4.5.2Противокарстовая защита

Под противокарстовыми мероприятиями понимаются специальные инженерные мероприятия планировочного, конструктивного, геотехнического, гидрогеологического, строительно-технологического и эксплуатационного характера, направленные на предотвращение или уменьшение вредных последствий карстового процесса, связанные с образованием в основании сооружений тех или иных карстопроявлений. Противокарстовые мероприятия должны обеспечивать выполнение двух условий:

1. предотвращение или сведение до минимума возможности катастрофических разрушений и обеспечение достаточной степени безопасности людей (необходимое условие);

2. обеспечение рентабельности строительства с учетом возможного ущерба от карстовых явлений и расходов на специальные изыскания и противокарстовые мероприятия (достаточное условие).

Во многих случаях осуществление противокарстовых мероприятий для выполнения достаточного условия ведет к выполнению необходимого условия.

Способы противокарстовой защиты многоаспектны и чрезвычайно разнообразны.

В зависимости от принципов проектирования защиты противокарстовые мероприятия подразделяются на три класса.

1. Мероприятия, направленные на изменение в нужном направлении естественного развития карстовых процессов.

2. Мероприятия, направленные на защиту зданий и сооружений и обеспечение безопасности людей без воздействия на естественное развитие карстового процесса.

3. Мероприятия, направленные на уменьшение вредного влияния хозяйственной деятельности человека на карстовые процессы.

4.5.3Краткая характеристика наиболее распространенных видов противокарстовой защиты.

Из мероприятий 1-го класса (изменение развития карстового процесса) остановимся на заполнении (тампонаже) карстовых по­лостей и разрушенных зон. Это мероприятие применяется доста­точно широко, главным образом при строительстве сооружений в условиях, при которых перенос сооружений невозможен или неце­лесообразен, если в их основании обнаружены карстовые полости. Во многих случаях тампонаж карстовых полостей является единственным способом существенного повышения надежности эксплуатируемых сооружений.

Значительная часть реализованных проектов тампонажа кар­стовых полостей в основании зданий и сооружений основана на принципах, заимствованных из практики проектирования тампона­жа закарстованных и трещиноватых зон в основании плотин, глав­ной задачей которого является создание водонепроницаемых экра­нов, препятствующих утечкам воды из водохранилищ. При этом тампонаж карстовых полостей или трещиноватых зон не дол­жен существенно изменять гидрогеологические условия на участ­ках размещения других сооружений. Необходимо всегда оценивать возможность образования карстовых деформаций на этих участках. В связи с этим возникает задача создания специальной технологии работ и составов тампонажного материала применительно к раз­личным природным и технологическим условиям.

В настоящее время применяют глино-песчано-цементные растворы.

Эффективность работ может быть значительно повышена при применении для поиска карстовых полостей и их оконтуривания спе­циальной аппаратуры. Например в горном деле при добыче соли широко применяются ультразвуковые скважинные приборы, позволяющие с достаточно большой точно­стью определять размеры и конфигурацию подземных полостей. К сожалению, такая аппаратура в практике заполнения карсто­вых полостей не применяется. Оконтуривание полостей ведется крайне неэффективным способом — путем бурения скважин. В связи с этим по некоторым объектам стоимость буровых работ составляет более половины сметной стоимости работ.

Из мероприятий 2-го класса (обеспечение защиты зданий и соо­ружений без воздействия на естественный ход карстового процес­са) наиболее часто применяются архитектурно-планировочные и конструктивные.

В практике проектирования из всех видов противокарстовой за­щиты конструктивные мероприятия являются самыми распростра­ненными. Такое положение является оправданным в силу ряда причин.

1. В ряде случаев конструктивные противокарстовые мероприятия являются единственно возможными для обеспечения абсолют­ной надежности объекта (например, устройство фундаментов глу­бокого заложения с опиранием их на породы, залегающие ниже карстующихся).

2. В большинстве случаев локальные карстовые деформации (провалы, карстовые просадки, проседания), представляющие основную опасность для зданий и сооружений, имеют сравнительно небольшие размеры в плане, что позволяет использовать достаточно экономичные конструкции для их перекрытия.

1. Способ ликвидации прогрессирующих разрушений зданий путем задавливания многосекционных свай. Способ апробирован в реальных условиях.

2. Устройство в подвалах и фундаментах сквозных асбоцементных труб с шагом 6X6 м для нагнетания цементно-песчаного раствора или бетона в провальные воронки.

3. Имеются предложения по автоматической выправке сооруже­ний при образовании в их основании оседаний, карстовых проса­док или неглубоких провалов и фиксации их местоположения в ос­новании сооружений.

В практике освоения закарстованных территорий наибольшее распространение получили монолитные железобетонные фундамен­ты в виде лент, перекрестных лент и плит, которые дол­жны обеспечить необходимую прочность и жесткость конструкции и несущую способность основания при образовании под ними про­вала. Для уменьшения силового воздействия на краях сооружений рекомендуется устройство консольных выпусков за пределы конту­ра сооружения. Размеры длины консольных участков должны быть соизмеримы с размерами ожидаемых карстовых провалов над участком расположения здания или сооружения.

Достаточно сложна конструктивная защита от карстовых про­валов железнодорожного пути для повышения безопасности дви­жения поездов. Практикуется укладка на карстовых участках паке­тов из рельсов, сплошных подбаластных настилов или решетчатых конструкций.

Для своевременных мер по обеспечению сохранности зданий и сооружений безопасности людей в последнее время стали приме­няться датчики деформации, установленные в толще пород в осно­вании сооружений или вблизи них, фиксирующие подземные кар­стовые деформации, которые могут быть своеобразными симптома­ми поверхностных деформаций. Они наи­более эффективны при установке их в основании сооружений, име­ющих относительно небольшую площадь опирания (опоры мостов, дымовые трубы и т. п.), а также при фиксации деформаций над обнаруженными карстовыми полостями.

Мероприятия 3-го класса

Мероприятия по уменьшению интенсивности растворения карстующихся пород:

Ограничение объемов откачек трещинно-карстовых вод

Устройство закрытой ливневой и промышленной канализации.

Предотвращение сброса хими­чески агрессивных по отноше­нию к карстующимся породам промышленных и бытовых вод

Ограничение и регулирование добычи полезных ископаемых подземным растворением по­род

Мероприятия направленные на изменение механизма карстовых деформаций:

Регулирование откачек под­земных вод

Ограничение объема утечки промышленных и хозяйствен­ных вод в грунт

Ограничение числа источников вибрации

Ограничение объема взрывных работ

В своем дипломном проекте я предусматриваю мероприятия 3-го класса, направленные на уменьшение вредного влияния хозяйственной деятельности человека на карстовые процессы.