1:0,67 | 1:0,85 |
| Суглинок | 1:0 | 1:0,5 | 1:0,85 |
| Глина | 1:0 | 1:0,25 | 1:0,5 |
| Лессы и лессовидные сухие | 1:0 | 1:0,5 | 1:0,5 |
| Мореные: песчаные, супесчаные | 1:0,25 | 1:0,57 | 1:0,75 |
| Суглинистые | 1:0,2 | 1:0,5 | 1:0,65 |
При глубине котлованов более 5 м крутизна откосов принимается по расчету.
Котлованы с естественными откосами наиболее просты, но при этом резко увеличивается объем земляных работ, особенно при глубоких котлованах небольшой ширины. Отрывка котлованов с естественными откосами не всегда возможна из-за стесненности условий строительной площадки.
При большой глубине котлованов и при наличии подземных вод их стенки выполняют с различными креплениями. Конструкция креплений выбирают в зависимости от глубины, свойств грунтов, уровня подземных вод.
При глубине котлованов 2-4 м в сухих маловлажных грунтах используют закладное крепление, которое состоит из стоек, распорок и горизонтальных досок («забирки»). Доски заводятся за стойки снизу по мере углубления котлована или траншеи, а стойки постепенно заменяют на более длинные, тщательно раскрепляя их распорками.
Стойки устанавливают через 1,5-2 м, распорки через 0,6-0,7 м по высоте. Вместо деревянных иногда применяют инвентарные телескопические распорки из металла. Если распорки мешают возведению фундаментов или котлованов ширине более 4 м, когда исключается возможность установки распорок, то применяют анкерные и подкосные крепления.
Для устройства анкерных креплений вдоль стенки котлована забивают наклонные сваи, которые соединяют анкерными тягами из проволоки или двух досок со стойками крепления.
В подкосном креплении стенки котлованов удерживаются подкосами, передающими сдвигающие усилия на упор, забиваемый у их основания.
4.
Защита котлованов от подтопления подземными водами осуществляется с помощью водопонижения, устройства противофильтрационных завес или комбинации этих методов.
Водопонижение осуществляется с помощью открытого водоотлива или глубинного водопонижения.
Для устройства противофильтрационных завес прибегают к естественному или искусственному замораживанию или битумизации грунта вокруг котлована. Противофильтрационной завесой может служить шпунт, забитый у водоупора. Способы защиты выбирают в зависимости от вида подземных вод, особенностей напластования, свойств грунтов, размеров и формы котлованов и других факторов.
Все способы защиты котлованов от подземных вод должны исключать нарушение природных свойств грунтов.
Открытый водоотлив и глубинное водопонижение
Наиболее простым способом является открытый водоотлив, при котором воду откачивают насосами непосредственно из котлована. Для организации открытого водоотлива на дне котлована устраивают систему водосборных канавок глубиной 0,3 – 0,6 м, по которым воду отводят в приямки («зумпфы»), откуда она систематически откачивается насосами. При откачке надо следить, чтобы зумпфы не переполнялись и вода не покрывала дно котлована.
Глубинный водоотлив заключается в искусственном понижении уровня грунтовых вод в пределах котлована. Водопонижающие работы выполняют с помощью иглофильтров. В тех случаях, когда погружение иглофильтров невозможно или приток воды велик, водопонижение осуществляется откачкой воды глубинными насосами из трубчатых колодцев.
Иглофильтры представляют собой стальную трубу диаметром 38 – 50 мм, собранную из отдельных звеньев. Нижнее звено на конце оборудовано специальным фильтрующим устройством. Оно не пропускает даже мельчайшие частицы грунта, что обеспечивает водопонижение без нарушения структуры грунтов.
Так как при глубинном водопонижении вода откачивается из зоны, расположенной ниже дна котлована, то возникающее при движении воды гидродинамическое давление способствует уплотнению грунтов, а следовательно улучшению их строительных свойств.
Иглофильтры располагают по периметру котлована, погружая их на 3 – 7 м ниже его дна. В результате откачки уровень воды вокруг иглофильтров понижается, образуя депрессионную воронку. При расположении иглофильтров с шагом 0,75 – 1,5 м депрессионные воронки соединяются и уровень подземных вод становиться ниже дна котлована, в результате чего земляные работы и устройство фундаментов производится «насухо».
5.
Необходимость защиты помещений и фундаментов от подземных вод и сырости вызвана тем негативным воздействием, которое они оказывают на состояние строительных конструкций и условия эксплуатации заглубленных и подземных помещений.
При соприкосновении подземных вод и влаги, проникшей в грунт с поверхности после дождей или таяния снега, происходит их увлажнение. В результате на внутренней поверхности стен появляется сырость, плесень, начинает отслаиваться краска, разрушается штукатурка и т.д., а повышенная влажность в помещениях ведет к нарушению санитарных норм эксплуатации.
Выработанные практикой строительства различные способы защиты конструкций и подземных помещения от вредного воздействия, подземных вод и сырости можно выделить 3 основные группы:
- борьба с проникновением атмосферных осадков в грунт путем отвода дождевых и тальных вод с площадки строительства;
- устройство дренажей для осушения;
- применение различных видов гидроизоляции.
Отвод дождевых и тальных вод со стройплощадки производиться для защиты грунтов от переувлажнения. Для организации отвода осуществляется вертикальная планировка территории застройки, которая заключается в придании местности определенных уклонов. Для эвакуации собравшейся воды предусматривается устройство на местности системы водоотливных канав, а на застроенной местности, где применение открытой системы водоотлива затруднительно, устраивают закрытые лотки и ливневую канализацию. С этой же целью вдоль наружных стен здания устраивают отмостку с уклоном в сторону от сооружения.
Дренаж – система дренажей и фильтров, предназначенных для перехвата, сбора и отвода от сооружения подземных вод.
Попавшие в дренажную систему грунтовые воды самотеком направляются к водоотводящим коллекторам или водосборникам насосных станций. Дренажи могут устраиваться как для одного здания (кольцевой дренаж), так и для комплекса в период инженерной подготовки территории (систематический дренаж), что более экономично, так как в этом случае дренажная сеть получается менее протяженной.
Траншейные дренажи (открытые траншеи и канавы) применяют для осушения территории, предназначенных под застройку.
Закрытый беструбчатый дренаж представляет собой траншею, заполненную фильтрующим материалом (гравий, щебень, камень и т.д.) от дна уровня подземных вод. Этот тип дренажа предназначен в основном для сравнительно недолговременной эксплуатации, например, на период производства работ по устройству фундаментов.
Трубчатый дренаж является наиболее распространенным и представляет собой дырчатую трубу с обсыпной песчанно-гравийной смесью или с фильтровым покрытием из волокнистого материала.
Гидроизоляция предназначена для обеспечения водонепроницаемости сооружений (антифильтрационная гидроизоляция), а также защиты от коррозии и разрушения материалов фундаментов и подземных конструкций при физической или химической агрессивности подземных вод (антикоррозийная гидроизоляция).
В настоящее время известно много видов антифильтрационной гидроизоляции, которая отличается по своей надежности, стоимости, сложности устройства. В простейшем случае, когда необходимо защитить от капиллярной влаги подземные помещения достаточно ограничиться устройством по выровненной поверхности все стен на высоте 15 – 20 см от верха отмостки или тротуара непрерывной водонепроницаемой прослойки из жирного цементного раствора толщиной 2 – 3 см или 1 -2 слоя рулонного материала на битумной мастике.
Если уровень подземных вод находится ниже пола подвала, то изоляция от сырости подвальных и заглубленных помещений осуществляется обмазкой за 1 -2 раза наружной поверхности заглубленных стен горячим битумом и прокладкой рулонной изоляции в стене на уровне пола подвала. С внутренней стороны пол и штукатурку выполняют из плитки или в виде цементного слоя с железнением.
Если уровень подземных вод находится выше отметки пола подвала, то гидроизоляцию устраивают в виде сплошной оболочки, защищающей заглубленное помещение снизу и по бокам. Выполняется такая гидроизоляция из рулонных материалов с негниющей основой (гидроизол, стеклорубероид, металлоизол, толь и т.д.) и наклеивается на изолируемую поверхность битумным раствором (оклеечная гидроизоляция).
Вертикальная гидроизоляция для защиты заглубленных помещений с боков наклеивается. Как правило, с наружной стороны конструкции (наружная гидроизоляция), чтобы под действием напора подземных вод она была прижата к изолируемой поверхности. Для предохранения изоляции от механических повреждений ее ограждают снаружи защитной стенкой из кирпича, батона или блоков. Зазор между изоляцией и защитной стенкой заполняют жидким цементным раствором.