2. Защита котлованов от затопления. Защита помещений и фундаментов от подземных вод и сырости.
Для защиты котлованов от подтопления используют следующие группы методов: - водопонижеНИЕ- противофильтрационные завесы; - комбинация первых двух методов.
· Выбор той или иной группы методов зависит от:
- вида подземных вод;
- УПВ (УГВ);
- свойств грунтов;
- особенностей их напластования;
- глубины, размеров и формы котлована в плане;
- других факторов.
· Во всех случаях, какой бы способ мы не выбрали, необходимо исключить нарушение природной структуры грунта в основании, обеспечить устойчивость откосов котлована и сохранность близко расположенных зданий.
’ Водопонижение осуществляется с помощью:
- глубинного водопонижения;
- открытого водоотлива
1. Открытый водоотлив – наиболее простой способ. Воду откачивают насосами непосредственно из котлована. А точнее из устраиваемой на дне котлована сети канавок глубиной 0,3…0,6 м, по которым вода отводится в приямок (зумпф), откуда она и откачивается систематически насосами.
- Открытый водоотлив применяют только в малоразмываемых грунтах и породах (трещиноватые скальные породы, галька, гравий, крупные пески), а также там, где мало прямого поступления воды.
2. Глубинное водопонижение исключает просачивание подземных вод через откосы и дно котлована. Он заключается в искусственном понижении УГВ в районе котлована.
Осуществляется с помощью:
- иглофильтров;
либо - откачной воды из глубинных трубчатых колодцев (в случае большого притока воды).
Рис.14.9. Схемы глубинного водопонижения:
а – одноярусное расположение иглофиьлтров; б – то же, многоярусное; 1 – насосная станция; 2 – гибкие шланги; 3 – коллектор; 4 – иглофильтры; 5 – депрессионная воронка
Иглофильтр состоит из стальной трубы d=38…50 мм, нижнем конце имеется фильтрующее устройство, через которое производится всасывание и откачка воды. Фильтр сконструирован так, что обеспечивается невозможностью выноса частиц.
Возникающее при движении воды (от дна котлована к ИФУ) рис. 14.9 а, гидродинамическое давление способствует уплотнению грунтов а … - улучшению их структурных свойств.
· Легкие иглофильтровые установки (ЛИУ) служат для понижения уровня подземных вод на глубину 4…5 м в песках. При больших глубинах иглофильтры располагают в несколько ярусов (рис. 14.9. б) или применяют специальные эжекторные иглофильтры (водоструйные насосы, создающие разрежение окло фильтрующего элемента, что способствует увеличению всасывания), позволяющее понизить УГВ на глубину до 25 м.
- ЛИУ применяют в песках крупной, средней крупности и мелких
- Эжекторные иглофильтры, как более мощные применяют в пылеватых песках и супесях с kф>0,1 м/сут.
- при грунтах с kф<0,1 м/сут используют специальные методы водопонижения:
’ вакуумирование;
’ электроосушение.
Вакуумирование:
У вакуумных скважин устья герметизируются специальными тампонами. Из скважин откачивается вода и воздух, создается зона вакуума, за счет чего приток воду увеличивается.
Позволяет откачивать воду при 0,01<kф<0,1 м/сут и до 20 м глубиной.
Электроосушение (электроосмотическое водопонижение)
Применяют в глинистых грунтах с низкой водоотдачей
Этот способ основан на свойстве передвижения воды в глинистых грунтах под действием постоянного тока (электроосмос).
Стежки и иглофильтры размещают по периметру котлована в шахматном порядке (рис. 14.10)
На них подают напряжение U=30…60В.
Вода под действием тока перемещается от анода «+» к катоду «-», грунтовая вода поступает в иглофильтр и откачивается всасывающим насосом. Понижение воды возможно до 20 м.
За счет электроосмосаkф резко увеличивается (в десятки, а то и в сотни раз), но требуется соблюдение соответствующих правил техники безопасности.
Рис. 14.10. Схема электроосмотического водопонижения:
1 – иглофильтр катод; 2 – металлический стержень-анод; 3 – коллектор; 4 – депрессионная кривая
’ Создание противофильтрационных завес.
Используют:
· замораживание (естественное искусственное);
· битумизация;
· шпунтовое ограждение
Замораживание – используется свойство влажных грунтов переходить в твердое состояние при замерзании.
Рис. 14.11. Схема защиты котлована от затопления подземными водами при помощи замораживания:
1 – водоносный слой грунта; 2 – водоупорный слой грунта; 3 – замораживающая колонка; 4 – цилиндр мерзлого грунта.
- Естественное замораживание
Котлован вскрывают до УГВ, дают грунту промерзнуть на глубину 20…30см. Затем срезают верхний слой, оставляя 10…15 см. нетронутого мерзлого грунта. По мере промерзания грунта эту операцию повторяют до тех пор пока не будет достигнута проектная отметка дна котлована. За счет большой продолжительности Метод эффективен в географических зонах с соответствующим климатом.
- Искусственное замораживание (рис. 14.11)
Применяют при разработке значительных по объему котлованов в водонасыщенном грунте.
Способ заключатся в создании по периметру котлована льдогрунтовой стенки (до водоупора) t=-15…-20лС.
За счет циркуляции раствора амиака по нагруженным с шагом 0,9…1,5 м в грунт трубам, образуется цилиндры мерзлого грунта, которые смыкаются между собой, образуя сплошную защитную стенку.
Толщина стенки замороженного грунта зависит от ее назначения:
- от притока подземных вод достаточно иметь толщину 10…15 см;
- как ограждение котлована – расчетом
Работа по замораживанию проводятся в 2 этапа.
1 этап – активное замораживание (40…70 суток) – грунт замораживают
2 этап – пассивное замораживание – поддержание грунта в замороженном состоянии в течении периода производства работ в котловане.
Следует строго следить за вертикальностью заглубления инжекторов.
Недостаток: В пылевато-глинистых грунтах происходи морозное пучение – поднятие поверхности грунта с сооружениями, находящимися в зоне влияния. Еще хуже в процессе отстаивания, т.к. сжимаемость такого грунта увеличивается, а прочность уменьшается.
Битумизация заключается в подаче (нагнетание) в грунт, обладающий трещиноватостью (скальные трещиноватые породы) с большим притоком воды, разогретого до жидкого состояния битума. За счет чего, образуется сплошная водонепроницаемая стенка.
Наряду с нагнетанием битума используют цементный раствор, или синтетические смолы.
Нагнетание в грунт какого-либо материала с целью устранения его водопроницаемости называется тампонажем.
Защитные мероприятия направлены на предохранение подземных сооружений и подвалов от сырости, от затопления подземными водами, от коррозии и разрушения материалов. Выбор этих мероприятий зависит от гидрогеологических условий строительной площадки, сезонного колебания и возможного изменения уровня подземных вод, их агрессивности, особенностей конструкций и назначения помещений. Защита наземных помещений от грунтовой сырости ограничивается устройством по выровненной поверхности всех стен на высоте 15—20 см от верха отмостки или тротуара непрерывной водонепроницаемой прослойки из жирного цементного раствора или одного-двух слоев рулонного материала на битуме. Этот слой составляет с бетонной подготовкой пола одно целое. В местах понижения пола устраивают дополнительную изоляцию. Защита подвальных и заглубленных помещений в сухих грунтах осуществляется обмазкой за один-два раза наружной поверхности заглубленных стен горячим битумом и прокладкой рулонной изоляции в стене на уровне пола подвала. Во влажных грунтах обмазку делают по оштукатуренной цементным раствором поверхности стены. В сильновлажиых грунтах к цементному раствору добавляют церезит, уплотняющий бетон и растворы. Поверхности стен подвалов защищают горизонтальной водонепроницаемой прослойкой в стене, доходящей до пола подземного помещения или подвала. Изоляцией полов подвала при низком уровне подземных вод служит сам бетонный пол. В сильновлажных грунтах пол выполняют из плотного бетона с добавлением церезита, покрывая его слоем битума, а чистый пол — из асфальта. Защита подвальных и подземных помещений от подземных вод. Основными мероприятиями по борьбе с подземными водами являются перехват их дренажами и устройство гидроизоляции. В городском и промышленном строительстве применяют горизонтальные трубчатые дренажи совершенного типа, полностью прорезающие водоносный слой и доходящие до водоупора, и несовершенного типа, прорезающие этой слой частично. Наиболее экономично устраивать дренаж не для одного здания и сооружения, а для их комплекса в период инженерной подготовки территории, что сокращает протяженность дренажной сети. Для отдельных зданий и сооружений принимают два типа дренажа: пристенный и пластовый. Пристенный (сопутствующий) дренаж применяют при неглубоком залегании водоупора и слоистом основании. Дренаж располагается с наружной стороны фундамента и заглубляется ниже его подошвы. Пластовый дренаж применяют в слабопроницаемых грунтах, где линейные дренажи часто не дают положительного результата, и при наличии в этих грунтах маломощных, хорошо проницаемых прослоек и линз. Соединение подпольного пластового дренажа с пристенным в зданиях с ленточными фундаментами осуществляется с помощью труб, а в зданиях с отдельными фундаментами — через дренажные прослойки. Пластовые дренажи не защищают подземные сооружения от сырости и увлажнения капиллярной влагой. Устройство дренажей, особенно индивидуальных, лимитируется возможностью отвода из них воды, например наличием ливневой канализации, станций перекачки и других устройств. Оклеечная водонепроницаемая гидроизоляция выполняется только из рулонных материалов с негниющей основой — гидроизола, рубероида. Рулонные материалы наклеивают битумным раствором на выровненную изолирующую поверхность. Наклеенная гидроизоляция зажимается между поверхностью изолируемой конструкции и защитной конструкцией, предохраняющей Изоляцию от механических повреждений и в ряде случаев гасящей напор подземных вод. Водонепроницаемый ковер, находящийся ниже расчетного уровня подземных вод, должен быть непрерывен по всей заглубленной поверхности.